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(纯计算)郑州大学Phys. Rev. B: 碘基二维无机分子晶体的结构多样性和拓扑性质

时间：2023-09-13 来源： 浏览：

(纯计算)郑州大学Phys. Rev. B: 碘基二维无机分子晶体的结构多样性和拓扑性质

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收录于合集 #拓扑材料 24个
2023年9月6日，Phys. Rev. B在线发表了 郑州大学Zhu Zhili、 贾瑜教授和中国科学技术大学崔萍教授 课题组的研究论文，题目为《 Structural diversity and topological property of I-based two-dimensional inorganic molecular crystals 》。

由化合物分子组成的二维无机分子晶体（2D IMCs）是二维材料家族的一个新分支，其已被提出作为下一代电子器件有吸引力的候选者。在此研究中，基于第一性原理计算，作者提出了一种由双原子分子组装而成的2D IMC类，其构建块来自单一元素碘（I）。研究揭示了 卤素 键合的I 2 分子 的二维单层可以用不同的α-I、β-I和γ-I结构来稳定 ，这些同素异形体统称为iodene（碘烯）。有趣的是，两个相邻 I 2 单元之间的分子间角分别显示α-I、 β-I和γ-I的90、120和180度的魔角，这是调节 碘烯 单层结构和电子 性质 的自由度。 γ-I展示了带隙为0.18 eV的量子自旋霍尔绝缘体 ，这为潜在的拓扑2D IMCs提供了候选 材料 。 α- I 和β-I展示了带隙为2.30 eV 和1.94 eV的平庸半导体 。这些发现拓宽了通过卤素键合稳定的2D IMCs的范围，在分子物理和光电子领域 具有广阔的应用前景 。

图1  体相碘和碘烯同素异形体的原子结构

图2 总能随 晶格比(a/b)的变化

图3 碘烯同素异形体的能带结构(PBE)

图4 (a-b) 有和无SOC时 γ-I的能带结构；(c-d) 沿[010]和[100]方向的边缘态

图5  (a) 结构演化过程中的带隙波动；(b) 带隙随双轴应变的变化；(c) 在应变下 无 SOC时 γ-I的能带结构；(d) 有SOC时γ-I的带隙随应变的变化
【 论文链接 】
Zhu, Z., Gu, J., Gao, J. et al. Structural diversity and topological property of I-based two-dimensional inorganic molecular crystals . Phys. Rev. B , 2023 , 108, 115409. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.115409

【其他相关文献】

[1] Qian, M., Xu, Z., Wang, Z. et al. Realizing Few-Layer Iodinene for High-Rate Sodium-Ion Batteries. Adv. Mater ., 2020 , 32, 2004835. https://doi.org/10.1002/adma.202004835
[2]  Zhu, Z., Cai, X., Yi, S. et al. Multivalency-Driven Formation of Te-Based Monolayer Materials: A Combined First-Principles and Experimental study. Phys. Rev. Lett ., 2017 , 119, 106101. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.106101

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