能谷是一种新的自由度, 指的是晶体中电子能量在动量空间中的极值。在一些半导体材料能带中, 会出现几个能量简并但不等价的能谷。谷自由度可用于编码、存储和传输信息。在基础研究和实际应用中,探索具有可调谐谷霍尔效应的二维材料具有重要的理论和实践意义。
基于密度泛函理论和紧束缚模型方法,设计了一种新型Janus单层VCGeN4,通过声子谱、分子动力学模拟、弹性常数、结合能和聚合能的计算,证明了体系的稳定性。当易磁轴沿面外时,由于空间反演对称性和时间反演对称性的破缺,VCGeN4中出现了自发的谷极化。此外,在双轴应变的驱动下,观察到谷非平衡量子反常霍尔效应能够在两个半谷金属态之间出现。当磁轴方向沿-Z方向时,由于自旋的翻转,使得边缘态的位置从一个谷改变到另一个谷,表现出一种称为手性自旋谷锁定的有趣现象。我们的工作为研究自旋、谷和拓扑性质提供了一个优良的的材料候选者。
该工作发表在SCI期刊《Nanoscale》上,第一作者为2021级博士研究生贾康,通讯作者为泰山学者特聘专家张昌文教授。此项工作获得泰山学者工程(ts20190939),国家自然科学基金(52173283),以及济南市科技局“新高校20条”创新团队计划(2021GXRC043)的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1039/D3NR05643K
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