二维双层Kagome半导体Sc6S6X6（X=Cl, Br, I）：平带、超高电子迁移率与可调磁性的突破性研究

本文推荐一种新型二维双层Kagome半导体Sc6S6X6（X=Cl, Br, I），通过第一性原理计算（DFT）揭示了其独特的Sc基双层Kagome晶格结构。该材料兼具平带、狄拉克锥（Dirac cones）和范霍夫奇点（van Hove singularities）等电子特征，并展现104-105 cm2V-1s-1的超高电子迁移率。空穴掺杂可诱导可调磁性，居里温度（Curie temperature）与CrI3相当，为低维电子器件开发提供新思路。

　　

Highlight

Kagome材料已成为研究几何、拓扑与磁性相互作用的基石。本研究通过第一性原理计算预测了三种高稳定性二维Kagome半导体Sc₆S₆X₆（X=Cl, Br, I），其Sc基双层Kagome晶格展现出平带、狄拉克锥和范霍夫奇点等特征，电子迁移率高达10⁴-10⁵ cm²V^-1s^-1。空穴掺杂可调控磁性，居里温度与经典材料CrI₃相当。

Computational Method

采用VASP软件中的投影缀加波（PAW）方法，价电子构型为Sc(3d¹4s²)、S(3s²3p⁴)、Cl/Br/I(3s²3p⁵/4s²4p⁵/5s²5p⁵)，平面波截断能500 eV，交换关联泛函选用PBE-GGA。

Structure and Stability

Kagome晶格具有两种钝化位点：三角晶格中心（位点1）和六元环边缘（位点2）。本研究设计的双层Sc基Kagome晶格呈空间交错堆叠，X原子（Cl/Br/I）通过表面钝化与电荷平衡策略稳定结构。

Conclusions

Sc₆S₆X₆家族在高温下具有优异的动力学、热力学和机械稳定性，杨氏模量68.92-70.74 N m^-1，泊松比0.22-0.24。Sc₆S₆Cl₆和Sc₆S₆I₆为直接带隙半导体，兼具超高迁移率与磁性可调性，有望推动柔性电子器件发展。