[发明专利]一种二维Janus材料的建模方法及应用

权利要求书

1.一种二维Janus材料的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、从材料数据库中导入MX₂单胞，使用Y原子替换其中一侧的X原子，形成非对称单胞，其中，M原子为ⅣA族或ⅤA族元素，所述X原子和所述Y原子为ⅤA族或ⅥA族元素，且所述X原子和所述Y原子不同，得到MXY单胞；

步骤S2、将所述MXY单胞从六角单胞转化为矩形单胞，得到MXY矩形单胞；

步骤S3、将所述MXY矩形单胞进行扩胞，获得两个MXY超胞，并将其中一个超胞进行反转，然后将反转后的超胞沿着锯齿边和手扶椅边连接，分别形成含有锯齿边界的面内异质结和含有手扶椅边界的面内异质结；

步骤S4、对所述含有锯齿边界的面内异质结和所述含有手扶椅边界的面内异质结进行结构弛豫，得到MXY反转异质结构，完成二维Janus材料的建模。

2.根据权利要求1所述的二维Janus材料的建模方法，其特征在于，所述M原子包括Mo、Ge、Sn、P和Sb中的其中一种，所述X原子和所述Y原子包括S、Se、Te、N和As中的其中一种，且所述X原子和所述Y原子不同。

3.根据权利要求2所述的二维Janus材料的建模方法，其特征在于，所述M原子为Mo，所述X原子为S，所述Y原子为Te。

4.根据权利要求1所述的二维Janus材料的建模方法，其特征在于，所述步骤S1中，模拟计算在第一性原理计算软件VASP中进行，在计算过程中，所述M原子、所述X原子和所述Y原子的外层电子被视为价电子，采用投影子缀加波方法描述核价相互作用，交换相关函数采用珀伯克-恩泽霍夫的广义梯度近似。

5.根据权利要求3所述的二维Janus材料的建模方法，其特征在于，还包括，在得到所述MXY单胞后，在平面波膨胀的能量截至值为100eV条件下对所述MXY单胞进行结构弛豫，采用10×2×1的网格进行计算，所有原子都允许被松弛，直到计算出的每个原子上的赫尔曼-费曼力小于其中，电子收敛精度设置为1E-5，离子收敛精度设置为1E-2。

6.根据权利要求5所述的二维Janus材料的建模方法，其特征在于，在对所述MXY单胞进行弛豫过程中，在z方向加入的真空层，避免相邻异质结构之间相互作用。

7.根据权利要求3所述的二维Janus材料的建模方法，其特征在于，所述步骤S4中，所有原子都允许被松弛，直到计算出的每个原子上的赫尔曼-费曼力小于其中，电子收敛精度设置为1E-5，离子收敛精度设置为1E-2，从而对所述含有锯齿边界的面内异质结和所述含有手扶椅边界的面内异质结进行结构弛豫。

8.一种二维Janus材料的建模方法的应用，其特征在于，将如权利要求1-7任一项所述的二维Janus材料的建模方法构建得到的二维Janus材料在其结构和性质预测上的应用。

9.根据权利要求8所述的二维Janus材料的建模方法的应用，其特征在于，将所述二维Janus材料导入第一性原理计算软件VASP中，采用广义梯度近似计算，平面波膨胀的能量截至值设置为400eV，固定晶格不动使用VASPKIT自动生成高对称点作为K点，并沿高对称点生成网络，其中电子收敛精度设置为1E-5，离子收敛精度设置为1E-2，计算所述二维Janus材料的能带和态密度。