在Janus型MBNS2（M = Ti, Zr, Hf）单层材料中，电子-声子散射主导了其本征迁移率

《The Journal of Physical Chemistry C》：Electron–Phonon Scattering Dominated Intrinsic Mobility in Janus MBNS2 (M = Ti, Zr, Hf) Monolayers

本研究基于密度泛函理论系统探究了Ti、Zr、Hf三种元素构建的二维Janus M BNS?单层材料，揭示了其半导体特性（带隙1.41-1.71 eV）、高机械强度（杨氏模量206.29 N/m）及显著压电响应，同时明确了电子-声子相互作用是迁移率受限的主因，为自旋电子学和机电材料设计提供新方向。

　　

我们利用密度泛函理论，对一系列提出的二维Janus型M'BNS?（M = Ti、Zr和Hf）单层材料进行了全面的第一性原理研究。该研究系统地探讨了它们的结构稳定性、机械性能、拉曼光谱、压电行为、电子能带结构以及载流子传输特性。研究结果表明，所有这些材料都是具有动态稳定性和机械稳定性的半导体。计算得到的Janus型M'BNS?单层的带隙范围为1.41至1.71电子伏特。值得注意的是，Janus型HfBNS?单层由于强自旋-轨道耦合效应，表现出225.2毫电子伏特的显著塞曼自旋分裂，这凸显了其在自旋电子学应用中的潜力。这些材料的载流子迁移率本身较低，主要受电子-声子相互作用的限制。详细的散射分析表明，声学形变势散射是限制电荷传输的主要机制，而其他散射机制的贡献相对较小。所研究的Janus型M'BNS?单层材料还表现出相当高的机械强度，其面内杨氏模量高达206.29牛顿/米。此外，这些化合物的垂直不对称晶体结构产生了面内和面外的压电响应，增强了它们在压电电子学和机电设备中的应用潜力。这些发现不仅扩展了功能性二维Janus半导体的家族，还为理解其基本性质（尤其是由电子-声子相互作用引起的传输限制）提供了宝贵的见解，为未来的材料工程和优化提供了指导。