Switchable Atomically Thin 2D Electrides from First-principles Prediction
电子化物中多余的阴离子电子被限制在它们的空的空间中，在催化、非线性光学和自旋电子学中有着很好的应用前景。然而，由于其与环境因子的高化学反应性，其应用受到限制。在这项工作中，我们发现了一组二维（2D）的月亮层的电子结构中存在可切换的近自由电子（NFE）状态的发现。与传统的双金属氧化物不同，传统的双金属氧化物是具有形成接近费米能级的部分占据的能带的浮动电子的金属，可切换的双金属氧化物是化学活性低得多的半导体，其保持在费米能级以上0.3-1.5 eV的NFE态。根据高通量搜索，我们确定了12个具有这种低能量NFE状态的2D候选者。其中，11种2D材料可能是从已知的层状材料剥离的。在诸如压缩应变的外力下，这些源自表面像势的NFE态将被向下推动以越过费米能级。值得注意的是，在2D单层Na $_2$ Pd $_3$ O $_4$中，通过低至3%的应变可以实现临界的载流子-金属转变。因此，可切换的2D光栅可以为探索新的量子现象和现代电子器件应用提供理想的平台。
2020-09-03 cond-mat.mtrl-sci
AC-frequency switchable correlated transports in rare-earth perovskite nickelates
虽然电子相关性先前被认为触发超出常规的直流（DC）电子输运（例如，金属到绝缘体的转变，坏金属，热敏电阻），它们各自的影响交流（AC）输运在很大程度上被忽视。在这里，我们展示了积极的监管d-波段相关的稀土镍酸盐（ReNiO 3）薄膜的电子功能，通过简单地利用其电子响应交流频率（fAC）。辅助温度依赖性的近边X射线吸收精细结构分析，我们发现正的温度依赖性的库仑粘度的ReNiO 3，缓和其交流阻抗。观察到在附近温度下测量的R（Real）-fAC之间的显著交联不同于常规氧化物。从电子学的角度来看，它可以通过fAC在NTCR-、TDelta-和PTCR-热敏电阻之间实现ReNiO 3相关传输的主动可调节性，而无需改变材料或器件结构。TDelta-fAC关系可以通过Re组分和界面应变进一步广泛地调整。在ReNiO 3中发现的交流频率灵敏度为调节和切换器件工作状态带来了新的自由，超越了目前的半导体技术。它开辟了一个新的范例，丰富了新的电子应用，满足自动变速器或人工智能在传感温度和频率。
2020-03-16 cond-mat.mtrl-sci
From a bistable adsorbate to a switchable interface: tetrachloropyrazine on Pt(111)
几乎所有的有机（光）电子器件都依赖于具有特定特性的有机/无机界面。这些特性反过来又与界面结构密不可分。因此，结构的改变可以引起功能的转变。如果这种变化是可逆的，它将允许构建一个可切换的界面。我们用Pt（111）上的四氯吡嗪实现了这一点，Pt（111）表现出具有化学吸附和物理吸附最小值的双阱电势。这些极小值具有显著不同的吸附几何形状，从而允许形成可切换的界面结构。重要的是，这些结构有利于不同的功函数变化和相干分数（X射线驻波测量），这是读出界面状态的理想特性。我们使用修改后的版本的SAMPLE方法进行表面结构搜索，并使用从头算热力学计算热力学条件。这允许调查数以百万计的相称以及高阶相称的界面结构。我们确定了三种不同的结构表现出不同的功函数的变化和相干分数。使用温度和压力作为手柄，我们证明了这些不同类别之间可逆切换的可能性，为有机电子学中的潜在应用创造了动态界面。
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Theory of polarization-switchable electrical conductivity anisotropy in nonpolar semiconductors
Jilin University（吉林大学）；University of Arkansas（阿肯色大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
该研究提出非极性半导体中极化可调电导各向异性的理论，通过极化翻转实现电导切换，为设计各向异性电子器件提供理论基础。
2025-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Tetragonal Mexican-Hat Dispersion and Switchable Half-Metal State with Multiple Anisotropic Weyl Fermions in Penta-Graphene
本文通过第一性原理计算发现五边形石墨烯在空穴掺杂下可转变为室温稳定的铁磁半金属，并在应变下实现多种各向异性外尔态，为碳基自旋电子学提供了新途径。
2022-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic van der Waals heterostructure FeCl$_2$/Sc$_2$CO$_2$: Nonvolatile electrically switchable electronic and spintronic properties
多铁性范德华（vdW）异质结构提供了一个令人兴奋的路线，对新的纳米电子学和自旋电子学器件技术。本文采用第一性原理密度泛函理论和量子输运模拟方法研究了由铁磁FeCl $_2$单层和铁电Sc $_2$ CO $_2$单层组成的多铁性VDW异质结构的电子和输运性质.研究表明，通过电调制Sc $_2$ CO $_2$的铁电极化状态，FeCl $_2$ /Sc $_2$ CO $_2$异质结构可以从半导体可逆地转变为半金属。有趣的是，半金属相表现出III型断裂带对准，这对于隧道场效应晶体管应用是有益的。我们进行了量子输运模拟，基于\emph{proof-of-concept}两端纳米器件，以证明全电控阀效应独特的非易失性铁电开关的异质结构。这些发现揭示了FeCl $_2$ /Sc $_2$ CO $_2$ vdW异质结构作为设计下一代最终紧凑的信息处理、数据存储和自旋电子器件的构建块的潜力。
2022-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photo-switchable nanoripples in Ti3C2Tx MXene
MXene是具有丰富的显着的化学和电磁性质的二维材料，后者包括饱和吸收和强烈的表面等离子体共振。为了充分利用MXenes在光学、电子和传感领域的应用功能，了解光与MXenes在原子和飞秒维度上的相互作用非常重要。在这里，我们使用超快电子衍射和高分辨率电子显微镜研究激光诱导的Ti 3C 2 Tx纳米片的结构动力学。我们发现一个非常快的晶格响应与电子-声子耦合时间为230飞秒。重复的飞秒激光激发通过结构转变将Ti 3C 2 Tx转变为具有与激光偏振对准的深亚波长纳米波纹的超材料。通过进一步的激光照射，材料在平坦和波纹形态之间可逆地光切换。由此产生的具有定向纳米波纹的纳米结构MXene超材料预计将表现出各向异性的光学和电子响应，以及可以通过光打开和关闭的增强的化学活性。
2021-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Two-dimensional Dual-Switchable Ferroelectric Altermagnets: Altering Electrons and Magnons
Inner Mongolia University（内蒙古大学）；Tiangong University（天津工业大学）
本研究提出二维铁电交替磁体中电子自旋与磁振子手性劈裂的同步电切换机制，通过第一性原理计算验证CrPS₃和V₂I₂O₂BrCl的双可切换特性，为新型电控自旋相关器件提供理论与材料基础。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Gate Switchable Transport and Optical Anisotropy in 90° Twisted Bilayer Black Phosphorus
各向异性描述了材料性质的方向依赖性，例如传输和光学响应。在传统的块体材料中，各向异性本质上与晶体结构相关，因此不能通过现代电子学中使用的选通技术进行调节。在这里，我们表明，在双层黑磷与层间扭转角为90°，其电子结构和光学跃迁的各向异性是可调的门控。使用第一性原理计算，我们预测，一个实验室可访问的栅极电压可以诱导一个空穴的有效质量是30倍沿笛卡尔轴比沿其他轴，和两个轴可以通过翻转栅极电压的符号交换。这种门控能带结构还导致可切换的光学线性二向色性，其中最低能量光学跃迁（吸收或发光）的偏振可通过门控来调谐。因此，各向异性是扭曲双层黑磷中的可调自由度。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Switchable circular dichroism and ionic migration dominated charge transport in a chiral spin crossover polymer
University of Nebraska-Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究展示了一种手性自旋交叉聚合物中热可切换的圆二色性，并发现其电荷输运主要由离子迁移主导而非电子或空穴迁移。
2026-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Phenalenyls as tunable excellent molecular conductors and switchable spin filters
我们展示了一类新的分子在分子电子学和自旋电子学中的卓越性能。基于苯并萘基的自由基是稳定的自由基，其电子性质可以通过杂原子取代容易地调节。我们采用密度泛函理论为基础的非平衡格林函数（NEGF-DFT）计算表明，这类分子具有可调的自旋和电荷输运性质的单分子结。我们的模拟确定了设计原则和异常高的电导率和强自旋过滤之间的相互作用：配对与中等电导（$10^{-3} G_0$），两个四个自由基研究表现出80%以上的自旋过滤器效率，而且可通过偏置控制。相反，两个自由基，使适度的自旋过滤器是优秀的导体与低偏置电导达到$0.48 G_0$。这是通过单个占据或未占据的分子轨道与电极的费米能级的异常良好的对准，克服了通常困扰分子电子学的费米能级钉扎的限制。我们表明，这种良好的电导和高自旋过滤器效率之间的相互作用是由单（非）占据分子轨道和费米能级的电极之间的能量对齐，并为phenalenyls这可以很容易地控制与明智的杂原子取代。
2021-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectrically switchable magnetic multistates in MnBi$_2$Te$_4$(Bi$_2$Te$_3$)$_n$ and MnSb$_2$Te$_4$(Sb$_2$Te$_3$)$_n$ (n = 0, 1) thin films
该研究结合 Heisenberg 模型与第一性原理计算，提出利用铁电极化开关 Mn-$e_g$ 层间跃迁通道，实现 MnBi$_2$Te$_4$ 家族薄膜中反铁磁/铁磁及多 Chern 数拓扑磁性多态的可切换调控。
2023-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable non-relativistic Zeeman spin splittings in collinear antiferromagnets
Jilin University（吉林大学）；University of Arkansas（阿肯色大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Zhejiang University（浙江大学）
本文提出了一种理论，揭示列状反铁磁体中可用电场切换的非相对论性Zeeman自旋分裂的机制，并通过计算验证了FeOOH和NaMnP的实验结果。
2025-12-18 cond-mat.mtrl-sci
High-Efficiency Electrically Switchable Nonvolatile Thermal Transistor with Multiple Thermal Conductivity States Based on Ferroelectric HfO2
针对纳米级热逻辑电路缺乏高效可控非易失性热晶体管的问题，本研究利用铁电o-HfO₂薄膜结合分子动力学模拟与机器学习势，实现四种可逆热导率态，2%应变下开关比达171%，为热逻辑电路发展提供新路径。
2025-03-23 cond-mat.mtrl-sci
A ferroelectric junction transistor memory made from switchable van der Waals p-n heterojunctions
Zhejiang University（浙江大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；Wenzhou University（温州大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；South China Normal University（华南师范大学）；Xidian University（西安电子科技大学）
本文提出了一种基于可调异质结的铁电接合晶体管存储器，具有低漏电流、高稳定性和快速操作性能，适用于神经形态计算。
2026-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Switchable anomalous Hall effects in polar-stacked 2D antiferromagnet MnBi2Te4
基于对称性分析和密度泛函计算，研究了极性堆叠组装的反铁磁MnBi2Te4薄膜中由电极化切换的反常霍尔效应，发现极化反转可诱导金属-绝缘体相变及AHE与QAHE间的切换，并预测可将该材料从平庸绝缘体转化为Chern绝缘体。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Multistate ferroelectricity and switchable layer-locked anomalous valley Hall effects in bilayer ReIrGe2Se6
研究双层ReIrGe2Se6中的多态铁电性，通过第一性原理计算预测其有多种FE极化配置及相关电子结构演化。该材料能实现不同谷霍尔效应切换，磁化反转可切换谷和自旋通道，为可编程贝里曲率相关输运提供多态铁电平台。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the Functional Properties of Oligothiophene Crystalline Nano/Micro-Fibers via Tailoring of the Self-Assembling Molecular Precursors
低聚噻吩是一种π共轭的半导体和荧光分子，其自组装特性在有机电子学、光电子学、生物光子学和传感器中有着广泛的应用。本文报道了一种制备结晶性低聚噻吩纳米/微米纤维的方法，该方法基于使用过富硫的四噻吩结构单元-T4 S4-，其共价网络中包含促进Ar-T4 S4-Ar低聚物定向、π-π堆积驱动的自组装成具有从纳米到微米尺度的分级超分子排列的纤维所需的所有信息。我们表明，当Ar从未取代的噻吩取代吸电子基团的噻吩，广泛的分子电子电荷的重新分配发生，而不会产生实质性影响的低聚物的聚集模式。以这种方式，获得结构上可比较的一系列纤维，其具有逐渐变化的光学性质、氧化还原电位、光电导性和主要载流子的类型（从p型到n型）。用扫描电镜、圆二色谱、循环伏安、X射线衍射、紫外-可见光谱、光致发光谱、光电导和KPFM等测试手段对纤维进行了表征。借助密度泛函理论计算，结合X射线衍射数据，提出了一个从分子尺度到纳米尺度和微米尺度的纤维生长模型。我们相信，在这项研究中概述的简单的策略允许建立一个简单的相关性之间的分子结构的组件和相应的自组装纳米/微米纤维的功能属性。
2019-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable valley polarization, spin/valley filter, and valve effects in transition-metal dichalcogenide monolayers interfaced with two-dimensional ferromagnetic semiconductors
过渡金属二硫属化物单层中的电子谷驱动新的物理学，并允许设计多功能架构的应用。我们建议通过能带工程来操纵这些系统中的自旋/谷滤波器和阀器件的电子谷。在我们的策略中，电子谷直接耦合到二维铁磁体的自旋极化态，而不是在以前的研究中广泛使用的磁邻近效应。我们发现，这种耦合的结果在谷选择性的间隙开放，由于自旋动量锁定在过渡金属二硫属化物单层。这种物理现象引起了各种意想不到的电子性质和现象，包括半金属性，电可切换的谷极化，自旋/谷过滤器和阀效应的过渡金属二硫属化物单层。基于第一性原理计算，我们在MoTe $_2$/CoCl $_2$和CoCl $_2$/MoTe $_2$/CoCl $_2$ van der Waals异质结中进一步证明了我们的想法.因此，我们的研究提供了一种新概念器件的过渡金属二硫属化物单分子膜的电子谷工程的方法。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Electrical Breakdown and ON/OFF States in Electrically Switchable Suspended Graphene Break Junctions
使用脉冲电击穿技术在悬浮的单层至少层石墨烯装置中形成窄间隙。所得到的器件的电导可以通过施加电压脉冲来编程，其中2.5V~4.5V的电压对应于ON脉冲，并且~8V的电压对应于OFF脉冲。器件的电子显微镜成像显示石墨烯片通常保持悬浮，并且当观察到的间隙大时，器件电导趋于零。开关速率强烈依赖于温度，这排除了纯机电开关机制。在悬浮的石墨烯装置中观察到的这种切换强烈地表明了通过原子运动和/或化学重排的切换机制，并强调了全碳装置与石墨烯电子器件集成的潜力。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Externally controlled and switchable 2D electron gas at the Rashba interface between ferroelectrics and heavy $d$ metals
在非中心对称材料和界面中，强的自旋-轨道耦合导致了一些显著的物理现象，如非平凡的自旋织构，它可能表现为Rashba、Dresselhaus和其他复杂的组态。这为非易失性自旋电子器件的研究提供了一个有希望的基础。本文从第一性原理出发，模拟了生长在铁电体PbTiO $_3$（001）上的双金属铂钯层中的二维电子气。后者原则上允许通过极化反转来切换和控制自旋-电荷转换。我们展示了如何能带结构和Rashba分裂不同的Pt和Pd的覆盖层，以及这些电子功能的变化与增加的覆盖层厚度和极化反转后。此外，对于这两种覆盖层，我们模拟了它们的电流-电压（$I-V$）特性，其电阻在极化反转时在20%和几百%之间变化。研究结果可直接用于Rashba-Edelstein效应的建模。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switchable polar and magnetic orders by nonlinear light-matter interaction
本文提出一种利用光激发铁电双层中电子引发离子结构转变的机制，该机制由基态量子几何张量主导并伴随多铁序切换，在 CrI$_{3}$ 和 MoTe$_{2}$ 中实现低阈值、快速且可逆的光致极化切换。
2025-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Switchable in-plane anomalous Hall effect by magnetization orientation in monolayer $\mathrm{Mn}_{3}\mathrm{Si}_{2}\mathrm{Te}_{6}$
本研究预测了单层Mn3Si2Te6中由磁化方向调控的可切换面内反常霍尔效应，为高能效自旋电子器件提供潜在平台。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Origins of anisotropic transport in electrically-switchable antiferromagnet $\mathrm{Fe_1/3NbS_2}$
最近的反铁磁嵌入过渡金属二硫属化物$\mathrm{Fe_{1/3}NbS_2}$的实验已经证明了可逆的电阻率开关的应用正交电流脉冲低于其磁有序温度，使$\mathrm{Fe_{1/3}NbS_2}$有希望的自旋电子学应用。在这里，我们进行密度泛函理论计算与哈伯德U修正的磁顺序，电子结构，和晶体$\mathrm{Fe_{1/3}NbS_2}$的输运性质，澄清不同的电阻状态的起源。实验上提出的两个反铁磁基态，对应于面内条纹和锯齿有序，计算接近简并。计算的费米面的面内截面是各向异性的两个磁序，与Hubbard U值的敏感的各向异性程度。面内电阻，计算内的久保线性响应形式主义使用恒定的弛豫时间近似，也是各向异性的，支持一个假设，即电流引起的电阻变化是由于重新填充的AFM域。我们的计算表明，在锯齿形阶段的$\mathrm{Fe_{1/3}NbS_2}$的输运各向异性相对于条纹减少，与实验中的电阻率变化的相对幅度一致。最后，我们的计算揭示了电流域响应的可能方向性，具体来说，对于给定的电流方向，哪些域在能量上稳定。
2021-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Switchable Altermagnetism in a Layered van der Waals Metal-Organic Framework Driven by Spin-Crossover
Instituto de Ciencia Molecular, Universitat de València（瓦伦西亚大学分子科学研究所）
本研究通过密度泛函计算，提出利用自旋交叉机制在层状范德华MOFs中按需切换交变磁性，为可重构自旋电子器件提供了新平台。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Theory for Metal Hydrides with Switchable Optical Properties
最近，人们发现镧、钇和其他金属氢化物薄膜在金属-绝缘体转变时显示出显著的光学性质变化。在高能量尺度上的这种变化表明电子结构最好由基于带负电荷的氢（H $^-$）离子的局部模型来描述。我们发展了H $^-$离子晶格中强关联的多体理论。金属氢化物由Anderson晶格模型的大$U$极限描述。我们使用镧氢化物作为这些化合物的原型，并发现LaH $_3$是一个绝缘体与一个实质性的差距与实验一致。由于强电子关联，它既可以被看作近藤绝缘体，也可以被看作能带绝缘体。发现LaH $_3$中的H空位态是高度局域化的，这是由于氢和金属原子的电子轨道之间的强键合。与通常半导体中的杂质态不同，空位中只有微弱的内部光学跃迁。金属-绝缘体转变发生在这些空位状态的带中。
1998-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Promising ferroelectric metal EuAuBi with switchable giant shift current
本研究通过第一性原理计算发现拓扑半金属EuAuBi兼具巨大自发极化、适中切换势垒和低载流子浓度，并表现出巨大移位电流，提出基于移位电流测量的铁电金属验证方案。
2025-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Switchable chiral transport in charge-ordered Kagome metal CsV$_3$Sb$_5$
本研究在中心对称Kagome金属CsV₃Sb₅中观测到手性输运，发现其与电荷序、轨道环流相关，且可通过微小磁场切换手性，为手性电子学应用提供新可能。
2022-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electric-field switchable chirality in rhombohedral graphene Chern insulators stabilized by tungsten diselenide
本文在菱方多层石墨烯莫尔超晶格中实现电场可切换的陈绝缘体手性，通过二硒化钨稳定量子化反常霍尔态，陈数可在-1、1和2之间调控，为拓扑电子电路集成手性边缘电流提供新平台。
2025-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic ratchet effect in a moiré system: signatures of excitonic ferroelectricity
该研究在层不对称石墨烯-氮化硼莫尔异质结构中发现电子棘轮效应，证明偶极激子可驱动多态非易失极化，并提出新型“激子铁电性”。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modeling the electronic structure of organic materials: A solid-state physicist's perspective
尽管在过去的三十年里取得了显著的进展，但有机半导体的电子和光学性质的建模仍然是理论上的一个挑战。这些系统的复杂性，包括结构（无序）和仍在争论的兴奋剂机制，一直吸引着不同背景的理论家。尽管活跃在这一领域的各个社区有着共同的兴趣，但这些努力迄今为止还没有导致一个真正的跨学科研究领域。为了进一步朝这个方向发展，我们提出了我们作为固态理论家的观点，用于研究不同物质状态下的分子材料。考虑到属于众所周知的低聚并苯和噻吩的家庭的示例性系统，我们提供了一个定量描述的电子性质和光学激发获得的最先进的第一原理方法，如密度泛函理论和多体微扰理论。模拟系统的气相分子，集群，和周期性晶格，我们能够确定其电子结构中的短期和长期的影响。虽然后者通常在有机晶体中占主导地位，但前者也发挥重要作用，特别是在供体/受体复合物的情况下。此外，我们证明了隐式计划的可行性，以评估嵌入在各向同性，甚至各向异性的环境中的分子的带隙，与实验定量一致。在掺杂的有机半导体的背景下，我们展示了结晶包装如何增强这些系统的光电应用的有利特性。预测其电子和光学性质的反直觉行为是破译的紧束缚模型的帮助下，它代表了连接到最常见的方法来评估这些材料中的传输特性。
2023-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable giant Berry curvature dipole in silicene, germanene and stanene
该研究结合紧束缚模型、第一性原理计算与对称性分析，证明横向电场和应变可在硅烯、锗烯、锡烯中诱导并电切换巨型 Berry 曲率偶极矩及非线性 Hall 效应。
2023-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-resolved electronic structure of ferroelectric α-GeTe and multiferroic Ge1-xMnxTe
碲化锗具有特殊的自旋-轨道耦合效应和铁电晶格极化引起的对称性破缺，为电调谐和电开关自旋电子器件的研究开辟了广阔的前景。通过Mn掺杂α-GeTe主晶格，该系统成为具有磁电性质的多铁性半导体，其中电极化的强度、磁化强度和自旋织构相互耦合。采用自旋和角度分辨的光电子能谱在体和表面敏感的能量范围内，并通过改变偶极跃迁矩阵元素，我们解开体，表面和表面的电子结构的共振态，并确定选定的参数的自旋纹理。从我们的研究结果中，我们得到了一个适合实验数据和第一性原理理论预测的α-GeTe表面电子结构的综合模型，并讨论了Rashba型自旋分裂在外加B场和E场操纵下的非常规演化.
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field switchable interlayer magnetic order and anomalous valley Hall effect in Janus VSSe bilayers with different interfaces
School of Physics, Hefei University of Technology（合肥工业大学物理学院）
本研究通过第一性原理计算，发现Janus VSSe双层中不同界面可实现电场调控的层间磁序和谷极化，并展示了全电场控制的反常谷霍尔效应，为低功耗自旋电子和谷电子器件提供新平台。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Electronic States in One-Dimensional Helical Crystals: General Properties and Application to InSeI
本文探讨了螺旋材料中电子态的关键性质，包括轨道角动量继承和螺旋诱导自旋轨道耦合，并将该理论框架应用于一维螺旋晶体InSeI，揭示了其在自旋电子学和光电子学中的应用潜力。
2024-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Transiently delocalized states enhance hole mobility in organic molecular semiconductors
有机半导体中的载流子由于动力学无序而在纳米尺度空间中自局域化，这是一个令人信服的证据。然而，一些OS，特别是最近出现的高迁移率有机分子晶体，在升高的温度下具有降低的迁移率，这是离域能带传输的标志。在这里，我们提出了两种记录迁移率OS中的温度依赖性迁移率：DNTT（二萘并[2，3-b：2 '，3'-f]噻吩并[3，2-b]-噻吩）及其烷基化衍生物C8-DNTT-C8。通过将太赫兹光电导测量与完全原子非绝热分子动力学模拟相结合，我们表明，虽然两种晶体的迁移率（μ）随温度（T，以下：μ \propto T^（-n））呈幂律下降，但指数n有很大不同。模型提供的n值与实验结果吻合良好，并揭示了两种化学上密切相关的半导体之间的衰减参数的差异可以追溯到不同状态的离域热访问的载流子，这反过来又取决于特定的电子能带结构的两个系统。新出现的图像是，在动态流形上冲浪的振动打扮的扩展状态与温度相关的流动性，提供了一个敏感的指纹的底层态密度。
2023-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Switchable Crystalline Islands in Super Lubricant Arrays
本研究针对多铁晶体管场效应控制依赖大尺度畴边界的局限，在超润滑范德华阵列的纳米晶岛中实现了单畴多型体的稳健切换，可调控畴结构与开关特性，为新型电子器件提供新思路。
2024-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Multi-Fields Modulation of Physical Properties of Oxide Thin Films
氧化物薄膜具有磁性、铁电性、压电性、金属-绝缘体转变（MIT）、多铁性、巨磁阻、可开关电阻率等多种物理性质。更重要的是，氧化物薄膜的多功能性可以通过各种外场进行调节，这使得新型电子器件的展示成为可能。本文综述了近年来多场调制氧化物薄膜物理性质的研究进展。最后，对该领域的一些关键问题和发展前景进行了展望。
2015-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric domain scaling and electronic properties in ultrathin BiFeO3 films on vicinal substrates
我们报告电切换极化和铁电畴缩放在5 - 100 nm的厚度范围内的BiFeO3薄膜沉积在[110]邻位衬底。采用脉冲激光沉积技术沉积了不同厚度的BiFeO3薄膜，底层为SrRuO3。这些膜具有分形畴图案，畴宽度与膜厚度的平方根密切相关，符合Landau-Lifschitz-Kittel（LLK）定律。压电响应力显微镜的开关光谱为所有薄膜的铁电开关行为提供了明确的证据。利用准粒子自洽GW（QPGW）近似，我们研究了与直接隧穿行为有关的物理参数，即电子的有效质量和有效势垒高度。对于菱形BFO，我们报告了一个大的有效势垒高度值为3.6 eV，这是在合理的协议与纳米级的运输测量。QPGW研究具有P4mm对称性的四面体BFO结构揭示了0.38 eV的势垒高度，与其菱形对应物相比显著更低。这种差异对近四方BFO相的输运性质具有非常重要的影响。
2010-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Nonvolatile ferroelectric control of topological states in 2D heterostructures
量子自旋霍尔（QSH）绝缘体材料具有拓扑保护的边缘状态，可以大大减少耗散，并可用于下一代电子学。然而，拓扑边缘状态的非易失性控制仍然是一个挑战。基于第一性原理计算，通过反转铁电体α-In 2 Se 3的电极化的强度，在二维Bi（111）双层（BL）和α-In 2 Se 3构成的范德华（vdW）异质结构中发现了可开关的拓扑态。这种拓扑开关是由于α-In 2Se 3的两种相反的极化状态引起的不同的电荷转移。这种新的拓扑开关机制具有独特的优点，是全电以及非易失性。我们的发现为实现二维材料中拓扑态的铁电控制提供了一种前所未有的方法，这将在拓扑纳米电子学中具有巨大的应用潜力。
2020-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Fermi surface manipulation by external magnetic field demonstrated for a prototypical ferromagnet
我们考虑了铁磁体Fe（001）的近表面电子能带结构的细节。利用高分辨率角分辨光电子能谱，我们证明了自旋轨道诱导的费米能级附近的电子带隙的开口。带隙和费米面可以通过改变反向磁化方向来控制。该效应的量级为$Δ$ E = 100 meV和$Δ\text {k} = 0.1\,\textÅ^{-1}$。我们发现，所观察到的分散体占主导地位的散装能带结构。第一性原理计算和一步光电发射计算表明，这种效应与电子基态的变化有关，而不是由光电发射过程本身引起的.这种效应的对称性表明，所观察到的电子体态受到表面存在的影响，这可能被理解为与拉什巴型效应有关。通过精确定位电子能带结构中出现可切换带隙的区域，我们证明了自旋-轨道相互作用的重要性，即使对于像3d铁磁体这样轻的元素。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Panoply of Ni-Doping-Induced Reconstructions, Electronic Phases, and Ferroelectricity in 1T-MoS$_2$
本研究理论揭示Ni掺杂可诱导单层1T-MoS$_2$形成多种重构与电子相，其中稳定的${3} \ imes {3}$纯相展现出远超1T$''$的铁电极化及多重带隙应用潜力。
2024-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large Enhancements in Optical and Piezoelectric Properties in Ferroelectric Zn1-xMgxO Thin Films through Engineering Electronic and Ionic Anharmonicities
研究证明铁电 Zn1-xMgxO 可通过 Mg 取代调控电子与离子非谐性，同步提升带隙、二次谐波产生和压电性能，并实现 800 nm 周期铁电畴结构。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin transport in CrAs: role of correlation effects
本文研究了不同衬底晶格常数下锌-铬结构半金属铬砷的电子结构的相关效应。根据基板的非准粒子态的光谱权重可能会从一个良好的开发值的情况下，InAs基板的GaAs的一个几乎可以忽略不计的贡献。压电材料，将允许在基板晶格参数的变化打开的可能性，为实际调查的可切换（可调）的非准粒子状态。由于后者对隧穿磁电阻和相关现象很重要，它为自旋电子学创造了新的机会。
2005-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transparent and flexible field-effect transistors and mem-transistors with electroactive layers of solution-processed organic polyradicals
溶液处理聚合物是有机电子的核心。多自由基（每个重复单元含有不成对自旋的聚合物）是其p共轭半导体对应物的独特替代品。多自由基的独特之处在于位于其重复单元处的可调电荷状态，这使得能够实现电可切换的电荷传输机制。巨大的努力集中在多自由基忆阻器和电池上。尽管最近在掺杂方面取得了进展，但尚未报道多自由基场效应晶体管（PR-FET）。在这里，我们表明，垂直架构，与漏极-源极接触的有源层的强烈相关的6-oxoverdazyl polyradical，导致开/关比高于10+3的p型PR-FET。空穴注入通过在多自由基-电极界面处的可调电荷状态经由接触掺杂发生。还报道了透明且柔性的PR-FET。PR-FET优于现有的有机FET，因为它们将忆阻器和晶体管功能结合在一个忆阻器晶体管器件中，为有机电子器件的电路简化提供了独特的潜力。
2019-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Layered spin-crossover metal-organic frameworks for light-induced control of two-dimensional quantum materials
Instituto de Ciencia Molecular (ICMol), Universitat De València（瓦伦西亚大学分子科学研究所）
本研究将层状自旋交叉MOF与二维量子材料集成，通过热/光诱导应变实现电子输运、磁性和超导性的选择性调控，拓展了MOF在多功能电子器件中的应用。
2026-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Quantum fluctuation of ferroelectric order in polar metals
本文提出载流子诱导量子涨落机制，通过极化子准粒子形成解释极性金属中铁电序在中等载流子密度下被抑制的现象，为设计量子增强的多功能铁电器件提供新思路。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Field-Tunable Topological Phase Transitions and Spin-Hall Effects in 2D Crystals
作为2D晶体目录的最新补充，硅烯和其他硅烯类晶体具有许多独特的性质，目前正在研究和考虑用于新型器件应用。在本文中，我们研究了场效应晶体管几何结构中硅烯的电子和输运性质。我们发现硅类晶体的Berry曲率可以通过垂直的电场进行连续调谐。通过对$Z_2$不变量的直接计算，我们证实了当电场超过一个临界值时，发生了从拓扑绝缘体到能带绝缘体的电子相变。在具有不对称栅极电压的装置设置中，此场可调谐Berry曲率产生横向于充电电流的大自旋电流。当电场强度超过临界值时，体自旋电流发生方向改变，幅度大大减小。这一发现的一个大的幅度，可切换的自旋电流表明，硅烯家族的二维晶体可能是一个有吸引力的候选人场可调的电荷-自旋转换。这种在拓扑上不同的相位之间的场可调谐相变也可以用于鲁棒量子比特。
2020-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mechanically tunable spontaneous vertical charge redistribution in few-layer WTe2
对称性破缺是凝聚态物质奇异性质的本质。二碲化钨（WTe $_2$）是过渡金属二硫族化合物家族中一种特殊的非中心对称晶体结构，具有非饱和磁电阻$^1$和类铁电特性$^4$等$^{1-4}$的新特性。在这里，使用第一性原理计算，我们表明，独特的层堆叠在WTe $_2$产生不同的强度在顶部和底部表面的表面偶极子在几层WTe $_2$。这导致电子/空穴载流子比的层依赖性和负责不寻常的磁阻的载流子补偿。利用层间剪切位移，表面偶极子是可调谐和可切换的。这可以解释最近在原子级薄的WTe $_2$薄膜$^4$中观察到的类铁电行为。此外，我们发现，剥离的表面层翻转的面外自旋纹理。所呈现的结果将有助于更深入地理解，操纵，并进一步探索的物理性质的WTe $_2$和相关的原子层材料，在电子和自旋电子器件的应用。
2018-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling electroresistance effect in ferroelectric tunnel junctions at the nanoscale
铁电材料的稳定和可切换的极化开启了电控制其功能行为的可能性。一种特别有前途的方法是采用铁电隧道结，其中铁电势垒中的极化反转改变穿过结的隧穿电流。在这里，我们证明了可重复的隧道电阻效应，使用压电响应力显微镜（PFM）和导电原子力显微镜（C-AFM）的纳米厚的外延钛酸钡单晶薄膜SrRuO 3底部电极上的技术相结合。铁电和电子输运性质之间的相关性建立了直接纳米尺度可视化和控制的极化和隧道电流在钛酸钡薄膜。所获得的结果示出了在室温下在20 nm的横向尺度上极化反转时电阻的变化约两个数量级。这些结果是有前途的采用铁电隧道结在非易失性存储器和逻辑器件，不涉及作为状态变量的电荷。
2009-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Edge-based 2D alpha-In2Se3-MoS2 ferroelectric field effect device
基于二维（2D）材料的异质结构提供了实现协同功能的可能性，否则这些功能将被其单独的对应物隔离。本文利用α-In_2Se_3中的铁电极化开关在部分重叠的α-In_2Se_3-MoS_2基铁电半导体场效应器件中设计多级非易失性导电态。特别是，我们演示了如何相互耦合的铁电性质的α-In 2 Se 3允许非易失性切换之间的n-1和n-1-n型结配置的基础上，一种新的边缘状态的致动机制，铺平了道路亚纳米尺度的非易失性器件的小型化。此外，诱导的不对称极化能够增强光生载流子分离，导致在可见光范围内1275 AW-1的极高的光响应和在覆盖的MoS 2单层中明亮的A-和B-激子发射通道的强非挥发性调制。我们的研究结果显示了利用部分重叠的α-In 2Se 3-MoS 2基FeFET中的可切换偏振来设计多峰非易失性纳米级电子和光电子器件的巨大潜力。
2023-01-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrastrong coupling between polar distortion and optical properties in ferroelectric MoBr$_2$O$_2$
本文通过第一性原理计算发现层状混合阴离子化合物MoBr$_2$O$_2$具有电场可切换的自发极化及极性畸变与电子结构、光学性质间的超强耦合，为多种可调光学效应和巨大光致伸缩效应提供了材料基础。
2024-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Field-induced ultrafast modulation of Rashba coupling at room temperature in ferroelectric $α$-GeTe(111)
Rashba材料已经成为自旋电子学原型设备中自旋-电荷转换的理想场所。其中，$α$ -GeTe（111）是一种非中心对称的铁电（FE）半导体，其强自旋-轨道相互作用引起巨Rashba耦合。它的室温铁电性最近被证明是一种基于可切换极化的新型高能效非易失性存储器件。目前基于电场的应用，写入和读取过程可以通过使用飞秒（fs）光脉冲来胜过，这需要探索在该时间尺度上对铁电性的可能控制。本文利用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究了$α$ -GeTe（111）的电子能带结构的室温瞬态动力学。我们的实验揭示了由表面光电压（SPV）介导的fs时间尺度上的Rashba耦合的超快调制，即对应于晶格畸变增强13%的增加。这为控制$α$ -GeTe（111）和量子异质结构中的FE半导体材料中的FE极化开辟了途径。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic control of ferroelectricity in ultrathin epitaxial Barium Titanate capacitors
University of Southern California（南加州大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Intel Corporation（英特尔公司）
通过操控脉冲激光沉积过程中等离子体的动能，实现超薄铁电电容器异质结构的高性能铁电特性，如低开关电压、长保持时间和高耐久性。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
