Molten flux growth of single crystals of quasi-1D hexagonal chalcogenide BaTiS3
本文提出用碘化钾或氯化钡/碘化钡混合熔盐助熔剂生长BaTiS3单晶，在保持其光学和电子特性的同时显著增大晶体尺寸，为高质量大尺寸单晶制备及复杂硫族化合物合成提供了新途径。
2024-03-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High pressure synthesis of a hexagonal close-packed phase of the high-entropy alloy CrMnFeCoNi
高熵合金是五种或五种以上元素的近等原子固溶体，代表了设计性能优于传统合金的材料的新策略。然而，它们的相空间仍然受到限制，过渡金属高熵合金仅表现出面心或体心立方结构。在这里，我们报告的六方密堆积相的原型高熵合金CrMnFeCoNi的高压合成。这种马氏体相变开始于14 GPa，归因于局部磁矩的抑制，使初始fcc结构不稳定。类似于Al和惰性气体中的fcc到hcp转变，转变是缓慢的，发生在>40 GPa的范围内。然而，CrMnFeCoNi的行为是独特的，因为hcp相在减压至环境压力后保留，产生亚稳态fcc-hcp混合物。这证明了以常规加工技术无法实现的方式调整高熵合金的结构和性质的手段。
2017-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Instabilities Along the Transformation from Hexagonal to Cuboidal Structures in Hard- and Soft-Sphere Models
本文详细分析了Lennard-Jones固体中hcp到立方晶格的Burgers-Bain相变，通过Bessel函数展开高效计算内聚能，发现扩展参数空间会引发对称性破缺和路径分叉，并揭示了软势下bcc相的局部稳定性及菱方畸变。
2025-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Infrared Optical Anisotropy in Quasi-1D Hexagonal Chalcogenide BaTiSe3
本文首次合成准一维六方硫族化合物BaTiSe3单晶，发现其具有巨大双折射（Δn~0.9），可作为中长波红外成像的小型化双折射光学材料。
2024-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Electrons and phonons in single layers of hexagonal indium chalcogenides from ab initio calculations
我们用密度泛函理论计算了二维In $_2$ X $_2$（X为S、Se或Te）晶体的电子能带结构、结合能、声子色散和光吸收谱。我们确定了两个结晶相（α和β）的单层六方晶系的In $_2$ X $_2$，并表明，他们的特点是由不同的拉曼活性声子模式。我们发现，这些材料是间接带隙半导体与宽边帽形状的分散附近的价带边缘的孔。后一个特征导致Lifshitz转变（空穴掺杂的In $_2$ × $_2$的费米表面拓扑的变化），对于X=S、Se和Te，分别在空穴浓度$n_{\rm S}=6.86\times 10^{13}$ cm $^{-2}$、$n_{\rm Se}=6.20\times 10^{13}$ cm $^{-2}$和$n_{\rm Te}=2.86\times 10^{13}$ cm $^{-2}$下，对于α-In $_2$ × $_2$和$n_{\rm S}=8.32\times 10^{13}$ cm $^{-2}$、$n_{\rm Se}=6.00\times 10^{13}$ cm $^{-2}$、和β-In $_2$的$n_{\rm Te}=8.14\times 10^{13}$ cm $^{-2}$ × $_2$。
2014-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First Principles Study on the Formation of Yttrium Nitride in Cubic and Hexagonal Phases
我们研究了Y原子以两种常见的密堆积方式排列的氮化钇的形成：AB堆积（hcp对称）是金属钇的基态，而ABC堆积（fcc对称）是氮化钇的基态。鉴于YN和Y之间的不同对称性，当N并入Y晶格中时，必然存在相变（hcp->fcc）。通过第一性原理计算，我们对Y的AB和ABC堆积中N逐渐掺入八面体间隙的情况进行了系统的研究。我们报告的生成热，体积模量，晶格参数和电子结构的氮化物。我们发现两种金属排列在物理上都是可以实现的。此外，对于低氮掺入，两相可以共存。然而，对于高氮浓度的立方相是有利的30 kJ mol-1的利润率。这些结果是重要的，因为fcc-YN是半导体的，并且可以用作电子器件中的有源层。
2007-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the mechanism of phase transitions between the hexagonal close-packed and the cuboidal structures
本研究通过引入双晶格参数绘制Burgers-Bain型相变最小能量路径，证明三种模型中hcp到fcc为直接相变路径、fcc到bcc为单独路径，解决了fcc是否为马氏体型相变中间相的长期争议。
2025-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Synthesis and thermal expansion of chalcogenide MAX phase Hf2SeC
由于六方晶体的各向异性，MAX相沿不同方向的热膨胀有不同的趋势。合成了一种新的Hf_2SeC相，该相具有相对各向同性，沿a、c方向的热膨胀系数分别为9.73 μK-1和10.18 μK-1。Hf_2SC和Zr_2SC的热膨胀系数低于Hf_2SeC和Zr_2SeC。建立了热膨胀各向异性与弹性刚度常数c11和c33之比之间的良好关系。这种简单的近似可以用来粗略地预测MAX相的热膨胀各向异性。
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous square vs. hexagonal nanoscale skyrmion lattices in Fe/Ir(111)
通过DFT与原子级自旋模型，揭示了Fe/Ir(111)中fcc堆叠形成方形斯格明子晶格而hcp堆叠倾向六角形近共线多Q态的机制，阐明多种交换相互作用对自旋晶格对称性的决定性作用。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Driven Valleytronics in Single-Layer Tin Chalcogenides
本研究利用 GW-BSE 计算与对称性分析，揭示单层 SnS、SnSe 中由镜面对称决定的线偏振谷选择激发，并阐明谷物理与铁电性的强耦合。
2024-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Observation of hexagonal close-packed water ice at conditions in ice giant planetary interiors
CEA DAM DIF（法国原子能委员会达姆-迪费中心）；Université Paris-Saclay, CEA, Laboratoire Matière en Conditions Extrêmes（巴黎萨克雷大学、法国原子能委员会极端条件物质实验室）；Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), Sorbonne Université, CNRS UMR 7590, MNHN（索邦大学矿物学、材料物理与宇宙化学研究所（IMPMC），CNRS UMR 7590，自然历史博物馆）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）
在冰巨星内部条件下，研究人员通过实验观测到六方紧密堆积水冰相，揭示了其在超离子态下的热力学稳定性及对行星发电机模型的影响。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Colloidal two-dimensional metal chalcogenides: Realization and application of the structural anisotropy
二维金属硫族化合物由于空间限制，表现出非常好的光学响应和载流子输运能力。基于溶液的合成技术，如胶体热注入和离子交换提供了一种成本有效的方式来制造这种低维半导体纳米晶体。多年来，胶体化学的发展使得合成各种各样的纳米片成为可能，包括纤锌矿和锌混合型CdSe，岩盐PbS，黑磷类SnX（X=S或Se），六方铜硫化物，硒化物，甚至过渡金属二硫属化物（TMD）如MoS2。通过改变实验条件和应用具有特定官能团的封端配体，可以精确地调节这些胶体金属硫属化物晶体的尺寸、几何形状和光学性质。本文综述了近年来二维胶体金属硫族化合物（CMC）的合成方法以及基于光谱和器件相关测量的性能表征。这些发现揭示了它们在光电子学、光电子学和自旋电子学等领域的巨大应用前景。具体而言，二维CMC的形成机制进行了讨论。胶体纳米晶体的生长成一个二维的形状被发现需要一个内在的结构不对称性或协助共存的配体分子，作为层状双层模板或“刻面”的晶体通过选择性吸附。通过对这些二维CMC进行光学表征，特别是超快光谱测量，揭示了它们独特的电子和激子特征。
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of Nonmagnetic Hexagonal Close-Packed Phase in Nanocrystalline Nickel Metal with a Giant Volume Expansion
纳米晶Ni可以采用六方密堆积（hcp）结构，结构研究发现，与面心立方（fcc）Ni相比，其$>$每原子体积膨胀20%。hcp相的X-射线光电子能谱显示从3 $d$到4 $s$和4 $p$轨道的$>$ 0.14价电子转移，与fcc相相比，hcp相的能带能量降低了0.25 eV，其热力学稳定性归因于费米能级的低态密度，hcp相的热力学稳定性可以用能带能量增益和静电势能损失解释，这与大的晶格膨胀有关。
2020-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Linear Dichroism Conversion in Quasi One-Dimensional Perovskite Chalcogenide
具有线性二向色性的各向异性光子材料在许多传感、成像和通信应用中是至关重要的部件。这类材料在光子器件和光子电路中起着偏振片、滤光片和波片的重要作用。具有光学各向异性的传统晶体材料通常在较宽的波长范围内显示出单向线性二向色性。在晶体材料中没有观察到线性二向色性转换现象。在这里，我们报告的调查独特的线性二色性转换现象，在准一维（准1D）六方钙钛矿硫族化合物BaTiS3。该材料在可见光范围内显示出创纪录的光学各向异性。与传统的各向异性光学材料相比，BaTiS3中的线性二色性极性在对应于1.78 eV光子能量的光波长处产生正交变化。第一性原理计算表明，这种反常的线性二向色性转换行为源于BaTiS3材料中平行带的光学跃迁的不同选择规则。波长相关偏振拉曼光谱进一步证实了这一现象。这种具有线性二向色性转换特性的材料可以促进控制和感测光的能量和偏振的新能力，并导致新颖的光子器件，例如用于多光谱成像、感测和光通信应用的偏振波长选择性检测器和激光器。
2019-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Intriguing magnetism of Fe monolayers on hexagonal transition-metal surfaces
利用第一性原理计算，我们证明了Fe单层膜在4d-和5d-过渡金属的六方hcp（0001）和fcc（111）表面上可以呈现非常不同的磁相。由于衬底的d带填充，Fe的最近邻交换耦合从Tc、Re、Ru和Os上的反铁磁性（AFM）逐渐转变为Rh、Ir、Pd和Pt上的铁磁性。结合这些表面的三角形晶格上的拓扑挫折，AFM耦合导致Re和Ru上的Fe的120度Neel结构和Rh上的意想不到的双行AFM结构，这是左旋转和右旋转90度自旋螺旋的叠加。
2008-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Schottky barriers at hexagonal boron nitride/metal interfaces: a first principles study
用密度泛函理论研究了金属与六方氮化硼（h-BN）界面肖特基势垒的形成。对于金属的功函数范围从4.2到6.0 eV，我们发现肖特基势垒高度为1.2和2.3 eV之间的空穴。在确定肖特基势垒高度中的中心作用是在金属处形成的0.4至1.8eV之间的电势阶跃|h-BN界面，并有效地降低金属功函数。如果h-BN被物理吸附，如在fcc Cu、Al、Au、Ag和Pt（111）衬底上的情况，则界面电位阶跃由仅取决于h-BN与金属表面之间的距离的通用函数很好地描述。当h-BN被化学吸附时，界面电位阶跃最大，这是hcp Co和Ti（0001）以及fcc Ni和Pd（111）衬底的情况。
2014-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Modulated Structural and Magnetic Phase Transitions in Two-Dimensional FeTe: Tetragonal and Hexagonal Polymorphs
本文通过对比四方和六方FeTe在高压下的结构演化与输运特性，揭示了二维FeTe中压力调制的磁相变行为，并绘制了详细的P-T相图。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistive junctions based on epitaxial graphene and hexagonal boron nitride
我们提出单层外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）作为最终厚度的共价间隔磁阻结。利用第一性原理方法，我们研究了这种结的结构，磁性和自旋输运性质的基础上，结构良好的界面与（111）面心立方或（0001）六方晶系铁磁过渡金属。我们发现低电阻面积的产品，强交换耦合整个接口，和磁阻比超过100%的某些化学成分。这些属性可以微调，使拟议的结有吸引力的纳米自旋电子学应用。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resolving the structure of the striped Ge layer on Ag(111): Ag$_2$Ge surface alloy with alternate fcc and hcp domains
石墨烯之外的二维（2D）蜂窝晶格，如锗烯，有望产生新的物理特性，如量子自旋霍尔效应。虽然有许多关于锗烯生长的说法，但缺乏对合成的外延层的精确结构表征阻碍了进一步的研究。Ge在Ag（111）上沉积形成的条纹层最近被认为是伸展的锗烯层。利用表面X射线衍射和密度泛函理论计算，我们证明，它实际上对应于Ag $_2$ Ge表面合金的原子密度比Ag（111）原子密度高6.45%。整体结构由与面心立方顶层取向相关的条纹形成，与六边形紧密堆积顶层取向相关的条纹交替，与（$22\times\sqrt3$）Au（111）重构非常类似。
2021-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties and structural phase transition in ultrathin fcc Fe (111) and bcc Fe (111) films: first-principles study
本研究通过基于全势局域轨道（FPLO）代码的密度泛函理论（DFT），探究了超薄fcc Fe(111)和bcc Fe(111)薄膜的结构与磁学特性，发现厚度超23原子单层时fcc向bcc相变，解释了实验现象并为衬底选择提供参考。
2023-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory study of experimentally observed Au/Ge interfaces
本文采用密度泛函理论研究实验观测的 Au-fcc 与 Au-hcp/Ge 界面，结合界面能、原子结构和电子态分析其稳定机制。
2023-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Protected Phonon Topology and Low Lattice Thermal Conductivity in Square-Octagonal Chalcogenides
Khalifa University（哈利法大学）；Seoul National University（首尔国立大学）；Indian Institute of Technology, Bombay（印度理工学院孟买分校）；Research and Innovation Center for Graphene and 2D materials (RIC2D)（石墨烯与二维材料研究与创新中心）
通过第一性原理和声子玻尔兹曼输运理论，发现方八边形MoS2和SnS单层中对称保护的节点线声子拓扑导致声子软化、群速度抑制和强非谐散射，使晶格热导率相比六方相大幅降低。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Design of Sn-doped cadmium chalcogenide based monolayers for valleytronics properties
本文设计了Sn掺杂的CdX（X=S、Se、Te）六方平面单层，发现Sn掺杂显著增强谷处自旋劈裂并提高Berry曲率，且材料稳定、合成可行，适合谷电子学应用。
2023-08-11 cond-mat.mtrl-sci
A possible superconducting gap signature with filling temperature around 40 K in hexagonal iron telluride islands
Peking University（北京大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；Quantum Science Center of Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Collaborative Innovation Center of Quantum Matter（量子物质协同创新中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
研究通过原子平整表面和六方晶格的FeTe岛生长方法，在约40 K附近检测到能隙结构，可能为常压下探索新超导体提供平台。
2026-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phase Stability of the Argon Crystal: A First-Principles Study Based on Random Phase Approximation plus Renormalized Single Excitation Corrections
采用第一性原理电子结构方法，在无规相近似（RPA）和重整化单激发（rSE）修正的基础上，研究了氩（Ar）晶体面心立方（FCC）和六方密排（HCP）结构之间的能量差异.通过平等对待两种结构（即，采用相同的计算超原胞和k网格采样），我们的RPA+rSE计算表明，在零温度下，FCC结构在宽的压力范围内的能量低于HCP结构。零点能（ZPE）的影响也进行了研究，它被发现，ZPE只起着次要的作用，在确定这两种结构的相对稳定性，而电子相关效应占主导地位。我们进一步研究了在高压区的状态方程，我们的RPA+rSE结果，补充声子的贡献，显示出良好的协议与现有的实验数据。最后，通过计算FCC和HCP在不同温度下的吉布斯自由能，我们能够生成Ar晶体的$T$ - $P$相图，揭示了每个相的压力-温度范围。计算结果表明，在一定的温度和压力条件下，FCC相的熵和体积略大于HCP相。
2021-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio studies of magnetic properties of cobalt and tetracobalt nitride Co$_{4}$N
利用密度泛函理论，采用赝势和全电子方法研究了钙钛矿结构Co $_{4}$ N氮化物的磁性和成键分析.同时，对六方密排（HCP）、面心立方（FCC）和体心立方（BCC）结构的纯钴的结构和磁稳定性进行了综述。在平衡时，非自旋极化（NSP）和自旋极化（SP）的能量与体积的计算表明，在这两种材料的基态是铁磁的。发现HCP-Co比立方的更稳定。本文在较宽的立方晶格常数范围内研究了Co $_4$ N氮化物中两种不同晶位的Co原子的磁矩，并与FCC-Co氮化物的磁矩进行了比较。氮化物中的体积膨胀表明，角落Co $^{I}$原子显示出局域磁性，而面心Co $^{II}$原子显示出巡游行为。与FCC-Fe/Fe $_{4}$ N类似，FCC-Co/Co $_4$ N观察到“低体积-低矩”和“大体积-高矩”行为。用刚性带模型解释了Co $_{4}$ N铁磁基态的态密度。借助电子局域化函数ELF图和自旋分辨化学键判据，显示了Co $^I$ -N和Co $^{II}$ -N的不同成键特征。
2015-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Kagomerization of transition metal monolayers induced by two-dimensional hexagonal boron nitride
该研究通过第一性原理证明，六方氮化硼覆盖层可诱导过渡金属单层重构为kagome晶格，并稳定拓扑磁孤子，展示了h-BN主动调控材料结构和磁性的潜力。
2023-12-31 cond-mat.mtrl-sci
First principles evaluation of fcc ruthenium for use in advanced interconnects
随着半导体工业转向替代导体以取代Cu用于未来的互连节点，许多注意力集中在评估Ru的电性能上。典型的六方密堆积（hcp）相已被广泛研究，但相对较少的注意力已经支付给面心立方（fcc）相，这已被证明是成核在受限的结构，并可能存在于紧间距互连。使用\emph{ab initio}技术，我们基准的fcc Ru的性能。我们发现，声子限制的体积电阻率的面心立方Ru是小于一半的六方晶系Ru，一个功能，我们追溯到更强的电子-声子耦合元件，从几何继承的修改后的费米表面形状的面心立方晶体。尽管fcc相具有这种益处，但与具有类似平均晶粒尺寸的Cu基互连相比，高晶界散射导致电阻率增加。然而，我们发现，fcc Ru的线电阻低于21 nm线宽以下的Cu，由于导体体积损失的粘附和润湿衬垫。除了研究体输运性质，我们评估的fcc钌的粘附衬垫的性能。我们发现，它是积极更有利的面心立方Ru直接绑定到二氧化硅比通过传统的粘附衬里，如TaN和TiN。在一个薄的内衬是必要的Ru沉积技术的情况下，我们发现，面心立方Ru的内衬的垂直电阻惩罚可以高达8倍低于传统的内衬用于铜互连计算。因此，我们的计算表明，钌的fcc相的形成可能有利于先进的低电阻互连。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonons and Anisotropic Thermal Expansion Behaviour of NiX (X = S, Se, Te)
金属硫属化合物具有重要的技术应用，其结构、电学、热学和输运性质一直受到人们的关注。在这里，我们提出的第一性原理计算的振动和热力学性质的NiX（X = S，Se，Te）化合物随着非弹性中子散射测量的声子谱在NiSe。声子谱的测量结果与计算结果符合得很好。我们还报道了用X射线衍射法测量NiSe在13 ~ 300 K温度范围内的热膨胀行为。六方C晶格参数在NiSe的变化是相当大的参数相比。用从头算方法计算了所有硫族化合物中不同声子模的各向异性Grüneisen参数和弹性常数，计算了各向异性热膨胀行为，与实验结果符合较好.声子的位移模式表明，镍和X原子的振幅的差异遵循沿c-和a-轴的热膨胀行为的各向异性。
2019-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Towards Atomic-Scale Control over Structural Modulations in Quasi-1D Chalcogenides for Colossal Optical Anisotropy
本研究结合 DFT、单晶生长与 STEM，揭示 SrxTiS3 中原子尺度结构调制对带隙和电子态的调控，实现最高 2.5 的巨大双折射。
2025-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Growth of aligned and twisted hexagonal boron nitride on Ir(110)
研究通过低压化学气相沉积在Ir(110)上生长单层六方氮化硼，发现1500 K是实现纯对齐生长的关键温度，并揭示了覆盖层对表面重构的影响及莫尔图案分析方法。
2023-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface controlled thermal properties of ultra-thin chalcogenide-based phase change memory devices
相变存储器（PCM）是一种快速发展的技术，不仅提供了存储级存储器的进步，而且还使内存中的数据存储和处理能够克服冯诺依曼瓶颈。在PCM中，用于数据存储的主要机制是热激发。然而，有一个有限的机构的研究PCM的热性能的长度尺度接近的存储器单元的尺寸，因此，界面上的PCM操作的影响是未知的。我们的工作提出了一种新的范例，通过操纵相变单元和电极之间的界面热阻，而不包括额外的绝缘层，来管理存储单元中的热传输。实验测量表明，GST从一个晶体结构（立方）过渡到另一个（六边形），并作为钨触点的厚度从五个减少到两个纳米的热边界电阻的实质性变化。模拟结果表明，相变单元和其相邻层之间的界面电阻可以降低20和120 nm直径的设备的复位电流分别高达~40%和~ 50%。由此产生的相依赖性和几何形状对热边界电阻的影响决定了相变单元的有效热导率可以降低四倍，这为减少PCM中的工作电流提供了新的机会。
2020-11-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous Raman Response in 2D Magnetic FeTe under Uniaxial Strain: Tetragonal and Hexagonal Polymorphs
本研究通过单轴应变工程系统研究了二维四方和六方FeTe的反常拉曼响应，发现其晶格振动在拉伸（压缩）应变下异常硬化（软化），且厚度依赖的应变效应可由结构差异解释，为二维材料振动性质研究提供了平台。
2024-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking Entropy of Hard Sphere Crystals
经典的硬球在足够高的密度下平衡结晶。由二维六方密堆积层（例如fcc、hcp等）堆叠而成的晶体。每个球的熵仅相差约$10^{-3}k_B$（所有构型的能量都是简并的）。为了方便地解决和研究这些小的熵差，我们已经实现了两种不同的multicanonical蒙特卡罗算法，允许直接平衡晶体之间的不同堆叠序列。最近的工作表明，fcc堆积比hcp堆积具有更高的熵。我们已经研究了其他堆叠，以证明fcc堆叠确实具有所有可能堆叠中最高的熵。我们可以检测到的熵相互作用涉及三层、四层和（尽管统计确定性较小）五层连续的球体。这些层间熵的相互作用下降的强度随着距离的增加，正如预期的那样，这种下降似乎是更慢的熔化密度附近比在最大（紧密堆积）密度。在最大密度时，fcc和hcp堆积之间的熵差为每个球$0.00115 +/- 0.00004 k_B$，这比在熔融转变附近测量的相同量高出大约30%。
1998-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
The 5f localization/delocalization in square and hexagonal americium monolayers: A FP-LAPW electronic structure study
采用全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法研究了体镅以及正方形和六边形镅单层的电子和几何性质。研究了几种常见近似的影响：（1）非自旋极化（NSP）与自旋极化（SP）;（2）标量相对论（无自旋轨道耦合（NSO））与全相对论（即，（3）局域密度近似（LDA）与广义梯度近似（GGA）。我们的研究结果表明，自旋极化和自旋轨道耦合在决定的几何和电子性质的镅块和单层的重要作用。压缩的镅方形和六边形单层相比，大量的镅也观察到。在一般情况下，LDA被发现低估的平衡晶格常数，并给出一个更大的总能量相比，GGA计算。虽然自旋轨道耦合显示出类似的效果，无论模型，GGA与LDA，一个不寻常的自旋极化效应的正方形和六边形单层的LDA结果相比，GGA的结果。用镅的5 f离域跃迁解释了我们观察到的反常自旋极化效应。此外，我们的结果在LDA水平的理论表明，一个可能的5 f离域可能发生在相同的Am II（面心立方晶体结构）相内的镅表面，不同于通常报道的与晶体结构变化相关的镅5 f离域。详细讨论了Am单分子膜和Pu单分子膜性质的异同。
2005-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phase-Modulated Elastic Properties of Two-Dimensional Magnetic FeTe: Hexagonal and Tetragonal Polymorphs
本文通过相位工程研究二维磁性FeTe的弹性模量调控，发现四方FeTe的杨氏模量随厚度增加从290.9 GPa降至113.0 GPa，而六方FeTe保持不变，为二维磁性材料力学性质调控及纳米器件应用提供新途径。
2023-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Can experiment determine the stacking fault energy of metastable alloys?
层错能和面心立方金属及合金的变形机制和力学性能有着重要的影响。在亚稳态fcc合金中，由密度泛函理论计算和实验方法确定的SFE通常具有相反的符号。在这里，我们表明，负的SFE DFT反映了相对于六方密堆积相的fcc相的热力学不稳定性，而实验确定的SFE被限制为正的模型背后的间接测量。我们认为，在亚稳合金的实验测量SFE失败的常见模型。在各种浓度的固溶体中，我们证明了通过DFT计算获得的SFE与实验观察到的主要变形机制相关，表现出比实验测量的SFE更好的分辨率。此外，我们认为负超临界流体能场对于理解亚稳合金变形时部分位错的反常行为是重要的。本文的工作对超临界流体技术及其与塑性形变的关系有了进一步的认识，并为今后的合金设计提供了参考。
2020-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous Subsurface Vacancy Stabilization Dictated by Geometry-Electronic Decoupling on Metal Surfaces
State Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology Chinese Academy of Sciences（集成电路材料国家重点实验室 上海微系统与信息技术研究所 中国科学院）
通过高通量DFT计算和机器学习力场，发现面心立方和六方密堆积金属的密排表面上，次表面空位比表面空位更稳定，其物理起源源于几何-电子解耦机制，并揭示了该异常在催化自修复和表面重构中的关键作用。
2026-05-25 cond-mat.mtrl-sci
The effect of relativity on stability of Copernicium phases, their electronic structure and mechanical properties
基于不同相对论效应水平下的第一性原理计算，确定了超重元素Copernicium各种晶体结构的相稳定性。我们利用达尔文项，质量-速度，自旋-轨道相互作用与单电子框架的密度泛函理论，而治疗的交换和相关效应，使用局域密度近似。发现自旋-轨道耦合是体心立方（$bcc$）结构稳定于六方密堆积（$hcp$）结构的关键因素，这与Sol理论一致. Stat. 152（2012）530，但与Sol. Stat. Comm.201（2015）88，Angew. 46（2007）1663，Handbook of Elemental Solids Z=104-112（Springer 2015）。看来，这里的主要作用是正确描述半核心相对论性$6p_{1/2}$轨道。所有其他研究的结构，即面心立方（$fcc$）、简单立方（$sc$）以及菱面体（$rh$）结构在能量上更高。基于计算的弹性常数研究了机械稳定性的标准，确定了$fcc$和$rh$结构的相不稳定性，但令人惊讶地证实了能量更高的$sc$结构的稳定性。此外，压力诱导的两个稳定的$sc$和$bcc$阶段之间的结构转变已被检测到。基态$bcc$结构表现出元素周期表中单个元素的最高弹性各向异性。最后，我们支持了哥白尼是金属的实验结果。
2018-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic-Entropy-Driven Solid-Solid Phase Transitions in Elemental Metals
University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of Oxford（牛津大学）；Center for Advanced Systems Understanding（先进系统理解中心）；Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）
研究通过有限温度密度泛函理论计算十七种元素金属的热力学相图，揭示电子熵驱动的固-固相变规律，发现除镁和铅外，所有系统均经历一次或两次由电子熵主导的相变。
2026-01-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.plasm-ph
Surface-plasmon properties of noble metals with exotic phases
贵金属纳米颗粒由于其高度填充的等离子体激元代而成为等离子体激元应用的工业标准。尽管它们具有显著的等离子体性能，但它们在等离子体应用中的广泛使用通常由于对可用激光源的限制和在这些材料中保持机械强度所需的相对低的操作温度而受到阻碍。最近的实验工作，其中外来的六方密堆积（HCP）相已被确定在金（Au），银（Ag）和铜（Cu）的动机，我们提出了在这些材料中使用高精度的第一原理模拟的两个HCP多型体的等离子体性能。由于与面心立方（FCC）相相比吉布斯自由能差单调减小，孤立的HCP相通常在高温下达到热稳定性和机械稳定性。我们发现，这些多型体中的几个更难，并产生大量的等离子体激元在较低的能量与可比的寿命比他们传统的FCC同行。它还导致在嵌入到介电基质上的完美球形HCP相纳米颗粒中的局部表面等离子体共振（LSPR），其能量大大低于FCC对应物，寿命相当。LSPR峰的位置和寿命可以通过控制操作温度、基质的介电常数和晶粒尺寸来调节。我们的工作表明，贵金属纳米粒子可以定制开发异国情调的HCP相，以获得新的等离子体特性。
2021-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Electronic conduction in copper-graphene composites with functional impurities
本文利用从头算DFT研究煤衍生类石墨烯加入FCC铜后的电子传导，发现功能杂质与环形无序会引发电荷局域化并破坏电子连续流动，晶体取向和石墨烯纯度显著影响电子输运各向异性，强调了结构应力对改善导电性的重要性。
2025-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Electronic Inhomogeneity in In2Se3 Nanoribbons Revealed by Microwave Impedance Microscopy
由于电荷、自旋、轨道和晶格自由度的相互作用，纳米级不均匀性已经成为多相边界附近具有新特性的材料的新主题。这些微观相在复杂金属氧化物和硫族化合物中得到了生动的展示，它们在高温超导体、巨磁电阻效应、相变存储器和畴开关操作等研究中具有重要的科学和技术意义。然而，这些局部相的介电性质的直接成像对现有的扫描探针技术提出了很大的挑战。在这里，我们报告的电子不均匀性的观察在铟硒（In 2 Se 3）纳米带的近场扫描微波阻抗显微镜。局部电阻率跨越六个数量级的多个相被确定为超晶格、简单六方晶格和非晶结构的共存，具有100 nm的不均匀长度尺度，与高分辨率透射电子显微镜研究一致。原子力显微镜兼容的微波探针能够以非侵入性的方式进行定量的次表面电子研究。最后，In_2Se_3纳米晶器件的相变存储功能可以用相反符号的大信号局部记录。
2009-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Density functional simulations of pressurized Mg-Zn and Al-Zn alloys
本文对Mg-Zn和Al-Zn二元合金在静等向压力下进行了理论研究。这些二进制文件的稳定阶段，最初的六方密堆积（HCP）和面心立方（FCC）晶格已被确定通过利用迭代的方法，使用组态集群扩展方法，蒙特卡罗搜索算法，和密度泛函理论（DFT）计算。基于64原子模型，它表明，在环境条件下的Mg-Zn二元合金的最稳定的相是$\rm MgZn_3$，$\rm Mg_{19}Zn_{45}$，$\rm MgZn$，和$\rm Mg_{34}Zn_{30}$的HCP，和$\rm MgZn_3$和$\rm MgZn$的FCC晶格，而在整个组成范围内的HCP和FCC晶格在所有条件下的Al-Zn二元是能量上不利的。在HCP晶格中施加各向同性压力，在P $\approx$ $10$ ~GPa时，$\rm Mg_{19}Zn_{45}$转变为不稳定相，在P $\gtrsim$ $20$ ~GPa时，出现新的稳定相$\rm Mg_{3}Zn$，而在P $\gtrsim$ $30$ ~GPa时，$\rm Mg_{34}Zn_{30}$转变为不稳定相.对于面心立方晶格，$\rm Mg_{3}Zn$相在P $\gtrsim$ $20$ ~GPa处弱接触凸壳，而其它稳定相在$\approx$ $120$ ~GPa处保持完整。此外，利用所获得的DFT结果，体积模量已计算了几种组合物的压力值的顺序为$\approx$ $1…
2021-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electronic correlations in Fe at Earth's inner core conditions: effect of doping with Ni
研究了25 at. Fe合金化后的体心立方（bcc）、面心立方（fcc）和密排六方（hcp）相。%的镍在地球的核心条件下使用从头局部密度近似+动力学平均场论（LDA+DMFT）的方法。该合金已被建模的有序晶体结构的基础上的bcc，fcc和hcp晶胞与最小可能的细胞大小允许适当的组成。我们的计算表明，电子关联的Fe 3d壳层的强度是非常敏感的相位和本地环境。在bcc相中，Fe位上的3d电子与Fe只有最近邻，即使在极端的压力-温度条件下也保持相当强的相关性，局部和均匀的磁化率表现出类似Curie-Weiss的温度演化，准粒子寿命Γ具有非费米液体温度依赖性。与此相反，对于相应的Fe位在hcp相，我们预测一个弱关联的费米液体状态与温度无关的本地磁化率和二次温度依赖性的Γ。局部环境中含镍原子的铁位表现出介于这两种极端情况之间的行为，其相关性强度沿hcp-fcc-bcc序列逐渐增加。此外，在bcc和hcp相的位置间的磁相互作用也强烈影响的Ni最近的邻居的存在。对局部环境的敏感性与由于与Ni 3d态混合而引起的Fe部分态密度的修改有关。
2014-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural and electronic properties of epitaxial multilayer h-BN on Ni(111) for spintronics applications
六方氮化硼（h-BN）由于大的带隙、低的自旋-轨道耦合以及与石墨烯以及与fcc-Ni（111）和hcp-Co（0001）的密堆积表面的小的晶格失配而在自旋电子学中是一种有前途的材料。h-BN在铁磁金属上的外延沉积旨在电荷和自旋载流子的小界面散射。本文报道了用分子束外延（MBE）方法控制h-BN/Ni（111）的生长。该系统的结构和电子性质进行了研究，使用横截面透射电子显微镜（TEM）和电子光谱，证实与散装h-BN的性能良好的协议。后者也证实了密度泛函理论（DFT）计算，揭示了在界面处的第一个h-BN层的Ni是金属。我们的研究表明，分子束外延是一个有前途的，通用的替代剥离方法和化学气相沉积的h-BN。
2015-10-14 cond-mat.mtrl-sci
PHASEGO: A toolkit for automatic calculation and plot of phase diagram
PHASEGO软件包从通过第一性原理计算获得的声子态密度中提取亥姆霍兹自由能。通过状态方程拟合，在温度/压力一定的情况下，得到了吉布斯自由能随压力/温度的变化关系。该方法基于准谐波近似（QHA），计算出所有感兴趣结构之间可能存在的相边界，最后自动绘制相图。对于单相分析，PHASEGO可以数值地导出许多性质，例如热膨胀系数、体积模量、热容、热压力、Hugoniot压力-体积-温度关系、Gruneisen参数和德拜温度。为了检验它的相变分析能力，我在这里举两个例子：半导体GAN和金属Fe。在GAN的情况下，PHASEGO自动确定并绘制所提供的锌钛矿（ZB）、纤锌矿（WZ）和岩盐（RS）结构之间的相边界。结果表明，在高温下，电子热激发自由能修正显著地改变了Fe的体心立方（bcc）、面心立方（fcc）和六方密排（hcp）结构之间的相界.
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci
The Role of Temperature and Magnetic Effects on the Stacking-fault Energy in Austenitic Iron
利用密度泛函理论研究了温度和磁场对纯奥氏体铁层错能的影响。采用轴向次近邻伊辛（ANNNI）模型，将SFE展开为面心立方（fcc）、密排六方（hcp）和双密排六方（dhcp）结构的自由能。自由能的计算需要晶格常数和不同温度下的局部磁矩。前者是从现有的实验数据中获得的，而后者是通过使用Monte-Carlo技术计算的热磁激发。我们的研究结果表明，在纯铁的磁效应的SFE的强烈依赖。此外，我们发现，SFE随温度的增加。
2015-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Structural and Magnetic Properties of Sm(Co0.7Fe0.1Ni0.12Zr0.04B0.04)7.5 Melt Spun Isotropic and Anisotropic Ribbons
研究了Sm（Co_（0.7）Fe_（0.1）Ni_（0.12）Zr_（0.04）B_（0.04））_（7.5）快淬薄带的结构和磁性能。将样品电弧熔融，然后以37 m/s至55 m/s的速度熔融纺丝以获得用于粉末化的带。在氩气气氛中在（600至870）° C下进行退火（30至75）min。在作为旋转带的六方晶系SmCo 7（TbCu 7型结构）的晶体结构已被确定从X射线衍射图案，而fcc-Co已被确定为第二相。退火后，1：7相转变为2：17和1：5相。研磨粉末的X射线图谱显示出非常宽的峰，这使得难以识别精确的结构，但代表在低温（650 ℃）退火后的1：7结构。TEM分析表明，平均晶粒尺寸为（30至80）nm的均匀的纳米晶结构。从磁滞回线追踪到5 T的磁场，获得了（15 ~ 27）kOe的矫顽力值。随着温度的升高，矫顽力降低，但在380 ℃时仍保持在5 kOe以上。在室温下的最大能量产品的增加，高达7.2 MGOe，在较高的轮速度产生的熔纺各向同性带。各向异性带具有接近12 MGOe的最大能量积。
2011-12-22 cond-mat.mtrl-sci
NaInX2 (X = S, Se) layered materials for energy harvesting applications: First-principles insights into optoelectronic and thermoelectric properties
本文采用第一性原理方法研究了六角对称（R-3 m）的两种硫系同构材料NaInS 2和NaInSe 2的结构、电子、光学和热电性质。一个非常好的协议已被发现我们的结果与现有的实验和理论。电子能带结构和光学性质表明，所研究的材料具有半导体性质，Na、In和Se原子的s轨道间的强烈杂化使导带底部向下移动，导致NaInSe 2的带隙比NaInS 2的带隙窄。首次详细研究了NaInX_2（X = S，Se）的不同光学性质（介电函数、光电导、吸收系数、反射率、折射率和损耗函数）和热电性质（塞贝克系数、电导率、功率因数和热导率）。结果表明，由于NaInX_2（X = S，Se）具有强烈的层状结构，所有这些性质都具有明显的各向异性。两种化合物在远可见光至中紫外（UV）区域具有强的光学吸收，具有尖锐的峰，而在UV区域反射率较低。计算得到NaInS 2和NaInSe 2在1000 K时沿a轴方向的热电功率因子分别为151.5 μ W/cmK ~ 2和154 μ W/cmK ~ 2，相应的ZT值约为0.70。两种化合物沿a轴的热导率都很高（~22 W/mK），这表明降低这种高热导率对于获得NaInX 2（X = S，Se）化合物的较高ZT值是重要的。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci
First principles theoretical studies of half-metallic ferromagnetism in CrTe
采用全势能线性缀加平面波方法（FP-LAPW）和密度泛函理论，系统地研究了CrTe硫族化合物在岩盐（RS）、锌盐（ZB）和NiAs型（NA）三种竞争结构下的电子、磁性和内聚性质.虽然基态是NA结构，但RS和ZB是有趣的，因为这些基于fcc的结构（其可能生长在许多半导体衬底上）在晶格参数的某些临界值以上表现出半金属相。我们发现NA结构在其平衡体积下不是半金属的，而ZB和RS结构都是。RS结构比ZB更稳定，能量低0.25 eV/原子。虽然证实了以前的结果在ZB结构的半金属相，我们提供了迄今未报道的半金属RS相的结果，在少数通道的间隙和磁矩为4.0 $μ_{B}$每公式单位。铁磁（FM），非磁性（NM），和反铁磁（AFM）配置的总能量的比较表明，最低的能量配置是FM的CrTe在所有三种结构。用局域密度近似（LDA）和LDA+U方法对线性松饼丁轨道（LMTO）进行了补充计算。交换相互作用和居里温度计算通过线性响应方法在ZB和RS的CrTe进行了比较，在很宽的范围内的晶格参数。RS相的居里温度计算值始终高于ZB相。
2010-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First principles phase diagram calculation and theoretical investigation of electronic structure properties of $\mathrm{KCuTe_{1-x}Se_{x}}$ for photocathode applications
本研究通过第一性原理计算 KCuTe₁₋ₓSeₓ 的温度-成分相图与电子结构，证明其在 322 K 以上形成六方固溶体，并具备高迁移率、强光吸收及合适析氢能级对齐，适用于光电阴极。
2025-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The electronic structure of Co-substituted $\textrm{Fe}\textrm{Se}$ superconductor probed by soft X-ray spectroscopy and density functional theory
我们用X射线衍射、X射线光谱和密度泛函理论研究了$\textrm{Fe}_{1-x}\textrm{Co}_x\textrm{Se}$体系（$x=0$，0.25，0.5，0.75和1.0）的晶体和电子性质。我们发现，在FeSe中引入Co $3d$态使键强度松弛，并诱导从四角到六角的结构转变，其交叉发生在$x\approx0.38$。这种结构转变反过来又改变了与自旋状态相关的磁序。使用共振非弹性X射线光谱，我们估计的自旋状态的系统，FeSe被发现是在一个高自旋状态（S=2），但Fe被减少到一个低自旋状态后，Co取代的$x \le 0.25$，远低于结构转变。最后，我们证明了FeSe是一个适度相关的系统，但引入钴到主机晶格减弱的相关强度为$x\ge0.25$。这些新的发现对于揭示铁硫系超导体中超导态的机制具有重要意义。
2014-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Polyvalent Machine-Learned Potential for Cobalt: from Bulk to Nanoparticles
本研究开发了基于DFT-PBE训练的钴的q-SNAP机器学习势，具备长时模拟数值稳定性，可精准复现多种结构性质，计算的纳米颗粒热容、熔化温度与实验吻合，为催化等领域应用提供支撑。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
