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摘要
过渡金属二硫化物MX_2/三卤化铬CrX_3组成的范德华异质结能有效操控MX_2的谷极化,在能谷电子学中有广泛的应用前景。本文结合第一性原理和k投影能带反折叠方法比较研究了MoSe_2/CrI_3,MoSe_2/CrBr_3和WS_2/CrBr_3三种磁性vdW异质结的堆垛和电子结构,探索了体系谷极化产生的物理机理。论文计算了异质结不同堆垛的势能面,确定了稳定的堆垛构型,阐明了时间/空间反演对称破缺对体系电子结构的影响。由于轨道杂化,磁性异质结的导带情况复杂,且MoSe_2/CrI_3体系价带顶发生明显变化,不能与单层MX_2直接对比。而借助于反折叠能带,计算清晰揭示了CrX_3对MX_2电子结构的影响,定量地获得了MX_2的能谷劈裂,并发现层间距和应变可以有效调控能谷劈裂。当层间距减小到2.6?时,AB堆垛的MoSe_2/CrI_3谷劈裂值可达到10.713meV,是平衡结构的8.8倍,相当于施加53T的外磁场。论文通过k投影能带反折叠方法克服了异质结超胞电子结构不易分析的局限性,对其他磁性范德华体系的研究具有重要的借鉴意见。
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