ヤヌス層と1t-（tise）2の電子構造

Tis2-Tise2は、最も研究されているチタンベースの固形溶液システムの1つです。しかし、これまでのところ、それに関するすべての研究は、その障害のある段階にのみ焦点を合わせてきました。ここでは、順序付けられたフェーズを体系的に調査します。粒子群最適化（Calypso）アルゴリズムに基づく構造検索方法を使用して、Tises-156を識別し、新しい構造（1T-（Tises）2）を発見します。第一原理理論に基づいて、それらのフォノンスペクトル、フォーメーションエネルギー、機械的、電子、熱、および光学特性、および化学結合分析と合成経路が調査されています。Tises-156の原始セルには3つの原子があり、p3M1のスペースグループがあります（156号）。1T-（TISES）2には6つの原子があり、p3̄m1対称性があります（164号）。Tises-156および1T-（Tises）2は、S-Ti-SEヤヌス層材料を積み重ねて構築されます。Tises-156および1T-（Tises）2は、狭いギャップ半導体です。Tise-156および1T-（Tises）2のTi（3D）状態の局所的な性質は、半導体特性につながります。1T-（TISES）2およびTISES-156は、1T-Tis2および1T-Tise2の非常に類似した機械的、電子、熱、および光学特性を持ち、2D六角形格子遷移金属ジチャルコゲーネイド層材料ファミリーのメンバーです。ただし、1T-Tis2および1T-Tise2と比較して、TISES-156および1T-（TISES）2には、S-TI-SEヤヌス層構造のため、太陽光発電デバイスや光触媒など、より広範な潜在的な用途があります。また、Janus Tises単層と多層材料の調製のための経路を提供します。さらに、私たちの調査結果は、Tis2-Tise2システムの豊かで複雑な結晶構造を理解するための重要な洞察を提供します。

TiS2-TiSe2 is one of the most studied titanium based solid solution systems. However, so far, all research on it has only focused on its disordered phase. Here, we systematically investigate its ordered phases. Using a structure search method based on the particle swarm optimization (CALYPSO) algorithm, we identify TiSeS-156 and discover a new structure (1T-(TiSeS)2). Based on first principles theory, their phonon spectra, formation energy, mechanical, electronic, thermal, and optical properties, as well as chemical bond analysis and synthetic pathways, have been investigated. The primitive cell of TiSeS-156 has three atoms and has a space group of P3m1 (no. 156). 1T-(TiSeS)2 has six atoms and has P3̄m1 symmetry (no. 164). TiSeS-156 and 1T-(TiSeS)2 are constructed by stacking the S-Ti-Se Janus layer materials. TiSeS-156 and 1T-(TiSeS)2 are narrow-gap semiconductors. The localized nature of the Ti(3d) states of TiSeS-156 and 1T-(TiSeS)2 leads to their semiconductor properties. 1T-(TiSeS)2 and TiSeS-156 have very similar mechanical, electronic, thermal, and optical properties of 1T-TiS2 and 1T-TiSe2, and are members of the 2D hexagonal lattice transition metal dichalcogenide layered material family. However, compared with 1T-TiS2 and 1T-TiSe2, TiSeS-156 and 1T-(TiSeS)2 have a wider range of potential applications, such as photovoltaic devices and photocatalysis, due to their S-Ti-Se Janus layer structure. They also provide a pathway for the preparation of Janus TiSeS monolayer and multi-layer materials. Moreover, our findings provide crucial insights for understanding the rich and complex crystal structures of the TiS2-TiSe2 system, which have broad implications for further exploration of this class of promising materials.