Probing Dielectric Screening in van der Waals Heterostructures via Pressure-Tuned Exciton Rydberg Series
Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过研究单层WSe₂封装在六方氮化硼中的激子里德堡系列，探测压力诱导的周围介电性质变化，提出基于层间距离压力诱导演变和hBN本体介电性质的模型，实现了对压紧hBN介电常数的直接测量，建立了一种新的介电传感方法。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of Room-Temperature Phonon-limited Carrier Transport in Monolayer MoS2 by Dielectric and Carrier Screening
我们发现，通过结合高k介质衬底和高密度的载流子，库仑杂质可以有效地屏蔽，导致前所未有的室温迁移率约150 cm 2/Vs的单层二硫化钼。高质量的样品使我们能够定量提取受库仑杂质、本征和表面光学声子限制的迁移率分量，并研究它们随温度、载流子密度和介电常数的变化。我们的理论分析和实验数据之间的良好的协议明确表明，室温声子限制的传输实现在单层二硫化钼，这是电子器件应用的必要因素。
2015-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically Induced Picosecond Lattice Compression in the Dielectric Component of a Strongly Coupled Ferroelectric/Dielectric Superlattice
铁电/介电BaTiO 3/CaTiO 3超晶格的双带隙飞秒光激发导致结构响应，这是组件层之间的强静电耦合的屏蔽的结果。时间分辨的X射线自由电子激光衍射表明，光激发的结构响应包括一个净晶格膨胀的超晶格一致的去极化场屏蔽驱动的光激发载流子。去极化场屏蔽驱动的膨胀与从超晶格外延生长的底部电极发射的光声脉冲分离。超晶格X射线衍射强度的分布表明，去极化场屏蔽引起的应变包括在铁电体BaTiO 3和CaTiO 3中的收缩的光致膨胀。BaTiO 3层的膨胀幅度大于CaTiO 3层的收缩幅度。在BaTiO 3和CaTiO 3组件中的去极化场屏蔽驱动的应变的幅度的差异可以从BaTiO 3/CaTiO 3界面处的氧八面体旋转模式对CaTiO 3的极化的贡献中产生。去极化场屏蔽驱动的极化减少在CaTiO 3层指向一个新的方向，在一个强耦合的铁电/介电超晶格的组成层的极化的操纵。
2022-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On dielectric screening in twisted double bilayer graphene
利用失配角约为5 °的双螺旋双层石墨烯样品，研究了栅压诱导的电场的介电屏蔽效应。在低温磁输运测量中，观察到了源于两个不同载流子密度带的磁阻量子振荡。载流子密度相对于总载流子密度的行为与AB堆叠的四层石墨烯的行为不同。根据感应电荷随距离指数衰减的模型，对载流子密度比进行了理论分析，并给出了屏蔽长度λ。估计的λ略大于AB堆叠的石墨烯的λ，这可能反映了波函数的概率的平面间分布的差异。
2021-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dielectric Screening by 2D Substrates
二维（2D）材料越来越多地用作纳米级器件中的有源组件。二维材料的许多有趣的性质源于二维中的简化和高度非局域的电子屏蔽。虽然2D材料中的电子屏蔽已经被广泛研究，但问题仍然是2D基底如何屏蔽邻近它们的电荷扰动或电子激发。厚度依赖的介电屏蔽性能最近已经使用静电力显微镜（EFM）实验进行了研究。然而，有人认为，一些厚度依赖性趋势是由于外部效应。类似地，开尔文探针测量（KPM）表明，当BN板被放置在SiO $_2$上时，电荷波动减少，但尚不清楚这种效应是否是由于来自BN的固有屏蔽。在这项工作中，我们使用第一性原理计算来研究二维材料衬底的完全非局域介电屏蔽特性。对于六方氮化硼（BN）、石墨烯和MoS $_2$，我们的模拟结果与EFM实验结果定性一致，表明实验观察到的厚度相关屏蔽效应是二维材料所固有的。我们进一步明确调查的作用，BN在降低电荷的潜在波动所产生的电荷杂质的基础上的SiO $_2$基板上，观察到的KPM实验。2D材料基底也可以显著改变吸附物的HOMO-LUMO间隙，特别是对于小分子，如苯。我们提出了一个可靠的和非常快速的方法来预测的HOMO-LUMO间隙的小分子物理吸附在2D和3D基板上，仅使用基板的带隙和气相间隙的分子。
2020-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in van der Waals heterostructures: The important role of dielectric screening
强束缚激子的存在是新发现的原子级薄半导体的标志之一。虽然可以理解的是，大的结合能主要是由于在二维（2D）的弱介电屏蔽，屏蔽的2D激子的作用仍然缺乏系统的调查。本文对一个广泛使用的二维类氢激子模型（介电函数ε（q）= 1 + 2παq）进行了批判性的评价，并提出了一个适用范围更广的准二维模型.在准二维图像中，电子和空穴被描述为在垂直方向上具有有限延伸的面内点电荷，并且它们的相互作用被具有非线性q依赖性的介电函数屏蔽，该介电函数是从头计算的。屏蔽相互作用被用于广义Mott-Wannier模型中，以计算孤立和支持的二维材料中的激子结合能。对于孤立的二维材料，准二维处理产生的结果几乎完全相同的严格的二维模型，都是在良好的协议与从头算多体计算。另一方面，对于更复杂的结构，如支撑层或嵌入在范德华异质结构中的层，激子在倒易空间中的尺寸远远超出了介电函数的线性范围，并且准2D描述必须取代2D描述。我们的方法的优点是提供了一个无缝连接之间的严格的2D限制隔离单层材料和更大的支持2D材料或范德华异质结构的屏蔽特性。
2015-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric screening and plasmons in AA-stacked bilayer graphene
在无规相位近似下研究了AA-堆叠双层石墨烯的屏蔽特性和集体激发（等离子体激元）。而在单层石墨烯和AB-堆叠的双层石墨烯中的长寿命的等离子体激元可以仅存在于掺杂的样品中，我们发现相干等离子体激元可以分散在AA-堆叠的双层石墨烯{ \it即使在没有掺杂的情况下}。此外，我们表明，特征低能量色散关系是不受载流子数量的变化，除非掺杂样品的化学势超过层间跳跃能量。我们进一步考虑的外部电场施加垂直的层的效果，并显示如何的模式的色散可以通过施加栅极电压进行调谐。
2013-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of the Gate-dielectric stack on the quantum screening of the two-dimensional electron gas in silicon inversion layer
本文发展了一个一致的理论，自由载流子屏蔽的二维电子气在硅反型层中存在的堆叠层的介电环境中，通常被称为栅极堆栈场效应晶体管的上下文中。它表明，有限的厚度和电介质叠层改变自由载流子屏蔽，一个关键的数量，它决定了在反型层中的屏蔽库仑相互作用，并普遍出现在半导体载流子输运理论。所得结果具有一定的解析性，可用于准确预测场效应晶体管中库仑作用限制迁移率。
2013-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Exact long-range dielectric screening and interatomic force constants in quasi-2D crystals
我们通过对库仑核的非解析性进行严格的研究，发展了二维晶体中长程静电相互作用的基本理论。我们发现，介电函数是最好的代表$2\times 2$矩阵，与非均匀的宏观势，是双组分的双曲函数的平面外坐标，$z$。我们证明了我们的论点，推导出的长程原子间力的绝热制度，在那里我们确定了以前被忽视的偶极耦合涉及面外组件的动态电荷。由此产生的公式是精确的任意多极顺序，我们在实践中说明通过明确列入动态四极杆。通过对单层BN，SnS $_2$和BaTiO $_3$膜进行数值测试，我们表明，我们的方法允许大幅改善长程静电相互作用的描述，具有可比的优势，内插声子能带结构的质量。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structure engineering in van der Waals heterostructures via dielectric screening
在范德华异质结构（vdWHs）中组合不同的二维（2D）晶体的想法导致了具有原子精度的能带结构工程的新范例。由于弱的层间耦合，在形成异质结构时，单个2D晶体的能带结构在很大程度上得以保留。然而，无论层间杂化的细节如何，由于周围层提供的增强的介电屏蔽，2D晶体带隙的尺寸总是减小的。这种效应可以是电子伏特的数量级，但由于准二维材料中屏蔽的非局部性质，其精确的大小是不可预测的，并且它不能被有效的单粒子方法如密度泛函理论捕获。在这里，我们提出了一个有效的和通用的方法来计算嵌入在任意vdWH的二维材料的带隙重整化。该方法根据屏蔽库仑相互作用的变化来评估2D材料的GW自能的变化。后者是使用量子静电异质结构（QEH）模型。我们基准的G $Δ$ W方法对全第一性原理GW计算，并用它来解开屏蔽诱导的能带结构重整在各种vdWHs的重要性。一个主要的结果是观察到的带隙减小的给定的2D材料的尺寸时，插入到异质结构的比例与2D材料的极化率成反比。我们的工作表明，介电工程\emph{via}范德华异质结构是一个很有前途的战略定制的能带结构的二维材料。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Internal dynamics and dielectric screening of confined multiexciton states
本文通过引入特征频率描述激子复合物内部动力学，结合有效质量-变分量子蒙特卡洛模拟，解释了大型CsPbBr$_3$纳米晶体中双激子介电屏蔽减弱的物理机制。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall
Reduced dielectric screening and enhanced energy transfer in single and few-layer MoS2
我们报道了从硒化镉（CdSe）量子点到单层和少层二硫化钼（MoS2）的高效非辐射能量转移。供体量子点光致发光的淬灭随着MoS2薄片厚度的减小而增加，对于单层MoS2观察到最高效率（>95%）。这种违反直觉的结果是由于在具有异常大的介电常数和强的面内跃迁偶极矩的薄层半导体中减少的介电屏蔽引起的，如在MoS2中发现的。在0D发射器和2D吸收器之间的激子能量转移是基本上令人感兴趣的，并且能够实现广泛的应用，包括宽带光学下转换、光学检测、光伏敏化和发光器件中的色移。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall
Giant modulation of the electronic band gap of carbon nanotubes by dielectric screening
碳纳米管（CNTs）是一种很有前途的高性能电子材料。但与硅不同的是，碳纳米管中传输带隙的性质尚未完全了解。碳纳米管中的传输带隙被预测为强烈驱动的电子-电子（e-e）相互作用和相关性，即使在室温下。在这里，我们使用介电液体，以屏幕在个别悬浮超净碳纳米管的电子-电子相互作用。使用多种技术，随着电介质屏蔽的增加，测量传输带隙。将电介质环境从空气改变为异丙醇，我们观察到半导体碳纳米管的传输带隙减少25%，窄隙碳纳米管的带隙减少32%。在介电油中报告了其他测量结果。我们的研究结果阐明了在碳纳米管的传输带隙的性质，并表明，介电环境提供了一种机制，显着控制的传输带隙。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall
Dielectric screening of the Kohn anomaly of graphene on hexagonal boron nitride
三维金属晶体中的科恩反常是由于周围电子气对离子核屏蔽的突然变化而引起的声子色散的下降。这些异常也存在于二维石墨烯的声子色散中的高对称点Γ和K处，其中声子波矢连接费米表面上的两个点。在最高光学分支中的扭结周围的线性斜率与电子-声子耦合成比例。在这里，我们提出了一个综合的理论和实验研究的影响的介电衬底上的石墨烯的振动特性。我们表明，屏蔽的电介质基板减少了电子-声子耦合在高对称点K，并导致上移位的拉曼2D线。这导致可以通过筛选来调谐的Kohn异常的观察。因此，2D线的确切位置也可以被认为是石墨烯的（电子-声子限制的）电导率变化的特征。
2013-08-12 cond-mat.mes-hall
Engineering of Neutral Excitons and Exciton Complexes in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers through External Dielectric Screening
为了充分利用过渡金属二硫属化物单层（TMD-ML）的潜力，在这些材料内良好控制地产生原子级尖锐的横向异质结是非常期望的。一个有前途的方法来创建这样的异质结是本地调制的电子结构的本征TMD-ML通过介电屏蔽诱导其周围的材料。为了实现这种非侵入性的方法，需要深入了解这种介电效应。我们报告的调制的激子跃迁在TMD-多层膜的介电环境的影响，包括低k和高k介电材料。我们提出的绝对调谐范围高达37毫电子伏的光学带隙的WSe 2和MoSe 2 MLs和相对调谐范围的顺序为30%的中性激子在WSe 2 MLs的结合能。研究结果表明，WSe 2 ML的电子带隙减少120 meV的可能性，铺平了道路，对介电定义的横向异质结。
2017-05-30 cond-mat.mes-hall
First-principles Theory of Nonlocal Screening in Graphene
利用准粒子自洽GW（QSGW）和局域密度（LD）近似，计算了与q相关的静态介电函数，并导出了对应于点电荷屏蔽的有效二维介电函数。在q到0的限制，2D功能被发现约为宏观介电函数的平方根缩放。它的值约为4，比狄拉克模型的预测大1.5倍。这两种介电函数都强烈依赖于q，与狄拉克模型相反。QSGW近似描述QP水平非常好，小系统误差类似于散装SP半导体。局域场效应在石墨烯中比在体半导体中更重要。
2010-06-12 cond-mat.mes-hall
Enhanced piezoelectricity and modified dielectric screening of 2-D group-IV monochalcogenides
我们使用第一性原理计算来研究IV族单硫族化合物的晶格性质。这些包括静态介电常数，弹性和压电张量。对于单层，它被发现的静态介电常数，除了获得依赖于层间距离，是相对高于在3D系统。与此相反，它被发现，弹性性能的变化不大，由较低的维数。泊松比相关的面内变形接近于零，并存在一个负的泊松比也预测GeS化合物。最后，单层显示出压电性，压电常数高于最近预测发生在其他二维系统，六方BN和过渡金属二硫属化物单层。
2015-11-05 cond-mat.mes-hall
Tailoring the dielectric screening in WS$_2$-graphene heterostructures
本文通过外部介电屏蔽研究了二维半导体 WS$_2$ 中带隙和激子束缚能的调控，发现其随 WS$_2$-石墨烯层间距离呈倒数依赖关系，且屏蔽有效性可通过电场效应控制。
2023-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Screening Inside Carbon Nanotubes
本文研究碳纳米管内部介电屏蔽对封装纳米结构电磁场和多体效应的影响，发现金属性管壁显著削弱内管拉曼散射强度并降低光学跃迁能量，导致小直径金属内管激子在室温下热解离。
2024-04-01 cond-mat.mes-hall
Dielectric screening in two-dimensional insulators: Implications for excitonic and impurity states in graphane
对于原子薄层绝缘材料，我们给出了二维屏蔽势的精确解析形式。在三维系统中，宏观屏蔽可以描述为静态介电常数在2D系统中的宏观屏蔽是非本地的（q依赖），示出了对数发散的小距离和达到未屏蔽的库仑电位的大距离。这两种机制的交叉由2D层极化率决定，该2D层极化率可以通过标准第一原理技术容易地计算。目前的结果有很强的影响，用于描述间隙杂质能级和激子结合能。这里得到的简单模型捕获的主要物理效应和再现良好，对于graphane的情况下，完整的多体GW加上Bethe-Salpeter计算。作为一个额外的结果，我们表明，杂质空穴掺杂的石墨烷导致强烈的局域化状态，阻碍了在电子器件中的应用。尽管效率低，非局部的二维宏观屏蔽，我们证明了一个简单的$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$方法是能够描述受限的二维系统的电子和输运性质。
2011-04-17 cond-mat.mes-hall
Cavity-mediated exciton hopping in a dielectrically engineered polariton system
本文在结构化介电环境中实现介观激子-极化激元畴，并在腔耦合色散区域建立长程激子跳跃，为基于介电定制二维半导体的极化激元网络与量子模拟奠定基础。
2025-06-05 cond-mat.mes-hall
Internal screening and dielectric engineering in magic-angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MA-tBLG）是研究二维Dirac材料框架中电子相互作用、能带结构和晶格自由度的共谋以产生奇异量子多体基态的可调实验场。虽然掺杂或磁场等外部参数的影响可以方便地修改和分析，但准二维电子气的全表面性质及其复杂的内部性质构成了一项具有挑战性的任务，以表征实验中发现的不同绝缘和超导状态的本质。我们分析了内部屏蔽和介电环境对MA-tBLG的本征电子相互作用的影响。我们发现，层间耦合一般增强内部屏蔽。介电环境对有效相互作用强度的影响决定性地取决于MA-tBLG的电子状态。因此，我们提出了实验剪裁的介电环境，例如通过改变覆盖层的成分和厚度，作为一个有前途的追求，以提供进一步的证据，解决隐藏的性质的量子多体状态在MA-tBLG。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Suppressing Diffusion-Mediated Exciton Annihilation in 2D Semiconductors Using the Dielectric Environment
原子薄的半导体，如单层MoS 2和WS 2表现出非线性激子-激子湮灭在非常低的激发密度（低于~10激子/μ m2的MoS 2）。在这里，我们表明，在发生湮灭的密度阈值可以通过改变底层基板调谐。当支撑衬底由SiO2变为Al 2 O3或SrTiO 3时，二级激子-激子湮灭速率常数kXX [cm 2/s]分别降低了一个或两个数量级。使用瞬态光致发光显微镜，我们测量的有效的室温激子扩散系数在化学处理的二硫化钼为D = 0.06 +/- 0.01 cm 2/s，对应的扩散长度LD = 350 nm的激子寿命τ = 20 ns，这是独立的衬底。这些结果，连同数值模拟，表明有效激子-激子湮灭半径单调地随着底层衬底的折射率的增加而减小。激子-激子湮灭限制了在高激子密度下工作的2D半导体器件的整体效率;通过介电环境调节这些相互作用的能力是朝着以原子级薄材料为特征的更高效光电技术迈出的重要一步。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Small-$q$ Anomaly in the Dielectric Function and High-Temperature Oscillations of Screening Potential in 2D Electron Gas with Spin-Orbit Coupling
在无规相位近似下，研究了具有自旋轨道耦合的二维电子系统的静态介电函数$ε(q)$。我们证明，除了众所周知的$2k_F$ -Kohn异常，自旋-轨道耦合引起的新异常的介电函数在小$q=q_0\ll k_F$，其中$q_0$是两个费米面之间的距离。由于这种异常，点电荷电位的大距离行为（除了传统的弗里德尔振荡外）表现出周期为$2π/q_0$的新振荡。这些振荡的显著特点是它们不会被温度所抵消。我们发现，小- $q$异常也修改本地化磁矩（RKKY相互作用）的间接交换相互作用。在自旋-轨道耦合的情况下，这种相互作用获得高温分量。
1998-09-14 cond-mat.mes-hall
Many-body exchange-correlation effects in MoS$_2$ monolayer: The key role of nonlocal dielectric screening
在无规相位近似（RPA）下，考虑动态电子-电子相互作用效应，计算了$\rm{MoS_2}$单分子膜在$T=0$上的准粒子性质.计算了电子掺杂的$\rm{MoS_2}$单层板的最小质量狄拉克哈密顿量和准二维性质的库仑相互作用在这个系统中被考虑修改的Keldysh型的相互作用。在计算了延迟自能的实部和虚部后，我们找到了谱函数，并讨论了非本征变量如介质和载流子密度对准粒子峰的出现和位置的影响。我们还报道了在较宽的耦合常数和载流子密度范围内的重整化常数和有效费米速度的计算结果。我们表明，有效费米速度求解自洽戴森方程有一个绝对不同的行为从一个发现从壳近似。结果表明，单层的非局域介电屏蔽使$\rm{MoS_2}$单层的费米液体图像趋于稳定，并且该系统的相互作用强度参数是耦合常数、载流子密度和屏蔽长度的多变量函数.
2020-08-26 cond-mat.mes-hall
Rigid band shifts in two-dimensional semiconductors through environmental screening
利用相关角分辨光电子能谱和光学光谱，结合第一性原理计算，研究了环境介质屏蔽对原子级薄准二维半导体WS $_2$电子色散和带隙的影响.我们发现增加环境屏蔽的主要效果是带隙的减小，而能带结构的电子色散变化不大。这些本质上是刚性的移动的频带的结果从特殊的空间结构的库仑电位的变化引起的介电环境中的2D限制。我们的研究结果表明，介电工程作为一种非侵入性的方法定制的能带结构的二维半导体，并提供指导，了解嵌入在多层异质结构的二维材料的电子特性。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Symmetry-dependent dielectric screening of optical phonons in monolayer graphene
本研究利用Raman光谱和定制石墨烯van der Waals异质结构，发现石墨烯光学声子对介电环境的响应取决于其对称性：近区边缘声子频率受环境影响，而区中心声子受对称性保护，为表征相关体系的介电屏蔽提供了指南。
2023-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface plasmon-mediated nanoscale localization of laser-driven sub-THz spin dynamics in magnetic dielectrics
利用飞秒激光脉冲实现自旋的超快全光控制是光子学和磁学交叉点的研究热点之一，直接影响着未来的磁纪录。揭示光辅助记录机制，以增加位密度超过衍射极限，而不过度加热的记录介质是一个开放的挑战。在这里，我们表明，在混合金属-电介质结构中的表面等离子体激元极化激元可以提供反法拉第效应的空间限制，介导的激发本地相干自旋旋进0.41太赫兹频率。我们证明了两个数量级的增强的激发效率在表面等离子体共振内的100 nm层的介电石榴石。我们的发现拓宽了超快自旋等离子体的视野，并打开了通往纳米尺度非热光磁纪录的途径。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electronic polarizability as the fundamental variable in the dielectric properties of two-dimensional materials
介电常数定义了介质的极化，是凝聚态物质中的一个关键量。它决定了从计算机存储器到场效应晶体管和通信电路等众多现代技术的重要电子和光电特性。此外，介电常数在通过屏蔽描述电磁相互作用中的重要性在理解基本分子相互作用中起着关键作用。在这里，我们表明，尽管它的基本超越，介电常数并不明确定义的二维（2D）材料的介电性能，由于其静电屏蔽的地方。相反，电子极化率正确地捕获了二维材料的介电性质，该介电性质与原子级薄层中的其他物理量相结合。我们揭示了一个长期寻求的普遍形式主义，其中电子，几何和介电性质是内在相关的，通过极化率打开门探测量尚未直接测量，包括一层的真正共价厚度。我们统一的概念，在任何材料尺寸的介电性能，找到一个全球性的介电各向异性指数定义其可控性，通过维度。
2019-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The key role of non-local screening in the environment-insensitive exciton fine structures of transition-metal dichalcogenide monolayers
在这项工作中，我们提出了一个全面的理论和计算研究激子精细结构的WSe $_2$ -单层，最有名的二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD的），在各种介质层环境中，通过解决基于第一性原理的Bethe-Salpeter方程。虽然原子级薄纳米材料的物理和电子性质通常对周围环境的变化很敏感，但我们的研究表明，介电环境对TMD-ML的激子精细结构的影响是令人惊讶的有限。指出库仑屏蔽的非定域性对抑制介电环境的影响，并使TMD-ML的亮激子（BX）态和各种暗激子（DX）态之间的精细结构劈裂显著收缩起着关键作用。二维材料中屏蔽的有趣非定域性可以通过BX-DX分裂与激子结合能之间的可测量的{ \it非线性}相关性来表现，其中激子结合能随周围介电环境的变化而变化。所揭示的环境不敏感的激子精细结构的TMD-ML的建议的鲁棒性的未来的暗激子为基础的光电子学对不均匀的介电环境的不可避免的变化。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Effect of Long-Range Dielectric Screening on Charge Transfer States
激子在光伏器件中异质结处的解离尚未完全理解，尽管从根本上来说是产生电流所必需的。从头计算的一个基本问题是，混合界面结合材料与Wannier-Mott激子和那些与Frenkel激子可以很容易地需要数千个原子，以涵盖激子-波函数。该问题进一步加剧了在界面处的大的介电常数差，这需要中尺度边界条件来准确地预测静电势。基于这些原因，我们建立了一个基于有效质量薛定谔方程的杂化界面激发态模型。在这种连续介质模型中，载波波函数由其包络函数表示，而不是解决原子尺度的变化。静电相互作用占使用泊松方程。对于我们的模型系统，我们使用并五苯/硅界面。因为载流子迁移率相对于硅在并五苯中较低，所以空穴被冻结，使得其仅通过不动的正电荷密度与电子相互作用。该模型的输入如下：介电常数、电子有效质量、界面宽度、能带排列和空穴波函数。我们发现，相对于体激子的电荷转移态的能量可伸缩性是最容易控制的能带排列。然而，当两种状态具有相似的能量时，界面接近和静电成为调节这些状态的相对稳定性的重要辅助手段。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Screening 0D materials for 2D nanoelectronics applications
随着基于二维（2D）材料的纳米电子器件走向成熟，优化有源2D材料的性能必须同时关注优化其周围其他材料（如电极，栅极电极和衬底）的性能和界面。虽然这些通常是2D或3D材料，但最近K。Liu等人[Nat.Electron.4，906（2021）]报道了使用由vdw键合的Sb $_2$ O $_3$簇组成的零维（0D）材料作为非常有前途的绝缘衬底和栅极电介质。在这里，我们报告了计算筛选研究，以找到有前途的0D材料用于纳米电子应用，特别是与2D材料。通过结合数据库和文献检索，我们发现了属于6个结构原型的16种材料，具有高熔点和高带隙，以及一系列的静态介电常数。我们进行了额外的第一性原理计算，以评估选定的技术相关的材料性能，并确认所有这些材料是范德华键合的，从而允许从3D主机容易分离的0D集群，也弱扰动沉积后的2D材料的电子特性。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Frequency-dependent substrate screening of excitons in atomically thin transition metal dichalcogenide semiconductors
过渡金属二硫属化物（TMDC）的原子薄层由于与弱介电屏蔽有关的二维载流子限制而在载流子之间表现出异常强的库仑相互作用。层间耦合的范德华性质使得容易将TMDC层集成到具有不同电介质或金属衬底的异质结构中。这允许定制这些材料的电子和光学性质，因为原子薄层内的库仑相互作用非常容易受到环境的屏蔽。在这里，我们从理论上研究动态屏蔽效应在TMDC由于体衬底掺杂载流子在一个大的密度范围内，从而提供三维等离子体激元作为可调的自由度。我们报告了一个广泛的补偿重整化效应导致光谱更稳定的激子比预测的静态基板屏蔽，即使等离子体激元和激子共振。我们还发现了一个非平凡的依赖于衬底掺杂密度的单粒子带隙由于动态屏蔽。我们的调查提供了微观的洞察机制，允许操纵TMDC激子通过任意的等离子体环境在纳米尺度上。
2018-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric screening of surface states in a topological insulator
在拓扑绝缘体表面存在的螺旋狄拉克费米子的色散曲线中，存在着各向异性。动量项的次占优二次项导致导带和价带之间的不对称。也可以通过磁性掺杂打开间隙。我们展示了这些不同的修改狄拉克光谱改变的表面态的偏振函数，并采用我们的结果来讨论它们对等离子体激元的影响。在长波长范围内，等离子体激元色散保持其对动量$\boldsymbol{q}$的平方根依赖性，但其斜率被修改，并且可以获得对$\boldsymbol{q}$方向的弱依赖性。此外，我们发现存在几个等离子体激元分支，其中之一是阻尼的所有值的$\boldsymbol{q}$，并提取等离子体激元散射率的代表性情况。
2014-01-10 cond-mat.mes-hall
Donor hyperfine Stark shift and the role of central-cell corrections in tight-binding theory
用原子紧束缚（TB）方法模拟计算了硅中单个砷（As）施主超精细耦合的斯塔克位移。中心单元校正的作用进行了研究，通过实施静态和非静态介电屏蔽的施主电位，并通过包括晶格应变接近施主位点的效果。施体电势的介电屏蔽将二次斯塔克位移参数（$η_2$）的值从静态介电屏蔽的-1.3 $\times$ 10 $^{-3} μ$ m $^2$ /V $^2$调谐到非静态介电屏蔽的-1.72 $\times$ 10 $^{-3} μ$ m $^2$ /V $^2$。晶格应变的影响，通过在As-Si最近邻键长中3.2%的变化实现，进一步将$η_2$的值移动到-1.87 $\times$ 10 $^{-3} μ$ m $^2$ /V $^2$，导致理论与实验测量值-1.9 $\pm$ 0.2 $\times$ 10 $^{-3} μ$ m $^2$ /V $^2$的极好的一致性。基于我们的计算与实验的直接比较，我们得出的结论是，以前忽略的非静态介电屏蔽的施主电位和晶格应变显着影响施主波函数电荷密度，从而导致更好的协议与现有的实验数据集。
2014-10-08 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Dielectric function, screening, and plasmons of graphene in the presence of spin-orbit interactions
我们研究了Rashba存在下石墨烯的介电性质和最一般形式的内在自旋轨道相互作用，即，对于任意频率、波矢量、掺杂和自旋轨道耦合（SOC）参数。的主要结果包括在推导封闭的解析表达式的虚部以及实部的偏振函数。几种极限情况，例如，讨论了纯Rashba或纯本征SOC的情况，以及Rashba和本征耦合参数相等的情况。在静态极限下，导出了带电杂质屏蔽势的渐近行为。在相反的限制（$q=0$，$ω\to0$），等离子体激元色散的解析表达式，然后比较的数值结果。我们的结果也可以应用到相关的系统，如双层石墨烯或拓扑绝缘体。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observability of negative capacitance of a ferroelectric film: Theoretical predictions
从理论上探讨了介电层稳定的单轴铁电薄膜中产生稳态和瞬态负电容的机制。在Landau-Ginzburg-Devonshire方法中推导了单畴和多畴状态的稳态电容的解析表达式，并用于研究状态稳定性与畴分裂作为介质层厚度的函数。的介质层的临界厚度，极化振幅，平衡域周期和磁化率的解析表达式，并通过有限元建模得到证实。我们进一步探讨了两种类型的屏蔽电荷在铁电-介电界面的非线性屏蔽的可能影响，并表明，如果至少有一个屏蔽电荷是非常缓慢的，总的极化动力学可以表现出复杂的时间和电压依赖的行为，可以被解释为一个可观察到的负电容。在这种情况下，瞬态负电容效应伴随着在宽电压范围和低频率下几乎为零的介电常数。这些结果有助于阐明铁电薄膜中瞬态负电容的观测结果，并确定能够引起该行为的材料系统。
2022-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical screening effects of substrate phonons on two-dimensional excitons
原子级薄的材料对它们的电介质环境极其敏感。对于过渡金属二硫属化物，经常使用在衬底上的样品放置或在六方氮化硼（hBN）中的封装。在本文中，我们表明，介电响应由于相邻材料的光学声子的影响激子在二维晶体。我们提供了一个二维载流子与光学基片声子耦合的解析模型，它引起了类似于本征二维声子的极化子效应。我们将该模型应用于hBN封装的WSe2，发现由于动态屏蔽效应激子结合能显着降低。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall
Attraction between Neutral Dielectrics Mediated by Multivalent Ions in an Asymmetric Ionic Fluid
我们研究了两个中性平面平行的电介质体在一个高度不对称的离子流体的存在下，含有多价以及单价（盐）离子之间的相互作用。图像电荷相互作用，由于在边界处的介电不连续性，以及从离子限制在表面之间的狭缝区域的影响被充分考虑，导致图像产生的耗尽吸引力，离子相关吸引力和空间的排斥相互作用。我们研究这些影响，采用的方法，包括显式离子和隐式离子的蒙特卡罗模拟，以及一个有效的相互作用势分析理论的组合。后者采用强离子图像电荷相关性，这在混合物中的高价离子的存在下发展。我们表明，隐式离子模拟和建议的分析理论可以描述显式的模拟结果在定性水平上，而良好的定量协议，可以得到足够大的单价盐浓度。中性表面之间的相互作用所产生的吸引力是显着的，与通常的范德华相互作用之间的半无限大，因此可以发挥重要的作用，在纳米尺度。
2012-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Metallic and All-Dielectric Metasurfaces Sustaining Displacement-Mediated Bound States in the Continuum
本文研究通过谐振器位移控制远场耦合的超表面，实现中红外波段角度鲁棒的准BICs，并在全介质与金属体系中实验验证其性能优于传统方案。
2023-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exchange-mediated dynamic screening in the integer quantum Hall regime
通过自洽的Hartree-Fock模拟，在整数量子Hall（IQH）体系下研究了高朗道能级下空间分辨填充因子（$ν$）分布中的多体相互作用效应.我们的研究结果表明，一个强大的，相互作用引起的倾向，以避免同时存在的部分填充的自旋向上和自旋向下的LLS。相反，我们发现，这种部分填充的LL由共存的区域满和空的LL。在满和空的LL的区域之间的边界处，我们观察到接近半奇填充的几乎恒定的$ν$的边缘条纹。这表明，交换相互作用诱导的行为类似于Hund规则的自旋分裂LL的占领。的障碍和边缘电位的筛选出现显着减少相比，静态的费米子-费米筛选。我们的结果是一致的本地，横向$ν$依赖的交换增强自旋分裂。因此，在这里探讨的量子相干长度尺度上，IQH效应的电子系统的行为类似于非相互作用的单粒子系统-不是因为不存在，而是由于多体效应的主导地位。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall
Dynamic Screening and Low Energy Collective Modes in Bilayer Graphene
在无规相位近似下，假设单粒子光谱为二次带色散和零禁带，从理论上研究了双层石墨烯的动态屏蔽特性。我们计算了系统的频率依赖介电函数，并从介电函数中得到了低能等离子体激元色散和等离子体激元模的展宽。我们还计算了系统的光谱权重（即动力学结构因子）。我们发现等离子体激元色散的首阶长波极限与二维电子气的经典结果一致。然而，与电子气系统相反，非局域等离子体激元色散校正降低了等离子体激元频率。非局域修正也不同于单层石墨烯。最后，我们还将我们的结果与双层石墨烯系统（即两个独立的石墨烯单层的系统）进行了比较。
2010-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric response of Anderson and pseudogapped insulators
使用分析和数值方法相结合，我们研究了（非相互作用）安德森绝缘体的极化率在一个，两个，和三个维度，并证明，在很宽的参数范围内，它的规模成比例的本地化长度的平方，与早期的索赔的有效介质近似的基础上。我们进一步分析了电子-电子相互作用对具有大局域化长度的准一维、准二维和三维材料介电常数的影响，包括库仑排斥和声子介导的吸引。声子介导的吸引（在超导体-绝缘体转变的绝缘侧上的赝隙状态中）产生对介电常数的校正，这可以从介电常数对外部磁场的线性响应中检测到。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Surface and finite size effects impact of the phase diagrams, polar and dielectric properties of (Sr,Bi)Ta2O9 ferroelectric nanoparticles
在Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）热力学方法的框架下，结合静电学方程，研究了极化表面屏蔽对不同形状铁电纳米粒子相图、极性和介电性质的有限尺寸效应的影响.得到并分析了铁电相变温度、临界尺寸、自发极化和热力学矫顽场与纳米粒子形状和尺寸的关系。这些特性的缩放参数，颗粒特征尺寸的表面筛选的长度的比率，显着的尺寸效应被揭示。此外，我们的模型预测的挠曲化学效应（即挠曲电效应和化学压力的联合作用）的相变的温度，极性和介电性质的纳米粒子时，他们的化学组成偏离化学计量的显着影响。以化学计量比的SrBi_2 Ta_2 O_9纳米微粒为例，分析了自发极化的计算结果与数值计算结果的差别，结果表明，除了临界尺寸附近系统分裂成畴起重要作用外，自发极化的解析计算结果与数值计算结果差别不大。我们揭示了强烈的影响的柔性化学效应的相变温度，极性和介电性能的SryBi 2 + xTa 2 O 9纳米粒子的Sr/Bi的比例偏离从0.35到0.65的化学计量值为0.5时。通过对实验数据的分析，我们推导出了理论参数，即LGD泛函的展开系数、弯曲化学效应的贡献和表面屏蔽的长度。
2016-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic screening theory for excitons in two-dimensional materials: A bridge between effective models and ab initio descriptions
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Universidad de Oviedo（奥维耶多大学）
本文提出一种基于量子筛选相互作用的计算方法，用于二维材料中激子的精确计算，结合从头计算的精度，克服传统有效模型的局限性。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of Electronic Transport in Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides: Effects of the Dielectric Environment
我们讨论了二维过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的电介质环境（绝缘体和金属栅）对电子输运的影响。我们采用众所周知的从头算方法来计算低场载流子迁移率的独立层，并使用介电连续近似扩展我们的研究层中的双栅极结构，包括介电屏蔽的电子-声子相互作用所造成的底部氧化物和栅极绝缘体的影响，和散射与混合界面光-声子/等离子体激元激发（“远程声子散射”）。我们发现高介电常数绝缘体的存在可以显著提高载流子迁移率。然而，散射与界面混合激励否定了这种增益，并降低了流动性显着低于其独立的值。在一个双栅极的几何结构与SiO $_{2}$作为底部氧化物和各种顶栅绝缘体，我们发现，随着顶绝缘体介电常数的增加，迁移率降低，正如预期的那样。然而，在弱极性hBN的情况下预测高迁移率，并且在栅极绝缘体/TMD/底部氧化物堆叠的情况下计算出比预期低得多的迁移率，其中两种或更多种极性材料具有具有类似谐振频率的光学声子。我们还发现，金属栅屏蔽的效果是明显的，但不是特别强。最后，我们讨论了TMD介电常数、自由载流子密度和温度对TMD单分子膜输运性质的影响。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon mediated heat flow in disordered graphene
我们计算的热通量和电子-声子热导在一个无序的石墨烯片，超越了费米的黄金法则的方法，充分考虑到修改的电子-声子相互作用的无序。在$k_F l >> 1$（其中$k_F$是费米波矢，l是平均自由程）体系中，采用Keldysh方法结合标准杂质平均法，我们同时考虑了电子与声子之间的标量势（即形变势）和矢量势耦合。我们还考虑了电子屏蔽的影响，在费米能级。我们发现，热通量和热导率的温度依赖性是敏感的无序和屏蔽的存在下，并反映了潜在的手性性质的电子在石墨烯和相应的修改其扩散行为。在弱屏蔽的情况下，无序增强了清洁系统的低温热通量（将相关幂律从$T^4$变为$T^3$），并且变形势占主导地位。对于强屏蔽，变形势和矢量势耦合的贡献相当，低温热流服从$T^5$幂律。
2012-07-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Screening, Friedel oscillations and low-temperature conductivity in topological insulator thin films
在薄的拓扑绝缘体膜中，顶表面和底表面通过隧穿耦合，这恢复了背散射并强烈影响屏蔽。我们在无规相位近似下计算了介电函数，得到了封闭形式的结果。与独立的TI表面不同，薄膜的介电函数表现出作为波数$q$和隧穿的函数的谷，以及在$q=2k_F$处的尖点，其中$k_F$是费米波矢量。作为尖点的结果，弗里德尔振荡随着距离$r$衰减为$\sin(2k_Fr)/(2k_Fr)^2$。我们确定的纵向电导率$σ$在第一玻恩近似在低温下屏蔽杂质提供的主导散射机制。在高电子密度下，$n_e$，$σ\propto n_e$，而在低电子密度下，$σ\propto n_e^{3/2}$。
2014-05-16 cond-mat.mes-hall
Impacts of dielectric screening on the luminescence of monolayer WSe$_2$
本文通过多种介电常数衬底实验，系统研究了介电屏蔽对单层 WSe₂ 发光的影响，发现高介电常数导致光学带隙红移和发光强度显著降低，并揭示了退火温度阈值对发光的不利影响。
2023-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polarization-mediated Debye-screening of surface potential fluctuations in dual-channel AlN/GaN high electron mobility transistors
提出了一种双沟道AlN/GAN/AlN/GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）结构，并进行了模拟，证明了该结构可以抑制由于表面陷阱电荷引起的栅极延迟。利用双二维电子气（2DEG）通道，使得顶部2DEG用作屏蔽由表面俘获电荷引起的电势波动的等电位。底部沟道用作晶体管的调制沟道。两种设备建模方法已被执行作为一种手段，以指导设备的设计，并阐明设计和性能指标之间的关系。建模工作包括一个自洽的泊松-薛定谔解决方案的静电模拟以及流体动力学三维设备建模的三维静电，稳态和瞬态模拟。实验结果验证了HEMT的设计，从而同质外延生长在独立的GAN衬底和制造的同一晶片的双沟道和凹栅AlN/GAN HEMT已被证明。显着的脉冲门的性能已通过制造的HEMT通过栅极滞后比为0.86，最小的漏极电流崩溃，同时保持高水平的直流和射频性能。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall
Frictional magnetodrag between spatially separated two dimensional electron gases mediated by virtual phonon exchange
我们研究了在考虑和不考虑屏蔽效应的情况下，由于虚声子交换引起的空间分离的二维电子系统之间的磁阻力。计算了拖曳率随磁场、温度和层间距的变化。
2003-08-05 cond-mat.mes-hall
Excitonic gaps and exciton binding energies in multilayer phosphorene quantum dots
介电屏蔽对于精确计算二维材料中激子的结合能是非常重要的。在这项工作中，我们使用密度泛函理论计算多层（最多三层）磷烯片的介电函数和二维极化率。二维极化率，然后使用在多层磷烯量子点的激子相互作用的介电屏蔽。在大量子点的限制，激子间隙显示出非常好的协议与国家的最先进的测量沉积在不同的基板上的多层磷烯片的光学间隙。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall
Control of electron-electron interaction in graphene by proximity screening
电子-电子相互作用在许多凝聚态现象中起着至关重要的作用，通过改变相互作用的强度来控制它们是很有诱惑力的。一种可能的方法是将所研究的系统放置在金属附近，这会引起额外的屏蔽，从而抑制电子相互作用。在这里，使用具有原子级薄栅极和原子级平坦金属栅极的器件，我们测量了石墨烯中的电子-电子散射长度，并报告了与标准行为的定性偏差。由屏蔽引起的变化仅在栅极电介质厚度为几nm时变得重要，比电子之间的典型间隔小得多。我们的理论分析与从单层石墨烯中的电子粘度和石墨烯超晶格中的umklapp电子-电子散射的测量中提取的散射率吻合得很好。研究结果为今后实现二维系统中多体现象的邻近屏蔽提供了指导。
2020-05-13 cond-mat.mes-hall
Classical to Quantum Diffusive Transport in Atomically Thin Semiconductors Capped with High-k Dielectric
本研究通过比较有无HfO2封装的MoS2器件，发现介电屏蔽可实现相位相干量子输运，并建立紧束缚模型验证，证明介电工程可调控TMD器件输运机制。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
