新型二维材料APO(A=Hf,Zr)光电性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论方法，系统研究了二维(2D)APO(A=Hf, Zr)材料的结构稳定性、电子结构和光学性质。形成能、分子动力学模拟、声子色散关系和玻恩-黄力学稳定性判据均表明二维APO具有良好的结构、热力学和动力学稳定性。考虑自旋轨道耦合(SOC)效应，采用HSE06杂化泛函修正带隙的电子结构计算表明，二维APO材料为直接带隙半导体。二维HfPO沿X→Г方向有最小的电子有效质量(0.25 m₀),二维ZrPO沿X→S方向具有最大的空穴迁移率(299.17 cm²·V^-1·s^-1)。二维APO在可见光范围内具有非常优异的光吸收性能，其光吸收系数高达10⁵ cm^-1,并且不存在偶极禁阻跃迁。研究表明，二维ZrPO具有出色的光学性质，其载流子迁移率和光吸收系数均较高，是潜在的光探测器和光电存储器的材料，研究结果也可为二维APO材料的性质研究提供理论指导。