Insights into the origin of multiferroicity and large in-plane piezoelectricity in AlXY ( X=S,Se ;

平面(几何) 物理 计算机科学 数学 几何学
作者
Nilakantha Tripathy,Abir De Sarkar
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:109 (12) 被引量:5
标识
DOI:10.1103/physrevb.109.125414
摘要

Understanding the interplay of properties in two-dimensional (2D) multiferroic materials is of paramount importance for crafting the blueprint of cutting-edge functional devices in the next generation. In the present study, we report a family of stable multiferroics $\mathrm{Al}\mathit{XY}$ ($X=\mathrm{S},\mathrm{Se}$; $Y=\mathrm{Cl},\mathrm{Br},\mathrm{I}$) with the coexistence of ferroelectricity and ferroelasticity, using density functional theory (DFT) calculations. The $\mathrm{Al}\mathit{XY}$ monolayers (MLs) exhibit large in-plane ferroelectric polarization (${P}_{y}$) ranging from 148 to 177 pC/m with a moderate switching barrier of 0.102--0.192 eV/atom. The polarization in these MLs owes its origin to the repositioning of Al atoms, actuated by soft ${B}_{2u}$ phonon mode in the paraelectric phase (Pmmn). These MLs exhibit robust ferroelasticity with a large reversible strain of 38%--45.1% and moderate switching barriers of 0.175--0.213/eV/atom. The ferroelectric and ferroelastic (FA) phases differ in the electric polarization direction by ${90}^{\ensuremath{\circ}}$ rotation. Besides a strong anisotropy in mechanical properties, in-plane piezoelectricity and carrier mobilities are observed in the $\mathrm{Al}\mathit{XY}$ MLs. Moreover, FA switching provides a highly effective way for finely tuning these anisotropic properties of $\mathrm{Al}\mathit{XY}$ MLs. Complementing these findings, we devised an empirical predictive model built on descriptors derived from linear regression analysis, linking atomic polarizability, Bader charge, lattice constant ($b$), layer thickness ($h$), bandgap, and effective mass of electron in order to estimate polarization (${P}_{y}$) and in-plane piezoelectric constants (${d}_{22},\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}{d}_{21}$) of $\mathrm{Al}\mathit{XY}$ MLs, which is in excellent agreement (${R}^{2}=0.95\ensuremath{-}0.98$) with results obtained from DFT.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
明ming到此一游完成签到 ,获得积分10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
叶强完成签到,获得积分20
3秒前
3秒前
ding应助危机的井采纳,获得10
4秒前
Yuki发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
完美世界应助lxr采纳,获得30
6秒前
苏诗兰发布了新的文献求助10
7秒前
小于发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
8秒前
义气宛发布了新的文献求助10
9秒前
大气亦巧发布了新的文献求助10
10秒前
SCUT_SBDZ发布了新的文献求助10
10秒前
12秒前
kk发布了新的文献求助30
12秒前
孟冬完成签到 ,获得积分20
12秒前
luqi发布了新的文献求助10
13秒前
维生素完成签到 ,获得积分10
15秒前
小墨染发布了新的文献求助30
16秒前
寒冷的海蓝完成签到,获得积分10
18秒前
冷傲冬易发布了新的文献求助10
18秒前
SCUT_SBDZ完成签到,获得积分10
21秒前
小二郎应助七海之风采纳,获得10
24秒前
脑洞疼应助猪皮恶人采纳,获得10
25秒前
慕青应助飞飞飞采纳,获得30
26秒前
万能图书馆应助微水央央采纳,获得10
28秒前
28秒前
牛马人完成签到 ,获得积分20
29秒前
小于完成签到,获得积分10
30秒前
dreamer完成签到 ,获得积分10
31秒前
31秒前
ZetianYang完成签到,获得积分10
33秒前
科研通AI2S应助xi采纳,获得10
34秒前
34秒前
36秒前
美琦完成签到,获得积分10
36秒前
高分求助中
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 1000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 310
The Moiseyev Dance Company Tours America: "Wholesome" Comfort during a Cold War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3980389
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3524235
关于积分的说明 11220768
捐赠科研通 3261699
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1800909
邀请新用户注册赠送积分活动 879359
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 807261