量子科技中心_量科网

单层CrC2N4近期作为一种有前景的二维半导体材料出现，但其自旋-轨道耦合物理特性及应变可调光学响应仍未得到充分探索。本研究利用第一性原理计算，系统研究了无应变及双轴应变下单层CrC2N4的电子、谷、电荷转移及光学性质。该单层材料在K/K'谷处呈现直接带隙。自旋-轨道耦合产生了谷对比的面外自旋极化，导致价带自旋分裂为51.9 meV（中等强度），而导带自旋分裂仅为1.7 meV。轨道分辨分析表明，边缘态主要由Cr-d与N-p杂化主导；Bader分析则显示，通过向N原子转移电荷形成了极性共价键。在-4%至+4%的双轴应变范围内，带隙从1.987 eV调谐至1.421 eV，并在约-1%应变处发生间接-直接带隙转变。拉伸应变增强了贝里曲率，并将光学响应红移至可见-近红外区域。这些结果表明，单层CrC2N4是用于应变工程谷电子学及光电器件应用的有前景平台。