CN2是–V2化合物中最轻的代表，它的存在和结构长期以来没有得到解决，尽管以前的理论研究依赖于它与已知的伍兹型BeSiN2的化学相似性的假设。为了解决BeCN2的难题，我们现在已经探索了它的势能面，并在这里预测了另外两种多晶体，其空间群是Cmc21(多孔相)和Pmc21(石墨相)，以及另一种I4m2型(碳二亚胺型)，其能量仅略高于伍兹型。根据密度函数理论构建的相图，Cmc21是基态，在标准条件下，就吉布斯能而言是稳定的，而Pmc21和I4m2是高温相。然而，简自豪是一个高压阶段。多孔相与石墨相之间的动力学势垒很小，约为4kjmol-1，但对于碳二亚胺型为25kjmol-1，对于伍兹型为28kjmol-1。化学键分析进一步揭示了铍和碳是如何诱导结构多样性的。对于第二低的Pmc21类型，单层石墨化BeCN2显示光电化学水分离的潜力，而双层结构应该显示具有0.75 pCm-1极化的铁电性。这四种多晶体的进一步电子结构数据表明它们具有非线性光学的潜力。
原始链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00592
拓扑绝缘体和由重元素组成的半金属材料通常具有倒置和分散的带状结构。有趣的是，如果把重元素换成自旋轨道耦合减少的轻元素，拓扑材料可以突变成带隙可变的半导体。例如，拓扑HgTe和Bi2Se3可以突变为CdTe和Sb2Se3，它们是优秀的光电半导体，因为元素的取代打开了带隙，同时继承了大的能带色散和高的载流子迁移率。最近，许多拓扑材料被报道并建立了它们的数据库。在这里，我们证明了这些新的拓扑材料可以作为一个起点，通过元素替换来寻找具有高载流子迁移率和缺陷容忍度的半导体。我们使用最近发现的三种拓扑材料Na3Bi，Pb2Bi2Te5和EuCd2Sb2作为基准体系来展示这种策略的普遍有效性，发现衍生的Na3P，Na3As，Sn2Sb2S5和CaZn2N2是具有潜在色散和缺陷容限的半导体，可用于光电应用。对于Na3P，Na3As和Na3Sb，从拓扑Na3Bi衍生的新P3c1结构意外地被发现是它们的基态结构，这比文献中报道的它们的众所周知的结构更稳定。这项研究不仅对这些半导体的物理性质有了新的认识，而且为寻找具有能带色散和缺陷容限的半导体提出了有效的策略，可以推广到其他拓扑材料。
原始链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01038
高性能功能材料是现代科学技术不断进步的基石，但新材料的开发仍具有挑战性。在这里，我们提出了一种基于群论分类和高通量计算的新晶体固体的稳健设计策略，并通过成功识别新的光电半导体得到了证明。首先，通过理论基团分析和成分工程，我们获得了78个原型晶体结构，并建立了包含21060个三元碳化物的计算材料数据库。我们高通量筛选了配位特性、相稳定性和电子结构，提供了97个候选半导体，其中包括93个全新的化合物。在这些化合物中，有22种晶体具有优异的动力学和热稳定性。由于其最佳的电子特性和优异的光吸收，它们有望显示出高的光电转换效率(30%)，可与目前最高效的单结GaAs太阳能电池相媲美。这种新卤化物晶体的发现为光电应用提供了优秀的候选材料，并表明我们的设计策略是一种寻找未知高性能功能材料的有前途的方法。
原始链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12620
具有高迁移率的分层半导体可能实现下一代电子和计算。本文证明了在层状半导体Bi2O2Se中观察到的超高电子迁移率是由于一个初始的铁电转变，这给了该材料一个强有力的保护，使其免受库仑散射引起的迁移率降低。基于电子-声子相互作用和电离杂质散射的第一性原理计算表明，在较宽的实际掺杂浓度范围内，Bi2O2Se的电子迁移率可达104 ~ 106 cm2V-1s-1。此外，1.7%的小弹性应变就能驱动材料转变为独特的层间铁电体，导致介电常数大幅提高，低温电子迁移率大幅增加，超过一个数量级。这些结果为通过相和介电工程实现高迁移率层状半导体开辟了新的途径。
原始链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12681
交织的双层二维(2D)材料可以携带低能量的平带，这为研究许多与强电子关联相关的有趣物理提供了机会。在现有系统中，超平坦带只出现在小于几度的极小扭转角上，这对实验研究和实际应用提出了挑战。在这里，我们提出了一种新的设计原理，以实现具有增加的扭转角的低能量超平带。关键条件是要有二维的半导体材料，可以通过堆叠来控制带边的大能量差。我们发现层间相互作用导致了扭曲的缺陷态，在半导体带隙中形成了一个平坦的能带。即使在大扭转角的情况下，它的色散也被Morrie超晶格中的大能量势垒强烈抑制。我们在双层-In2Se3和双层InSe中清楚地证明了我们的想法。对于双层-In2Se3，我们证明了13.2的扭曲角足以实现相当于1.1扭曲双层石墨烯魔角的能带平坦性。此外，这里的超平带的出现不像双层石墨烯中那样对扭曲角敏感，还可以通过外场进一步控制。我们的发现提供了一种实现超平带的新方法，而不是减小扭转角，并为在二维材料的大家族中设计这种平带铺平了道路。
原始链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11953
暂无讨论，说说你的看法吧
