Janus TiGeZ2X（Z = P, As；X = Br, I）单层材料中自旋、能级谷和拓扑性质的预测

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Prediction of spin, valley, and topological properties in Janus TiGeZ2X (Z = P, As; X = Br, I) monolayers

TiGeZ2X（Z=As,P；X=Br,I）单层材料通过系统第一性原理计算揭示了其结构稳定性、本征铁磁性和半导体特性，Ti-3d轨道形成K/K' valleys，自旋轨道耦合与铁磁性协同破缺时间反演对称性，产生无外场的valleys极化及显著伯里曲率局域化，适度应变可诱导拓扑相变并形成量子霍尔效应，异常valley霍尔效应（AVHE）凸显其作为 valleytronic 和 spintronic 器件平台的潜力。

　　

我们通过系统性的第一性原理计算来研究TiGeZ₂X（Z = As, P；X = Br, I）单层的结构、电子、磁性和与能谷相关的性质。这些二维化合物在动态、机械和热稳定性方面表现优异，同时具有内在的铁磁性和半导体特性。电子结构计算表明，Ti-3d轨道主导了低能态，在K和K′处形成了明确的能谷。自旋-轨道耦合与铁磁性的相互作用打破了时间反演对称性，使得在没有外加场的情况下也能产生自发的能谷极化，这通过能谷处明显的贝里曲率局域化现象得以体现。此外，适度的应变可以促使TiGeZ₂X家族中的材料发生拓扑相变，从而产生受保护的边缘态和量子化的霍尔导电性。这些特性，再加上异常的能谷霍尔效应（AVHE），使得TiGeZ₂X单层成为用于能谷电子学和自旋电子学应用的多功能平台。