Structure of a Zn monolayer on Ag(111) and Ag(110) substrates: an AES, LEED and STM study
用俄歇电子能谱、低能电子衍射和扫描隧道显微镜研究了室温下沉积在Ag（111）和Ag（110）衬底上的Zn单层膜的原子结构。在两个面上，形成了覆盖整个衬底表面的紧密堆积的Zn单层，并产生特定的莫尔图案。通过对LEED和STM数据的综合分析，我们推断出Zn单层膜具有（111）结构，相当于纯Zn层相对于银衬底旋转，Ag（111）面上的$1.5^\circ$和Ag（110）面上的$4.5^\circ$分别产生（$\sqrt{156}\times\sqrt{156})R18^\circ$）和c（12 × 6）超结构.
2019-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-induced suppression of charge density wave in monolayer 1H-TaS2 on Au(111)
最近的实验发现，单层1H-TaS 2生长在Au（111）缺乏电荷密度波（CDW）的不稳定性所表现出的散装2 H-TaS 2。此外，角分辨光电子能谱测量表明，单层成为强电子掺杂的基板。虽然密度泛函理论（DFT）计算已经表明电子掺杂可以抑制单层1H-TaS 2中的CDW不稳定性，但是已经表明从衬底的实际电荷转移可能远小于从光电发射数据推导出的表观掺杂。本文采用密度泛函理论（DFT）计算了1H-TaS 2在Au（111）表面的单层结构，探讨了掺杂后的基底效应。我们发现，CDW的不稳定性抑制主要是由强大的S-Au相互作用，而不是通过掺杂。的S-Au相互作用的结果在TaS 2单层的结构变形，其特征在于由横向和平面外的原子位移和7 × 7的周期性所规定的相称的界面与金。这种7 × 7扭曲结构的模拟STM图像与实验STM图像一致。相比之下，我们发现一个强大的3 × 3 CDW相单层1H-TaS 2的石墨烯基板上，有最小的相互作用。
2019-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocrystalline anisotropy energy for adatoms and monolayers on non-magnetic substrates: where does it comes from?
衬底对支撑纳米结构的磁各向异性能（MAE）的贡献可以通过自旋轨道耦合（SOC）和有效交换场B_ex的位点选择性操纵来量化。本文系统地研究了Co在Cu、Ag、Au、Pd和Pt（111）面上的吸附原子和Co单分子膜，研究了这类材料的共同趋势。据发现，对于吸附原子，基板的贡献是相对较小的（10-30%的MAE），而对于单层，基板的贡献可以是相当大的。除了具有强SOC的高度可极化衬底（例如Pt）之外，来自SOC的贡献比来自交换场B_ex的贡献重要得多。对于所有研究的系统，衬底总是促进易磁轴的面外取向的趋势。
2014-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of S-C6H5 self-assembled monolayers on Cu(111) and Au(111) substrates
采用第一性原理密度泛函理论计算了苯硫醇（S-C $_6$ H $_5$）在Cu（111）和Au（111）衬底上的自组装单分子层（SAM）的电子结构.我们发现了SAM分子态的显着横向分散，并讨论了其对分子线阵列输运性质的影响。计算了Cu（111）表面自组装膜的双光子光电子能谱和功函数，并与已有的实验数据进行了比较。我们的研究结果被用来讨论所观察到的光谱数据的分配和产量预测新的电子状态，由于单层尚未访问实验。
2004-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Phase Control in Monolayer Films by Substrate Tuning
我们建议通过调整相邻的非磁性基底来定制磁性单层膜中的交换相互作用。作为一个例子，我们证明了一个单层Fe在Ta（x）W（1-x）（001）表面的铁磁-反铁磁相变作为Ta浓度的函数。在临界Ta浓度下，最近邻交换相互作用很小，磁相空间急剧加宽。复杂的磁序，如自旋螺旋，多Q，甚至无序的局部磁矩状态可能会发生，提供了在零磁化状态矩阵中存储铁磁点信息的可能性。
2007-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Exciton tuning in monolayer WSe$_2$ via substrate induced electron doping
我们报道了通过衬底诱导的非简并掺杂在WSe $_2$单分子膜中进行大激子调谐。我们观察到一个红移为$\sim$ 62毫电子伏的$A$激子连同1-2个数量级的光致发光（PL）淬灭时，单层WSe $_2$被带到与高度取向的热解石墨（HOPG）相比，如hBN和SiO $_2$的介电基板。作为从HOPG掺杂到WSe $_2$的证据，观察到三电子发射强度的急剧增加。使用系统的PL和开尔文探针力显微镜（KPFM）的研究WSe $_2$ /HOPG，WSe $_2$ /hBN，和WSe $_2$ /石墨烯，我们得出结论，这种独特的激子行为是由电子掺杂从衬底诱导。我们的研究结果提出了一个简单而有效的方法，激子调谐单层WSe $_2$，这起着核心作用的基本理解和进一步的设备开发。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of stripe-ordered structural phases in monolayer IrTe$_2$ by a gold substrate
University of Oulu（奥卢大学）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；University of Geneva（日内瓦大学）
通过金衬底抑制单层IrTe₂的条纹有序结构相，揭示金属衬底相互作用对二维材料结构相工程的重要性。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Fast Transfer-free Synthesis of High-quality Monolayer Graphene on Insulating Substrates by Simple Rapid Thermal Treatment
在给定的电介质衬底上无转移合成高质量、大面积石墨烯，这对于器件应用是非常理想的，仍然是一个重大的挑战。在本文中，我们报告了一种简单的快速热处理方法，用于从固体碳源在SiO2/Si衬底上快速直接生长高质量，大规模的单层石墨烯。在RTT工艺中采用了固体碳层/铜膜/SiO2的堆叠结构。插入的铜膜不仅充当碳前体的活性催化剂，而且还充当防止过早碳溶解的“过滤器”，因此有助于在SiO2/Si上生长单层石墨烯。所产生的单层石墨烯在室温下表现出高达3000 cm 2 V-1 s-1的高载流子迁移率和标准半整数量子振荡。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Substrate interference and strain in the second harmonic generation from MoSe$_2$ monolayers
本文通过在不同衬底上生长受控双轴应变的MoSe₂单层，结合实验与理论分析，揭示衬底干涉和应变可独立调控非中心对称二维材料的二次谐波产生强度，并澄清了应变对χ⁽²⁾的增强作用。
2024-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Dependence of Monolayer MoS$_2$ Thermal Conductivity and Thermal Boundary Conductance
已知二维（2D）材料（如MoS $_2$）的热性质受到与其环境的相互作用的影响，但这主要仅用SiO $_2$衬底进行了研究。在这里，我们比较的热导率（TC）和热边界电导（TBC）的单层MoS $_2$上的非晶（a-）和结晶（c-）SiO $_2$，AlN，Al $_2$ O $_3$，和$\textit{h}$ -BN单层使用分子动力学。MoS $_2$的室温TC在非晶衬底上为~38 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$，在晶体衬底上高达~68 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$，其中大部分差异归因于衬底与长波长MoS $_2$声子（< 2 THz）的相互作用。用作MoS $_2$和基底之间的缓冲层的$\textit{h}$ -BN单层导致MoS $_2$ TC增加高达50%。长度相关的计算显示TC尺寸效应低于~2 $μ$ m，并表明MoS $_2$ TC是尺寸限制的，但不是基板限制的低于~100 nm。我们还发现，尽管在两者上具有类似的MoS $_2$ TC，但MoS $_2$与c-Al $_2$ O $_3$的TBC是与c-AlN的两倍以上，这表明TC和TBC可以独立地调谐。最后，我们比较了所有衬底上的MoS $_2$晶体管的热阻，表明MoS $_2$ TBC是长沟道（> 150 nm）器件散热的最重要参数，而TBC和TC对短沟道同样重要。这项工作提供了重要的见解电热…
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
In-Situ Monitoring of Thermal Annealing Induced Evolution in Film Morphology and Film-Substrate Bonding in a Monolayer MoS2 Film
我们进行原位两个周期的热循环和退火的研究转移CVD生长的单层MoS 2的SiO2/Si衬底上，使用空间分辨显微拉曼光谱和PL光谱。在热循环和在305摄氏度下退火两次之后，膜形态和膜-基底结合被显著地改变，这与聚合物残留物的去除一起导致膜上的应变和掺杂分布的重大变化，并且因此光学性质。退火前，在转移膜中的波纹相关的应变占主导地位的PL峰的位置和强度的空间分布的膜;退火后，在膜-衬底键合的变化，影响应变和掺杂，成为主导因素。这项工作表明，薄膜-衬底键合，从而应变和掺杂，在热应力下是不稳定的，这对于理解衬底对2D材料的光学和输运性质的影响及其对器件应用的影响是重要的。
2016-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of substrate-induced anisotropic growth of monolayer WS2 by kinetic Monte Carlo simulations
二维材料的受控各向异性生长为大单晶和纳米带的合成提供了一种途径，其在低维半导体和下一代光电子器件中具有应用前景。特别地，由衬底诱导的过渡金属二硫属化物的各向异性生长由于其可操作性而引起极大兴趣。然而，迄今为止，它们的衬底诱导的各向异性生长通常是由实验参数的优化驱动的，而没有揭示基本机制。在这里，单层的二硫化钨在ST-X石英衬底上的各向异性生长是通过化学气相沉积实现的，并通过动力学蒙特卡罗模拟检查衬底诱导的各向异性生长的机制。这些结果表明，除了衬底吸附的变化外，硫族元素与金属（C/M）的比值是导致大的生长各向异性和过度生长与下层生长极化的主要因素;通过适当控制气体流量与温度之间的线性关系，当C/M = 2.0时，可以得到完全的各向同性或高的各向异性.
2019-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Realizing robust large-gap quantum spin Hall state in 2D HgTe monolayer on insulating substrate
尽管近年来人们预测了许多可能的二维拓扑绝缘体，但仍然缺乏实验上可实现的二维拓扑绝缘体。通过第一性原理和紧束缚模拟，我们发现了一种有效的方法，可以在Al $_2$ O $_3$（0001）衬底上稳定2D HgTe蜂窝单层膜中具有227 meV大非平凡能隙的量子自旋Hall态.能带拓扑起源于$s-$类和$p-$类轨道之间的能带反转，这完全由Hg和Te原子贡献，因此量子化边缘态被限制在蜂窝状HgTe单层内。同时，HgTe和Al $_2$ O $_3$（0001）之间的强相互作用确保了原子结构的高稳定性。因此，在高温下，HgTe/Al $_2$ O $_3$（0001）中可以实现TI态。
2018-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Photochemical reaction on graphene surfaces controlled by substrate-surface modification with polar self-assembled monolayers
二维材料的独特薄度使得能够通过各种门控技术来控制其表面的化学现象。例如，已经实现了基于场效应晶体管配置的选通方法。在这里，我们报告了一种分子门控的方法，采用了本地电场所产生的极性自组装单分子层上形成的支持基板。通过使用适当的数据校正程序进行拉曼散射光谱分析，我们发现分子门控对于控制石墨烯与过氧化苯甲酰的固相光化学反应是有效的。分子门控提供了一种简单的方法来控制二维材料表面的化学反应，因为它既不需要制造晶体管结构，也不需要施加外部电压。
2021-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Chemical vapor deposition of carbon nanotubes on monolayer graphene substrates: reduced etching via suppressed catalytic hydrogenation using C2H4
在大多数设想的应用中，充分利用石墨烯-碳纳米管（CNT）结构需要在CNT生长步骤期间保持石墨烯层的完整性。在这项工作中，我们展示了一种控制CNT在石墨烯衬底上生长的方法，其中源烃分解和碳饱和到催化剂纳米颗粒中并从催化剂纳米颗粒沉淀之间的反应平衡向CNT生长而不是石墨烯消耗转移。通过利用C2 H4原料，我们证明了这种气体允许的低温生长抑制了不期望的催化氢化，并显著减少了石墨烯层的蚀刻，以显示具有连续的、未损坏的结构的石墨烯-CNT混合物。
2013-08-11 cond-mat.mtrl-sci
High-temperature ferromagnetism and antiferromagnetism in monolayer \ce{CrTe2}: Roles of strong spin-lattice coupling and charge doping
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）
通过第一性原理计算和蒙特卡洛模拟，揭示了单层CrTe2中晶格应变与载流子密度调控的丰富磁相图，预测了新型双条纹反铁磁相，并实现了室温铁磁和反铁磁性。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Molecular Self-Assembly of Jointed Molecules on a Metallic Substrate: From Single Molecule to Monolayer
由于自组织对自下而上的复杂分子结构的纳米组装方法的巨大贡献，自组织目前得到了广泛的研究。许多研究已经解决了超分子手性或低维分子纳米结构，在大多数情况下，使用吸附在金属基底上的小分子和刚性分子。在这种情况下，自组装结构可以用相对简单的术语来理解，考虑分子-分子与分子-底物的相互作用。相比之下，可以采用不同吸附构象的大分子和三维分子的情况更加复杂。本文利用扫描隧道显微镜（STM）研究了V-Landers分子（C_（108）H_（104））在Cu（100）表面的自组装。该分子由通过σ键连接到四个3，5-二叔丁基苯基腿的中心聚芳族板构成。
2006-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of the top and bottom surfaces in monolayer MoS2 grown by chemical vapor deposition
与石墨烯相比，MoS 2的优点是通过化学气相沉积（CVD）在各种氧化物衬底上直接生长，而不使用催化金属衬底，这有利于电子产品的实际应用。然而，载流子迁移率从本征极限退化，主要是由于在CVD生长过程中形成的S空位引起的短程散射。如果在氧化物衬底上CVD-MoS 2的结晶度的上限由生长期间MoS 2/衬底相互作用决定，则将阻碍该优势。在这项研究中，我们研究了单层MoS 2和SiO2/Si衬底之间的相互作用和顶部和底部S表面之间的结晶度的差异，由于MoS 2/衬底相互作用。拉曼光谱和光致发光光谱表明，掺杂和应变引起的MoS 2从衬底，但它们可以通过转移到一个新的衬底使用聚合物的MoS 2被删除。新开发的聚合物转移技术使CVD-MoS 2的底部或顶部表面选择性转移到新的SiO2/Si衬底上。对于正常和反向转移都清楚地观察到金属-绝缘体转变，这表明CVD-MoS 2的结晶度高，并且与衬底相互作用的底部表面的结晶度与顶部自由表面的结晶度相似。这些结果提供了积极的前景，通过重新考虑生长条件的氧化物衬底上的二硫化钼的结晶度的进一步改善。
2017-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Large valley splitting in monolayer WS$_2$ by proximity coupling to an insulating antiferromagnetic substrate
提升谷简并度是实现谷极化以用于进一步谷电子操作的有效方式。在这项工作中，我们证明了一个大的谷分裂可以获得在单层过渡金属dichalcogenides通过磁邻近耦合到一个绝缘的反铁磁衬底。作为一个例子，我们进行第一性原理计算，研究单层WS $_2$的MnO（111）表面上的电子结构。计算结果表明，单层WS $_2$的价带产生了214 meV的谷分裂，对应于1516 T的塞曼磁场.谷分裂的大小依赖于界面轨道杂化的强度，并且可以通过施加外部面外压力和面内应变来连续地调整。更有趣的是，我们发现，自旋和谷指数将翻转时，MnO的磁有序是逆转。此外，由于WS $_2$ /MnO异质结构中存在较大的Berry曲率和时间反演对称性破缺，在面内电场的存在下，可以产生自旋和谷极化的反常霍尔电流，这使得人们可以通过电学方法检测谷。我们的研究结果揭示了实现谷电子器件使用的反铁磁绝缘体作为衬底。
2017-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-dependent pore formation in molybdenum disulfide monolayers under ion irradiation
Faculty of Physics, University Vienna（维也纳大学物理学院）；CIMAP-GANIL, CEA-CNRS-ENSICAEN-UCN
研究通过离子辐照不同基底上的单层MoS₂，发现基底类型显著影响孔形成效率和尺寸，SiO₂基底产生最大孔，而金基底抑制孔形成。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of molecular beam epitaxy-grown ultrathin Cr2Ge2Te6 films down to monolayer limit on Si substrates
Tsinghua University（清华大学）；Shanghai Aerospace Electronic Communication Equipment Research Institute（上海航天电子通信设备研究所）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过分子束外延法成功制备单层Cr2Ge2Te6薄膜，揭示其内在铁磁性及垂直磁各向异性，并发现随着厚度增加，磁性从二维波动向长程铁磁有序转变。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the Ising zigzag antiferromagnetism of FePS3 and FePSe3 monolayers
本研究利用DFT和蒙特卡洛模拟揭示了FePS3和FePSe3单层Ising zigzag反铁磁性的起源，阐明了其晶体场分裂、自旋轨道耦合导致的垂直磁各向异性，以及由跃迁参数和超交换机制共同决定的磁耦合特性。
2024-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Lack of Pinning for Rigid Sliding Monolayers in Microbalance Experiments
最近的工作的动态单分子膜的金属基板上连接到一个石英振荡器提供了有趣的数据在微观水平上的动摩擦。即使在理论似乎预测膜应该被衬底缺陷钉扎的情况下，也经常观察到膜相对于衬底的滑动。在这封信中，我们建议，为了试图解决这个问题，如果缺陷电位的范围略大于原子间距，由于取消，由于缺陷对膜的净力很可能是相当小的。
2004-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Induced Shifts and Screening in the Fluorescence Spectra of Supramolecular Adsorbed Organic Monolayers
研究了基质对吸附有机分子荧光的影响。在六方氮化硼（hBN）表面制备了由三聚氰胺和三聚氰胺形成的超分子网络结构？在这些薄膜的荧光光谱中的主峰红移高达0.37 eV相对于发表的测量氦液滴中的分子。较小的位移（~0.03 eV）所产生的相邻分子之间的相互作用进行了研究，通过比较不同的安排的PTCDI，这是由超分子自组装模板和确定的分子分辨率，在环境条件下使用原子力显微镜的荧光。我们比较了我们的实验结果与使用微扰模型和密度泛函理论的组合计算的红移，分别占，共振和非共振效应的介电hBN基板。我们表明，基板引起的红移的荧光的吸附分子，也屏幕相邻的跃迁偶极矩之间的相互作用，这两种效果取决于基板的折射率。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Helium atoms on two-dimensional substrates
氦的吸附现象的研究开始于几十年前，发现石墨作为研究物理吸附单层膜的均匀基底。特别地，发现石墨上的氦单原子层表现出非常丰富的相图。本文采用密度泛函理论和Born-Oppenheimer近似研究了氦原子在石墨烯和硅烯衬底上的吸附现象。从第一性原理出发，考虑了氦-衬底和氦-氦相互作用。吸附单分子膜的振动特性已被用来探讨系统的稳定性。这种方法再现描述的稳定性的氦单层石墨烯计算的量子蒙特卡罗（QMC）模拟低和高覆盖率的情况下，结果。然而，对于中等覆盖度值，由于缺乏氦零点运动，与QMC结果存在差异。
2016-01-12 cond-mat.mtrl-sci
High anisotropic inserted dendritic growth during first stage of Zn monolayer deposition on Ag(111) substrate
利用俄歇电子能谱、低能电子衍射和扫描隧道显微镜研究了室温下Zn在Ag（111）衬底上的亚单层物理层沉积。我们确定了一个原始的锌高度各向异性结构的形状指状插入枝晶前面的锌单层生长。在STM观察的基础上，提出了插入枝晶生长的机制及其向层状生长转变的机制。
2021-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric screening at TMD:hBN interfaces: Monolayer-to-bulk transition, local-field effect, and spatial dependence
本研究采用第一性原理介电嵌入GW方法，系统研究hBN衬底对不同TMDs的介电屏蔽效应的厚度依赖、局域场效应与空间依赖性，为能带结构工程提供定量依据。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Spin-splitting in electric-potential-difference antiferromagnetism
本文提出电势差反铁磁性新机制，利用二维Janus A型反铁磁材料的内建电场使不同层能带错位产生自旋劈裂，并通过第一性原理证明Mn2ClF为候选材料，且可用压电效应调控。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Substrate suppression of oxidation process in pnictogen monolayers
本文通过第一性原理计算研究As、Sb和Bi单层，发现SiC基底能显著抑制氧化过程并增强材料的抗氧化鲁棒性。
2023-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Mismatch Strain and Substrate Surface Corrugation on Morphology of Supported Monolayer Graphene
氧化物衬底上的石墨烯单层已经被证明具有优异的电荷迁移率和热传输，用于潜在的器件应用。形貌的改变对石墨烯的输运性质有很大的影响。在本文中，我们从理论上分析了氧化物衬底上的石墨烯单层的形态稳定性，受到范德华相互作用和面内失配应变。首先，我们定义的平衡分离和界面粘附能作为两个关键参数，表征一个平坦的单层和一个平坦的基板表面之间的范德华相互作用。通过微扰分析，预测了临界压缩失配应变，超过该临界压缩失配应变，石墨烯单层经历应变诱导的不稳定性，在完全平坦的表面上形成具有增加的振幅和减小的波长的波纹。当衬底表面不完全平坦时，石墨烯的形态取决于表面反射的振幅和波长。预测从共形（波纹状）到非共形（平坦）形态的过渡。分析了衬底表面粗糙度对石墨烯平衡平均厚度和界面结合能的影响。此外，通过考虑衬底表面的应变和失配应变，人们发现，而拉伸失配应变降低石墨烯的应变幅度，波纹衬底表面促进应变诱导的不稳定性下的压缩应变。这些理论结果表明，通过表面图案化和应变工程来控制氧化物衬底上的石墨烯单层的形态的可能手段。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect Sizing, Separation and Substrate Effects in Ion-Irradiated Monolayer 2D Materials
在当代材料科学中，二维纳米材料的精确和可扩展的缺陷工程是非常受欢迎的。在这里，我们提出了缺陷工程单层石墨烯和二硫化钼（MoS $_2$）的照射与惰性气体离子在30千电子伏。在气体场离子源显微镜中使用两种不同质量的离子种类：氦（He $^+$）和氖（Ne $^+$）。使用拉曼光谱进行了详细的研究，所引入的缺陷尺寸和所产生的缺陷间的距离与逐步上升的离子剂量。扩展现有的模型，我们发现，平均缺陷尺寸是相当小的支持比独立的石墨烯和缺陷的生产率更大。我们的结论是，从基板的二次原子在缺陷产生中发挥了重要作用，相对于由初级离子束所产生的缺陷，产生更小的缺陷。此外，一个类似的模型也适用于支持的MoS $_2$，另一个有前途的成员的二维材料家族。两种离子的缺陷产率获得的MoS $_2$，证明它们与材料的不同的相互作用，并促进与文献中的其他照射条件的比较。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Exploring semiconductor substrates for Silicene epitaxy
本文采用基于第一性原理的密度泛函理论计算了硅烯单分子膜在不同（111）半导体表面上的电子性质。我们发现，硅烯覆盖层的相对稳定性和其他性质敏感地依赖于是否相互作用的顶层的基板是金属或非金属终止。金属终止表面上的硅单层的性质可以是金属的或甚至是磁性的，这取决于基底的选择。硅烯覆盖层在半导体衬底的金属终止表面上经历n型掺杂，而在非金属终止表面上经历p型掺杂。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Designing substrates for silicene and germanene: First-principles calculations
我们提出了一个指导方针，探索基板，稳定的单层蜂窝结构的硅烯和锗烯，同时保持狄拉克状态：除了具有较强的结合能的单层，一个合适的基板应该是一个大的间隙半导体与适当的功函数，使狄拉克点位于间隙和远离基板状态时，他们的频带对齐。我们通过对硅烯和锗烯在Al封端的Al_2O_3（0001）表面上的第一性原理计算来说明我们的想法。在Al封端的Al2O3（0001）上的覆盖单分子膜通过与硅烯和Ag（111）之间的结合能相当的结合能保持低屈曲蜂窝结构的主要结构轮廓。用k投影法得到的展开能带结构表明，由于结构畸变和与衬底的相互作用，在K点处形成了带隙的狄拉克锥。负载的硅烯和锗烯的禁带宽度分别为0.4 eV和0.3 eV，表明它们可能在纳米电子学中具有潜在的应用。
2016-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer charge-neutral graphene on platinum with extremely weak electron-phonon coupling
在过渡金属衬底上外延生长石墨烯是获得大尺寸石墨烯的重要途径。然而，石墨烯与衬底之间的相互作用往往会导致多取向、石墨烯能带结构扭曲、掺杂量大、电子-声子耦合强等现象。在这里，我们报道了在Pt（111）衬底上通过使用非常低浓度的内部碳源和高退火温度来生长具有高结晶质量的单层石墨烯。受控生长导致电子解耦的石墨烯：它几乎是电荷中性的，并且具有极弱的电子-声子耦合（耦合强度$λ$ $\approx$ 0.056），如通过角度分辨光电发射光谱测量所揭示的。用密度泛函理论计算了碳扩散过程的热力学和动力学。当与无损样品转移技术相结合时，这种石墨烯与基底的相互作用可以忽略不计，为基础研究以及器件应用提供了重要的平台。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic interfacial van der Waals monolayers and their effect on the high-temperature superconductor FeSe/SrTiO$_3$
单分子层材料对环境的敏感依赖性往往会产生意想不到的特性。最近的研究表明，单层FeSe在SrTiO $_3$衬底上具有比体材料高得多的超导临界温度T $_C$。在这里，我们研究的界面结构的FeSe / SrTiO $_3$和界面Ti $_{1+x}$ O $_2$层上增加的T $_C$使用扫描透射电子显微镜和密度泛函理论相结合的效果。我们发现Ti $_{1+x}$ O $_2$形成了自己的准二维层，通过范德华力相互作用与衬底和FeSe膜键合。在这一层中的过量的Ti电子掺杂的FeSe单层与实验观察一致。此外，界面层在FeSe膜中引入了有利于T $_C$增加的破磁畸变。这些结果表明，这种共同的基板可以被功能化，以修改各种薄膜和单层的电子结构。
2018-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetism in two-dimensional materials: progress and computational challenges
本文综述二维反铁磁材料的自旋补偿序、实验体系与密度泛函计算方法，并以单层NiBr₂为例讨论磁激发及Néel温度预测挑战。
2024-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the n-type and p-type conductivity of MoS2 monolayers on a SiO2 substrate
采用从头算密度泛函理论研究了在SiO2衬底上沉积的MoS 2单层膜在界面杂质和缺陷存在下的电子性质.当MoS 2被放置在无缺陷的衬底上时，氧化物起着不重要的作用，因为MoS 2的导带顶和价带最小值大约位于SiO2带隙的中间。然而，如果Na杂质和O悬挂键在SiO2表面引入，这些导致局部状态，调制的导电性的二硫化钼单层从n型到p型。我们的研究结果表明，沉积在SiO2上的MoS 2的导电性能主要是由MoS 2/SiO2界面的详细结构决定的，并建议掺杂衬底可以代表一个可行的策略工程MoS 2为基础的设备。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic MnSn monolayer epitaxially grown on silicon substrate
二维铁磁材料在自旋电子学器件等方面具有广阔的应用前景。在硅衬底上外延生长磁性薄膜，在单层极限下，具有重要的实际意义，但也具有挑战性。在本研究中，我们在Si（111）衬底上实现了MnSn单层的外延生长，采用了原子级薄的Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$-缓冲层，并以原子级的精度控制了MnSn的厚度。我们发现MnSn单层膜具有铁磁性，居里温度（Tc）约为54 K.当MnSn膜生长到4个单层时，Tc相应地增加到~235 K.外延MnSn单层以及Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$的晶格与硅完全相容，因此在MnSn、Sn和Si之间形成尖锐的界面。该系统为研究二维铁磁性、磁性单层膜与硅基技术的集成以及自旋电子学异质结构的工程化提供了一个新的平台。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic decoupling of an epitaxial graphene monolayer by gold intercalation
石墨烯在电子器件中的应用需要大规模外延生长。然而，衬底的存在通常显著降低了载流子迁移率。我们表明，它是可能的解耦的部分sp3杂化的第一石墨层上形成的Si-终止面的碳化硅从衬底上的金插层，导致一个完全sp2杂化的石墨烯层具有改善的电子性能。
2010-03-11 cond-mat.mtrl-sci
1-octadecene monolayers on Si(111) hydrogen-terminated surfaces: effects of substrate doping
我们研究了1-十八烯在氢封端的（111）硅表面上的单分子膜的电子性质及其与结构性质的关系。分子通过紫外线照射激活的C=C和Si-H之间的自由基反应连接。我们比较了在不同类型（n型和p型）和不同掺杂浓度（从低掺杂（~ 1 E14 cm-3）到高掺杂（~ 1 E19 cm-3））的硅衬底上形成的单分子膜的结构和电学性质。我们表明，在n-，p-和p+硅上的单层是致密的，它们作为非常好的绝缘膜在纳米厚度的漏电流低至~ 1 E-7 A.cm-2和高品质的电容-电压特性。在n+型硅上形成的单层更加无序，因此当嵌入硅/单层/金属结中时表现出更大的漏电流密度（> 1 E-4 A.cm-2）。用n+型硅获得的劣质结构和电子性质指出了有机单层的化学吸附过程中表面电势和表面费米能级的位置的重要作用。
2004-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Substrate-induced structures of bismuth adsorption on graphene: a first principle study
采用第一性原理计算研究了强基底效应富集的Bi吸附单层石墨烯的几何和电子性质。六层衬底、波纹缓冲层和轻微变形的单层石墨烯都被模拟。通过分析不同吸附原子高度、吸附原子间距、吸附位置和六方位置的基态能量、铋吸附能和Bi-Bi相互作用能，对吸附原子排列进行了深入研究。Bi原子的六边形阵列由缓冲层和单层石墨烯之间的相互作用主导。温度的增加可以克服$\sim 50$ meV的能量障碍，并诱导三角形和矩形纳米团簇。最稳定和亚稳态结构与扫描隧道显微镜测量结果一致。态密度在费米能级处呈现有限值，在$\sim -0.2$ eV处呈现下降，在$\sim -0.6$ eV处呈现峰值，如在隧穿电导的实验测量中所观察到的。
2016-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Iron-mediated on-surface synthesis of substrate-decoupled graphdiyne monolayers
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；Università Degli Studi Di Padova（帕多瓦大学）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragon (INMA), CSIC-Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所（INMA），西班牙科学研究中心-萨拉戈萨大学）；Università di Pavia（帕维亚大学）；Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）
通过添加微量铁原子，在Au(111)上成功合成了共价有序的石墨二炔单层，实现了结构解耦和约1.6 eV的带隙。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of trion and exciton formation in monolayer WS2 by dielectric and substrate engineering
过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的光致发光（PL）受到电介质环境的强烈影响。存在于衬底中的缺陷态诱导TMD单层中的不可控掺杂，从而修改PL光谱。人们已经做出了巨大的努力来调整和克服PL光谱中不可避免的扣除缺陷的影响，但仍然缺乏正确的理解和方便的方法。在这里，我们系统地研究了表面缺陷的影响，逐渐增加WS2单层和衬底之间的分离。因此，我们可以精确地调制激子和激子的贡献在发光光谱的WS2。对介电工程和图案化衬底的激发功率依赖性测量帮助我们阐明单层WS2中PL调制的机制。我们还研究了衬底缺陷所携带的电荷的性质对PL谱的影响。这些结果开辟了一条新的途径，以调制和获得所需的发光光谱的TMD的工程基板。我们的研究结果将有助于激子互连，谷电子，和单光子器件的制造。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Substrate Effect on Electronic Band Structure and Topological Property in Monolayer V2O3 Magnetic Topological Insulator
本文通过第一性原理计算研究单层 V2O3 的衬底效应，发现 h-BN 等非磁性范德华衬底可保持 C=1 的 QAH 相，而铁磁衬底会破坏拓扑序。
2025-05-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Monolayer Spreading on a Chemically Heterogeneous Substrate
我们研究了一个半无限的，化学不均匀的固体基底，其中一侧耦合到一个粒子库上的硬核粒子单层的扩散动力学。该基板被建模为一个正方形晶格包含两种类型的网站-普通的和特殊的，化学活性位点放置在随机位置的平均浓度$α$。这些特殊的位点暂时包裹着单层的颗粒，然后作为其他颗粒不可穿透的障碍物。根据平均场理论，我们证明了单层边缘的平均位移$X_0(t)$随时间增长$t$为$X_0(t) = \sqrt{2 D_α t \ln(4 D_α t/πa^2)}$，（$a$是晶格间距）。这种时间依赖性被证实的数值模拟; $D_α$数值获得的参数$α$和捕获时间的化学活性位点的值范围很广。我们还数值研究了有限样本中静止粒子流的行为。吸引力的粒子-粒子相互作用的影响的问题上的扩散动力学也得到解决。
2002-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Epitaxial binding and strain effects of monolayer stanene on the Al$_{2}$O$_{3}$(0001) surface
锡烯是锡的二维单层结构，由于其大的自旋-轨道相互作用，被预测为二维拓扑绝缘体。然而，一个明确的实验证明的锡烯的拓扑非平凡的性质已经逃避观察，部分原因是因为难以选择一个基板上的锡烯将保持拓扑非平凡的。在本文中，我们提出了第一性原理密度泛函理论（DFT）计算的外延单层锡烯生长在（0001）表面的氧化铝，Al $_{2}$ O $_{3}$，以及独立的装饰锡烯下的应变。通过描述单层锡烯如何与氧化铝结合的能量学和性质，我们展示了单层相干应变和外延到衬底的强大能量驱动。通过分析应变锡烯的电子结构，发现它是Al $_{2}$ O $_{3}$上的量子自旋霍尔绝缘体。我们还描述了\emph{in situ}氟装饰上的绑定锡烯单层，包括其潜在的机械剥离的效果。
2022-01-26 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Preparation Conditions on Raman and Photoluminescence of Monolayer WS2
我们报告在单层WS 2样品通过化学气相沉积（CVD）合成的各种常见的基板（Si/SiO2，蓝宝石，熔融石英），以及从生长基板转移到一个新的基板上的样品中观察到的制备相关的性能。所生长的CVD材料（as-WS 2）表现出明显不同于转移WS 2（x-WS 2）的光学性质。在Si/SiO2上的CVD生长的情况下，转移到新鲜的Si/SiO2之后，在光致发光发射和光学反射两者中，存在基态激子向更高的发射能量的~50 meV的位移。该偏移表明拉伸应变降低约0.25%。此外，在x-WS 2的激子状态很容易调制之间的中性和带电激子暴露于适度的激光功率，而这样的光学控制是不存在的，在作为WS 2的所有生长基板的调查。最后，我们观察到显着不同的激光功率依赖行为生长和转移WS 2。这些结果证明了对样品制备的强烈敏感性，这对于这些新型材料的基本理解以及器件性能的可靠再现都很重要。
2016-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Atomic structures and electronic correlation of monolayer 1T-TaSe2
利用密度泛函理论研究了单层1 T-TaSe 2的原子和电子结构。最近在石墨烯衬底上生长了1 T-TaSe 2的单层，并被认为是一种有趣的莫特绝缘体[Nat.Phys.16，218（2020）]。然而，1 T-TaS 2模型系统的流行结构模型，具有强电子相关性的大卫星形状的阳离子中心簇，不能解释在扫描隧道光谱实验中观察到的特征和不寻常的轨道分裂。我们提出了一种替代的结构模型，一个阴离子为中心的簇结构，它可以重现大多数不寻常的光谱特性与电子掺杂从基板上没有电子相关。观察到的不寻常的光谱特征，因此，似乎表明一个简单的和常见的带绝缘状态。这项工作表明了一个大的结构自由度的集群莫特绝缘体的重要性。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Theory of De-Pinning of Monolayer Films Adsorbed on a Quartz Crystal Microbalance
在石英晶体微天平（QCM）的研究吸附的单层膜和金属衬底之间的摩擦，观察到的膜滑动相对于衬底的顺序$10^{-14}dyn$每个膜原子的惯性力，力远远小于所有的理论估计的力，表面缺陷能够施加。在这封信中，我们建议，为了解决这个问题，如果缺陷的潜力有一个范围大于原子间距，净力相对较硬的薄膜，由于缺陷可能是非常小的。线缺陷（例如，台阶和刻面边缘以及晶界）以及更局部化的缺陷（例如，空缺）。
2005-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Exchange-mediated exciton splitting and linear dichroism in monolayer transition metal dichalcogenide induced by ferroelectric substrates
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
通过第一性原理静电嵌入方法和大规模GW加Bethe-Salpeter方程计算，预测了铁电扭曲双层hBN衬底支撑的单层TMD中出现的新型激子，包括光学暗的电荷转移激子和具有线性光学二色性的准一维Wannier激子，并通过层间交换相互作用实现了约3 meV的谷简并激子分裂。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micrometer-scale monolayer SnS growth by physical vapor deposition
最近，单层SnS，一个二维的IV族单硫族化合物，生长在云母衬底上的微米级尺寸的简单的物理气相沉积（PVD），导致在其面内室温铁电性的成功演示。然而，单层生长背后的原因仍然不清楚，因为人们认为SnS生长不可避免地导致多层厚度，这是由于孤对电子产生的强层间相互作用。在这里，我们调查的PVD生长单层的SnS从两个不同的饲料粉末，高度纯化的SnS和商业相不纯的SnS。与预期相反，有人建议，云母基板表面改性的硫蒸发的Sn2S3污染物在作为购买的粉末和单层SnS的横向生长促进由于增强的表面扩散的SnS前体分子，不像从高度纯化的粉末的生长。这一见解为进一步确定可控生长条件提供了指导。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Nearly-free-electron system of monolayer Na on the surface of single-crystal HfSe$_2$
用角分辨光电子能谱研究了HfSe单晶表面单钠单层膜$_2$的电子结构。我们发现，该系统表现出几乎完美的“近自由电子”的行为与提取的有效质量的$\sim\!1m_e$，在其他基板上的碱金属单分子膜之前发现的较重的群众相比。我们的密度泛函理论计算表明，这是由于大的晶格常数，导致交换和相关相互作用被抑制，以及弱的杂交之间的覆盖层和基板。因此，这是理解二维材料性质的理想模型系统。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer correlation between two $^4$He monolayers adsorbed on both sides of $α$-graphyne
用路径积分Monte Carlo方法研究了$^4$ He在$α$ -石墨炔片层两侧的吸附.为了研究$^4$ He吸附原子上下单层之间的层间相关性，采用Lennard-Jones和Yukawa-6两种各向异性势，用$^4$ He-C原子对势之和描述了$^4$ He-衬底相互作用.当较低的$^4$ He层是一个C $_{4/3}$相称的固体，上层$^4$ He原子被发现形成一个Kagomé晶格结构在莫特绝缘密度为0.0706 $^{-2}$，和一个相称的固体在0.0941 $^{-2}$的面密度为两个衬底电位。在文献[1]中对六角晶胞中三个$^4$ He原子的两种简并组态引入的上下层赝自旋之间的相关性依赖于所使用的衬底势;利用基于各向异性Yukawa-6对势的衬底势，发现两个$^4$ He层的伊辛赝自旋彼此反平行，而平行和反平行赝自旋彼此反平行。两个$^4$ He层之间的自旋排列几乎与Lennard-Jones势简并。这归因于层间距离的差异，对于Yukawa-6衬底电势，层间距离为$\sim 4$ π ~，但是对于Lennard-Jones电势，层间距离与$\sim 4.8$ π ~一样大。[1]Y. Kwon，H. Shin和H. Lee，物理学修订版B 88，201403（R）（2013）
2015-04-15 cond-mat.mtrl-sci
External-field-induced altermagnetism in experimentally synthesized monolayer $\mathrm{CrX_3}$ (X=Cl, Br and I)
本研究以实验合成的二维铁磁CrX3为母体，通过外场（应变和电场）或Janus工程实现交错磁性，提供实验可行的材料与方法，推动二维交错磁性的发展。
2025-03-29 cond-mat.mtrl-sci
