二十一世纪初，科学技术的显著进步伴随着光电子技术的快速发展，这些技术在现代材料研究中发挥着重要作用 [1,2]。这些技术在包括光检测、信息处理、能量转换和消费电子在内的广泛应用中变得至关重要 [[3], [4], [5]]。其中最具影响力的突破之一是发光二极管（LED）的发明，该发明在 2014 年获得了诺贝尔物理学奖，标志着高效和高性能光电子系统发展的一个转折点 [6]。由于 LED 具有卓越的能量效率、紧凑性和优良的光学特性，它们已成为现代光电子技术的基本构建模块 [6]。基于 LED 的设备的快速发展进一步加速了电子和光子组件向微米和纳米尺度的微型化 [7,8]，从而实现了更高的集成密度、更快的信号处理速度和更好的器件稳定性。这些发展不仅改变了现代照明和显示技术，还为下一代光电子系统开辟了新的途径，包括高速通信、传感、光检测器和量子器件 [[9], [10], [11], [12], [13], [14]]。
然而，持续的微型化对传统块状半导体（尤其是硅）提出了重大挑战。随着器件尺寸的缩小，基于硅的材料表现出固有的局限性，包括较低的光发射效率、增加的非辐射复合、强烈的自热效应以及较高的光学损耗。在如此小的长度尺度上，薄膜的特性变得越来越重要，必须仔细考虑，因为它们可能与块状材料的特性有显著差异 [15]。应对这些挑战需要探索能够克服传统半导体基本限制的新材料。在这方面，石墨烯的发现——第一种实验分离出的二维（2D）材料——引发了材料科学和纳米技术的范式转变 [[16], [17], [18], [19]]。由于其原子级厚度、出色的机械强度、高载流子迁移率和独特的光电特性，2D 材料在过去十年中引起了巨大的研究兴趣 [[20], [21], [22], [23]]。更重要的是，它们的物理特性可以通过外部刺激（如应变 [24,25]、电场 [26,27] 和化学功能化 [28,29]）进行有效调节，使其在基础研究和实际应用研究中极具吸引力。
迄今为止，包括磷烯、过渡金属硫属化合物和 II–VI 化合物在内的多种 2D 材料已经得到了广泛研究，这些材料被证明具有可调的带结构、优异的机械柔韧性和良好的电子和光学特性 [21,23,33]。这些特性使它们成为先进半导体和光电子应用的有希望的候选材料。然而，每一类 2D 材料也都存在固有的缺点或特定的操作限制，因此需要进一步探索具有平衡和多功能特性的替代材料。最近，由两个弯曲原子层构成的 SnSb 单层因其独特的晶体结构和牢固的原子间键合而引起了广泛关注，被认为是一种有前途的二维材料。先前的研究报道，SnSb 单层在 NO2 气体传感应用中表现出高达 61% 的显著灵敏度 [34]。此外，其出色的热电性能（表现为较大的塞贝克系数和高的热电优值）突显了其在热能转换应用中的潜力 [35,36]。尽管有这些令人鼓舞的结果，现有研究主要关注 SnSb 单层的个别物理特性。特别是对其内在机械稳定性、电子结构、光学响应以及载流子传输行为的全面理解仍然缺乏，这阻碍了对其在纳米光电子器件应用中适用性的全面评估。
基于这些考虑，本研究系统地利用第一性原理方法研究了 SnSb 单层的机械、电子、光学和载流子传输特性。详细研究了其在机械应变和外部电场作用下的能带结构和光学响应的变化，因为这些方法被广泛认为是调节二维材料物理特性的有效且实验可行的途径。此外，还利用形变势理论评估了载流子传输的各向异性，以评估 SnSb 单层在高性能和定向选择性电子及光电子器件中的潜力。本研究的结果提供了对 SnSb 单层基本特性的更深入理解，并展示了其在薄膜光电子应用中的潜力。
