层状SnSe_2材料中锂离子吸附和迁移的第一性原理研究（英文）

使用第一性原理方法系统地计算研究层状SnSe_2材料中锂离子吸附和迁移。发现锂原子在SnSe_2表面被强烈吸附,结合能(> 3 eV)显著大于石墨烯、磷烯、MoS2等二维层状材料。Bader电荷分析表明锂原子的几乎整个2s电子电荷都转移给了SnSe_2,锂原子以正离子的形式存在。单层SnSe_2表面锂离子的迁移势垒为0. 197 eV,低于石墨烯、MoS2等二维层状材料。基于单层SnSe_2的锂离子电池理论,平均开路电压为3. 05 V。此外,锂离子的插入也带来了从半导体态向金属态的转变,从而具有较好的电导率。这些发现增进了对层状过渡金属二硫化物材料中锂离子吸附性质和迁移机制的理解。

机器学习发现一大类二维铁电金属

由于金属中传导电子会屏蔽内部的静电场,因此铁电性和金属性通常被认为无法共存.但是安德森等人在1965年提出了"铁电金属"的概念,指出在特定的涉及反演对称性破缺的马氏体转变中会出现电极化.然而经过半个多世纪的探索,目前只有极少数的铁电金属被发现.本文利用数据驱动的机器学习和第一性原理计算相结合,大规模研究了二维双金属磷酸盐结构,发现了60种结构稳定的二维铁电材料,包括16种铁电金属和44种铁电半导体(含7种多铁性材料),并且这类铁电金属中的传导电子主要集中在二维材料的上表面,而与电极化相关的电子转移主要发生在下表面,说明双金属原子反向位移引起的反演对称性自发破缺导致了铁电性的出现.基于二维铁电金属的范德瓦尔斯异质结可实现肖特基势垒高度和接触类型的调节,进而调控其输运性质.这项研究极大地拓展了二维铁电金属家族,引发人们对铁电金属的进一步研究.