TMR | 铁电效应调控新型α-MXene材料家族的光催化与自旋电子学性能增强

背景：二维过渡金属碳化物（MXenes）因独特物理化学性质备受关注，本研究提出新型α-MXene相，其原子构型与二维铁电材料α-In₂Se₃相似。研究目的：通过密度泛函理论计算探究α-MXene的铁电特性及其在光催化和自旋电子学中的应用潜力。结论：α-MXene具有可调控的铁电特性（极化强度0.008-0.156 eÅ），包含五种稀有铁电金属和一种狄拉克半金属；Ti₂CO₂、Hf₂CO₂和Ta₂CO₂能突破1.23 eV带隙限制实现红外光催化，并通过铁电电场实现氢氧分离生成；基于Zr₂CO₂和Nb₂CO₂的铁电隧道结展现超高隧穿电阻比（10¹³和10¹⁰量级），在铁电存储器中具应用价值。