新型二维SiO2结构及面内应变对其光电性质影响的第一性原理研究

SiO₂通常以三维晶体或无定形结构存在,限制了其在新技术如新一代集成电路中的应用,因此二维SiO₂的研究引起了越来越多的关注。本文通过删除三维层状CaAl₂Si₂O₈结构中的Ca和Al原子,直接构建出新的二维SiO₂构型。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,结构优化获得的新型2D SiO₂具有P⁃62m对称性,群号189。通过结合能、弹性系数、分子动力学模拟和声子谱计算,发现新型2D SiO2具有高机械稳定性、热力学稳定性和动力学稳定性。电子性质和光学性质计算发现,2D SiO₂是带隙为6.08 eV绝缘体,且具有良好的光透射率和光导率。此外,通过研究面内双轴应变对2D SiO₂电子和光学性质的影响,发现2D SiO₂的带隙和介电函数受面内拉伸应变的影响较压缩应变略大,不过其整体光学性质受应变影响不大,保证了其在实际应用中电子性质和光学性质的稳定性。