转角In2Se3铁电薄膜的电子结构和能带开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：自从曹原在nature发表了转角石墨烯的研究论文以后，人们掀起了转角电子学的研究热潮。该研究方向恰巧与两维铁电材料的研究热潮相遇，因此人们展开了对转角铁电薄膜的研究：包括如何通过转角效应产生新型铁电材料，以及二维铁电材料形成的转角双层膜的平带结构的应用等。

目前关于转角铁电薄膜的理论和实验研究文献报道尚不多，主要是in₂se₃薄膜、agbip₂se₆薄膜等。由于关于转角in₂se₃薄膜的研究主要是讨论了能带结构，对转角对极化的影响尚未报道，因此本论文将重点研究转角以及各种堆积方式对双层in₂se₃薄膜极化的影响，由此推广到并简单总结一下其它双层转角铁电薄膜的可能的铁电性能与转角变化的规律。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

首先，建立双层二维转角铁电材料in₂se₃的原子结构模型，然后，利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究所构建的不同转角的in₂se₃材料的电子结构特性，包括晶格结构、磁性、能带结构等，得出二维转角铁电材料in₂se₃的性质；比较不同转角的in₂se₃材料的电子结构的差异，并通过外加手段调控in₂se₃的电子结构特性。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

（1）复习量子力学和固体物理学，了解密度泛函理论基本知识。

（2）利用vesta软件建立双层二维转角铁电材料in2se3的原子结构模型。

4. 参考文献

[1] zheng zhiren, et al., unconventional ferroelectricity in moir heterostructures[j]. nature, 2020, 588:71.

[2] shang jing, et al., stacking-dependent interlayer ferroelectric coupling and moire#769; domains in a twisted agbip2se6 bilayer[j]. j. phys. chem. lett. 2022, 13: 2027#8722;2032.

[3] tao shengdan et al., designing ultra-flat bands in twisted bilayer materials at large twist angles: theory and application to two-dimensional indium selenide[j]. j. am. chem. soc. 2022, 144:3949#8722;3956.

5. 计划与进度安排

(1) 2024-12-06～2024-03-01 学生复习量子力学和固体物理等基础课程，学习密度泛函理论的基本知识；

(2) 2024-03-02～2024-03-12 调研有关二维铁电材料的相关文献资料，提出研究方案，完成开题报告，教师完成开题报告的审核。

(3) 2024-03-13～2024-04-30 学习晶体模型的建立方法；学习第一性原理计算软件包vasp的使用方法；用第一性原理方法计算二维转角in₂se₃薄膜的电子结构性质，包括，晶格结构、能带结构、自发极化、掺杂效应等并进行中期检查。