基于应变梯度的单层Janus STe_(2)能带与各向异性电子热输运的调控OA

Janus STe_(2)因打破面外镜像对称性而具有固有偶极矩,并展现出优异的稳定性、光电及热学性质.对其能带结构与各向异性电子热输运性能的有效调控,是实现其在光电转换、自旋电子器件及信息存储领域应用的关键.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在单层Janus STe_(2)中构建了扶手椅型、锯齿型和皱纹型构型以引入应变梯度,分析了其能带结构、电荷转移路径及电子热导率各向异性的多维度协同调控规律.研究发现,3种褶皱构型均能驱动Janus STe_(2)的带隙随振幅增大而逐渐闭合,最终实现从半导体到金属的相变,其中皱纹型褶皱展现出最高的调控效率,在褶皱振幅0.6Å下即可触发相变,这主要归因于应变梯度诱导的Te-5p轨道主导的电荷重分布以及S—Te键共价性的增强.在热输运方面,应变梯度使Janus STe_(2)的电子热导率实现了约两个数量级的提升,且输运性能演化高度依赖于重构的方向性:扶手椅型构型展现出最为显著的输运各向异性,成功构建了高效的定向散热通道,而皱纹型构型则提供了高效的全向散热途径.本研究不仅深入阐明了多维应变梯度下Janus STe_(2)电子与热输运性能的协同演化规律,揭示了从微观成键到宏观输运性能的一致性响应,更为精准调控二维材料的能带结构与各向异性热输运提供了一种全新的理论路径,为开发定向散热的柔性微纳电子器件以及设计面向下一代柔性电子、高效散热及多功能热电集成的微纳器件提供了关键理论依据.