SiO₂는 일반적으로 3차원 결정 또는 비정질 구조로 존재하며, 이는 차세대 집적회로와 같은 신기술에서의 적용을 제한한다. 따라서 2차원 SiO₂ 연구에 대한 관심이 점점 증가하고 있다. 본 논문에서는 3차원 층상 구조인 CaAl₂Si₂O₈에서 Ca와 Al 원자를 제거하여 새로운 2차원 SiO₂ 구조를 직접 구성하였다. 밀도 범함수 이론에 기반한 첫 원리 계산을 통해 구조 최적화를 진행한 결과, 새로운 2D SiO₂는 P⁃62m 대칭성과 군 번호 189을 갖는다. 결합 에너지, 탄성 계수, 분자동역학 시뮬레이션 및 포논 스펙트럼 계산을 통해 새로운 2D SiO₂가 높은 기계적, 열역학적, 동역학적 안정성을 가진 것을 확인하였다. 전자 및 광학 특성 계산 결과, 2D SiO₂는 6.08 eV의 밴드갭을 가진 절연체이며 우수한 광투과율과 광전도성을 가진다. 또한 면내 이축 변형이 2D SiO₂의 전자 및 광학 특성에 미치는 영향을 연구한 결과, 면내 인장 변형이 압축 변형보다 밴드갭과 유전 함수에 더 큰 영향을 미치지만, 전체적인 광학 특성에는 변형의 영향이 적어 실제 응용에서 전자 및 광학 특성의 안정성이 보장됨을 발견하였다.

2차원 SiO₂;전자 특성;광학 특성;첫 원리 계산