Bi_(2)SeO_(5)是一种具有优异电绝缘性能的范德华(vdW)层状介电材料,引起了极大关注.然而,目前关于Bi_(2)SeO_(5)的研究主要停留在实验层面,仍然缺乏对其原子级薄膜的介电性能的相关理论认识.本文通过第一性原理计算确定了Bi_(2)SeO_(5...Bi_(2)SeO_(5)是一种具有优异电绝缘性能的范德华(vdW)层状介电材料,引起了极大关注.然而,目前关于Bi_(2)SeO_(5)的研究主要停留在实验层面,仍然缺乏对其原子级薄膜的介电性能的相关理论认识.本文通过第一性原理计算确定了Bi_(2)SeO_(5)的介电性能,发现其块体、双层和单层均具有超高平均介电常数(εr>20).研究表明,单层Bi_(2)SeO_(5)与双层Bi_(2)O_(2)Se之间的导带和价带能量偏移量均大于1 eV,表明单层Bi_(2)SeO_(5)依然可作为原子薄Bi_(2)O_(2)Se的良好介电层.此外,不同于h-BN或其他2D vdW绝缘体,Bi_(2)SeO_(5)的εr由其离子部分主导,且随着厚度的减小几乎保持不变.计算发现,单层Bi_(2)SeO_(5)的等效氧化层厚度可薄至0.3 n m,且单层Bi_(2)SeO_(5)在拉伸或压缩应变达到6%时均能保持高介电常数,这极大地促进了它与各种二维半导体的集成.本工作证明单层Bi_(2)SeO_(5)可以作为高性能二维电子器件良好的封装和介电层.展开更多
基金supported by the National Natural Science Foundation of China (92064005, 12104072, and 12147102)Chongqing Research Program of Basic Research and Frontier Technology,China (cstc2021jcyj-msxm X0640)the Fundamental Research Funds for the Central Universities of China (2023CDJXY-048)。
文摘Bi_(2)SeO_(5)是一种具有优异电绝缘性能的范德华(vdW)层状介电材料,引起了极大关注.然而,目前关于Bi_(2)SeO_(5)的研究主要停留在实验层面,仍然缺乏对其原子级薄膜的介电性能的相关理论认识.本文通过第一性原理计算确定了Bi_(2)SeO_(5)的介电性能,发现其块体、双层和单层均具有超高平均介电常数(εr>20).研究表明,单层Bi_(2)SeO_(5)与双层Bi_(2)O_(2)Se之间的导带和价带能量偏移量均大于1 eV,表明单层Bi_(2)SeO_(5)依然可作为原子薄Bi_(2)O_(2)Se的良好介电层.此外,不同于h-BN或其他2D vdW绝缘体,Bi_(2)SeO_(5)的εr由其离子部分主导,且随着厚度的减小几乎保持不变.计算发现,单层Bi_(2)SeO_(5)的等效氧化层厚度可薄至0.3 n m,且单层Bi_(2)SeO_(5)在拉伸或压缩应变达到6%时均能保持高介电常数,这极大地促进了它与各种二维半导体的集成.本工作证明单层Bi_(2)SeO_(5)可以作为高性能二维电子器件良好的封装和介电层.
