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朱庞栋 (朱庞栋.) | 王长昊 (王长昊.) | 王如志 (王如志.)

Abstract:

拓扑半金属,作为一种独特的拓扑电子态,近年来因其固有的拓扑特性和潜在的器件应用而备受研究关注.体-边界对应是拓扑半金属的一个关键特征,这意味着如果在体相中存在非平庸的能带拓扑,那么在表面会存在受拓扑保护导电状态,即拓扑表面态(topological surface state,TSS).这一特征使其在电催化研究领域备受关注.本文采用第一性原理计算手段研究了AlB_2材料的拓扑性质,并构建(010)表面A1端面和B端面平板模型,计算得到了TSS的位置.研究了AlB_2表面吸附特性,发现Al端面氢吸附吉布斯自由能(ΔG_(H*))仅为-0.031 eV,相较于商业电催化析氢(hydrogen evolution reaction,HER)催化剂Pt的-0.08 eV更接近于0,展现出了优异的HER性能.观察了AlB_2表面吸附H,OH和H_2O后TSS的变化,发现当H吸附时TSS变化最显著,其次是OH吸附,H_2O因其电中性和弱的表面吸附对TSS的影响很微弱.并且在吸附前后,由于受拓扑保护TSS依旧存在,仅是能量发生了改变,证实了其在环境中的稳定性.本工作研究结果为不同吸附物对AlB_2的TSS的影响提供了系统的认识,为今后相关领域的理论和实验研究铺平了道路,也为拓扑材料的实际应用提供了理论支撑.

Keyword:

拓扑半金属 表面吸附 拓扑表面态

Author Community:

  • [ 1 ] 北京工业大学材料科学与工程学院
  • [ 2 ] 新能源材料与技术研究所
  • [ 3 ] 新型功能材料教育部重点实验室

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Source :

物理学报

Year: 2024

Issue: 12

Volume: 73

Page: 304-312

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