【DFT】二維PtTe?系列材料的金屬鐵電性研究進展 2023年11月20日 下午3:17 ? 計算 ? 閱讀 20 由于導電電子的屏蔽作用,鐵電性和金屬性一般不能共存。鐵電金屬在自然界中非常罕見,但卻表現出各種獨特的性質,如非常規的超導性、獨特的光學響應和磁電效應。過渡金屬硫族化合物MTe?系列材料具有穩定的層狀結構1T/1T’相,由于空間反演對稱性存在而缺乏自發極化。由于其獨特的層間相互作用,范德瓦爾斯(vdW, van der Waals)層狀材料滑移鐵電機理早在2017年被研究者提出,但一直沒有被觀測到。最近研究人員在多層WTe?半金屬材料中直接觀察到鐵電翻轉,燃起了人們對層間滑移鐵電的希望。MTe?系列材料的多層結構為研究滑移鐵電和金屬鐵電提供了理想的平臺。 ? 最近,中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心HM-T03組王志俊研究員指導博士生盛昊昊,構建了具有vdW堆疊的過渡金屬硫族化合物 (MTe?, M = Pt, Pd和Ni)的180度雙層結構(π bilayer),其中上下兩層通過C2z旋轉聯系,并通過第一性原理計算預言了這些180度雙層結構具有金屬鐵電性[1],如圖1所示。研究表明:1. 雖然單層結構是有能隙的絕緣體,但是該雙層結構表現為金屬性;2. 這些雙層結構的鐵電相分別為相對位移v=(1/3,2/3)和(2/3,1/3)的結構,鐵電極化在面外方向;3. 該垂直極化的翻轉可以通過層間滑動來實現,能壘非常低;4. 改變載流子濃度可以顯著調節這些鐵電金屬的垂直極化大小和方向。此外,我們認為層間電荷轉移是金屬性和垂直極化的起源,這些性質與空間擴展的Te-pz軌道密切相關。此類180度雙層結構廣泛存在于自然界中,如1T’/Td-MoTe?(電荷摻雜誘導超導)、α-Bi?Br?(單層具有拓撲邊緣態)等,使得我們能夠操縱鐵電性與其他性質(如超導和拓撲)之間的相互作用。 圖1、MTe??π bilayer的(a)-(b)結構,(c)-(e)能量與極化面,(d)-(f)鐵電翻轉路徑的能壘與極化, (g) π雙層的示意,(h)極化與摻雜的關系。 ? 該項研究成果預言了一類金屬鐵電,它們在功能納米器件中有潛在的應用。相關成果以“Ferroelectric metals in 1T/1T’?-phase transition metal dichalcogenide MTe??bilayers (M = Pt, Pd, and Ni)”為標題已在線發表在《Physical Review B》上。該工作得到了國家自然科學基金委和中國科學院等項目的資助。 圖2、(a)單層PtTe1.75結構示意圖,(b)不考慮自旋軌道耦合的投影能帶,(c)考慮自旋軌道耦合的能帶和能隙對應的Z?拓撲數,(d)高效的析氫反應的示意圖。 ? 此外,研究小組還報道了具有有序Te空位缺陷的 PtTe?材料(PtTe1.75)是一種既具有大且可調自旋霍爾電導,又表現出高效析氫活性的非常規二維材料[2],如圖2所示。同時為尋找大自旋霍爾電導的體系提供了新思路——在大自旋軌道耦合體系中引入缺陷。文章以題為“Large Spin Hall Conductivity and Excellent Hydrogen Evolution Reaction Activity in Unconventional PtTe1.75 Monolayer”發表在《Research》上 (Research, 2023,6:0042)。 原創文章,作者:計算搬磚工程師,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/11/20/7db625bc80/ 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 AI4Science的基石:幾何圖神經網絡,最全綜述來了!人大高瓴聯合騰訊AI lab、清華、斯坦福等發布 2024年3月8日 合肥物質科學研究院張云霞/湖州師范學院韓苗苗Adv. Energy Mater:三合一策略實現廢舊LiCoO2正極高效再生! 2023年11月8日 基于廣義 Onsager 原理的 AI 平臺,構建自定義熱力學 2024年2月16日 【DFT+實驗】西理工李喜飛課題組:晶粒束縛策略優化富鎳層狀正極材料界面力學行為 2024年1月27日 寧波材料所在機器學習輔助的二維滑移/摩爾鐵電疇壁動力學研究中取得進展 2024年1月25日 【純計算】ACS AMI:機器學習預測的兩層材料二維橫向異質結構界面增強氫演化性能 2024年2月3日