二维XO_2(X=Ni,Pd,Pt)弹性、电子结构和热导率

作者：方文玉; 陈粤; 叶盼; 魏皓然; 肖兴林; 黎明锴^*; Ahuja Rajeev; 何云斌^*

来源：Acta Physica Sinica, 2021, 70(24): 247-257.

• 二维
• XO_2
• (X=Ni
• Pd
• Pt)
• 电子结构
• 载流子迁移率
• 热导率

基于第一性原理计算方法,研究了二维XO2 (X=Ni, Pd, Pt)的稳定性、弹性、电子结构和热导率.计算结果显示,二维XO2同时具备较好的机械和动力学稳定性.此外,二维NiO2, PdO2和PtO2的杨氏模量分别为124.69 N/m, 103.31 N/m和116.51 N/m,泊松比分别为0.25, 0.24和0.27,并呈现各向同性.电子能带结构表明,二维XO2 (X=Ni, Pd, Pt)为间接带隙半导体,计算能隙分别为2.95 eV, 3.00 eV和3.34 eV,且价带顶和导带底的能级主要由Ni-3d, Pd-4d, Pt-5d和O-2p轨道电子组成.通过畸变势理论计算载流子迁移率,结果显示二维XO2 (X=Ni, Pd, Pt)沿armchair和zigzag方向的有效质量和形变势表现出明显的各向异性,电子/空穴的迁移率最高分别为13707.96/53.25 cm2·V-1·s-1, 1288.12/19.18 cm2·V-1·s-1和404.71/270.60 cm2·V-1·s-1.此外,在300 K温度下,二维XO2 (X=Ni, Pd, Pt)的晶格热导率分别为53.55 W·m-1·K-1, 19.06 W·m-1·K-1和17.43 W·m-1·K-1,这表明二维XO2 (X=Ni, Pd, Pt)在纳米电子材料和导热器件方面具备应用潜力.

• 单位
  湖北大学