論文の概要: Robust Spin Splitting and Strain-Controlled Optical Response in Monolayer CrC2N4 for Valleytronic and Optoelectronic Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.17329v1
• Date: Mon, 15 Jun 2026 22:21:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-17 17:15:32.158981
• Title: Robust Spin Splitting and Strain-Controlled Optical Response in Monolayer CrC2N4 for Valleytronic and Optoelectronic Applications
• Title（参考訳）: バレートロニクスおよび光電子応用のための単層CrC2N4のロバストスピン分割とひずみ制御光応答
• Authors: Md. Samrat, Vivek Chowdhury, Sake Wang, Ahmed Zubair,
• Abstract要約: 単層CrC2N4は有望な2次元半導体として出現した。 プリスチンおよび二軸ひずみ単層CrC2N4の電子、谷、電荷移動および光学特性について検討した。 その結果, 単層CrC2N4は, ひずみ工学的谷トロニクスおよび光電子デバイス応用の有望なプラットフォームとして示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Monolayer CrC2N4 recently emerged as a promising two-dimensional semiconductor, yet its spin-orbit-coupled (SOC) physics and strain-tunable optical response remained largely unexplored. Here, we investigated the electronic, valley, charge-transfer, and optical properties of pristine and biaxially strained monolayer CrC2N4 using first-principles calculations. The monolayer exhibited a direct band gap at the K/K' valleys. SOC produced valley contrasting out-of-plane spin polarization, yielding a moderate valence band spin splitting of 51.9 meV and a small conduction band spin splitting of 1.7 meV. Orbital-resolved analysis showed that the edge states were mainly governed by Cr-d and N-p hybridization, while Bader analysis indicated polar-covalent bonding through charge transfer toward N atoms. Biaxial strain in the range of -4% to +4% tuned the band gap from 1.987 to 1.421 eV and drove an indirect-to-direct gap transition near -1% strain. Tensile strain enhanced the Berry curvature and red-shifted the optical response toward the visible-near-infrared region. These results suggested monolayer CrC2N4 as a promising platform for strain-engineered valleytronic and optoelectronic device applications.
• Abstract（参考訳）: 単層CrC2N4は近年、有望な2次元半導体として登場したが、スピン軌道結合(SOC)物理学と歪可変光応答はほとんど探索されていない。 そこで本研究では, プリスチンおよび二軸ひずみ単層CrC2N4の電子, バレー, 電荷移動および光学特性について, 第一原理計算を用いて検討した。 単層膜はK/K谷で直接バンドギャップを示した。 SOCは、平面外のスピン偏光と対照的な谷を作り、中程度の原子価帯スピン分割は51.9 meV、小さな伝導帯スピン分割は1.7 meVとなった。 軌道分解分析により、エッジ状態は主にCr-dとN-pのハイブリッド化によって制御され、Bader分析はN原子への電荷移動による極性共有結合を示した。 2軸ひずみは-4%から+4%の範囲でバンドギャップを1.987から1.421 eVに調整し、-1%のひずみ付近で間接-間接ギャップ遷移を誘導した。 引張ひずみはベリー曲率を高め、可視近赤外領域への光応答を赤方偏移させた。 これらの結果は、単層CrC2N4が、ひずみ駆動型バレートロニクスおよび光電子デバイス応用の有望なプラットフォームとして示唆された。

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