低维材料物性的应变调控：建立广义布洛赫方法

应变调控是改良材料电子性质的一个重要途径。低维材料体系常常具有超强韧性，并且其电子性质对结构变形响应灵敏。这意味着可以通过应变调制电子态，从而获得新颖电子性质。有关的研究已经形成了低维材料研究中的一个专门领域，即应变工程。然而，理论研究如第一性原理计算等在目前多关注均匀应变，而对非均匀应变的探讨极少。这是主要因为非均匀破坏了主流能带计算方法所依赖的晶体平移对称性。相比于均匀应变，非均匀应变对电子性质的影响具有特殊之处，比如石墨烯等二维体系中的赝磁场效应等。因此，发展能够有效处理非均匀应变的原子级计算方法，对低维材料物性的应变调控研究具有重要意义。针对低维材料的扭曲和弯两种基本非均匀结构变形，我们在非自洽的密度泛函紧束缚基础上建立广义布洛赫能带计算方法，并广泛应用到各类纳米结构。最近我们在这个方面又取得了新进展：与自洽密度泛函紧束缚相结合，建立广义布洛赫方法。新方法能够准确描述包含异种化学元素体系的电荷转移，并考虑自旋极化以及自旋轨道耦合效应。我们将以石墨烯/六角硼氮异质结为例介绍这个方法。