过渡金属二硫化物/三卤化铬范德瓦耳斯异质结的反折叠能带

作者：邓霖湄; 司君山; 吴绪才; 张卫兵^*

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 71(14): 226-234.

• 能谷电子学
• 异质结
• 堆垛
• 能带反折叠

过渡金属二硫化物MX2/三卤化铬CrX3组成的范德瓦耳斯异质结能有效操控MX2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MoSe2/CrI3, MoSe2/CrBr3和WS2/CrBr3三种磁性范德瓦耳斯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.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MoSe2/CrI3体系价带顶发生明显变化,不能与单层MX2直接对比.而借助于反折叠能带,计算清晰揭示了CrX3对MX2电子结构的影响,定量地获得了MX2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MoSe2/CrI3谷劈裂值可达到10.713 me V,是平衡结构的8.8倍,相当于施加约53 T的外磁场.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,对其他磁性范德瓦耳斯体系的研究具有重要的借鉴意义.

• 单位
  长沙理工大学