Pressure-regulated mechanochemistry at lithium metal-sulfide electrolyte interfaces
Seoul National University（首尔大学）
本研究通过压力感知机器学习分子动力学方法，揭示了压力大小、加载几何对锂金属-硫化物电解质界面中间相形成的非单调调控作用，为硫化物固态电池压力效应提供了机制框架。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of Matlantis and VASP bulk formation and surface energies in metal hydrides, carbides, nitrides, oxides, and sulfides
本文对比 Matlantis 与 VASP 对多类金属化合物能量的预测，发现其体相形成能和表面能存在系统偏差，但仍可较好描述第一性原理结果。
2023-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Formation of Zn and Pb sulfides in a redox-sensitive modern system due to high atmospheric fallout
研究表明，空气中的金属富集（高达2.3克锌kg-1，1.1克铅kg-1，和62毫克镉kg-1）被保留在一个薄层（~30厘米）约10-15厘米以下的泥炭表面。聚焦离子束（FIB）技术和扫描（SEM）和透射（TEM）电子显微镜的组合显示，微米球状体是最典型的ZnS和（Zn，Cd）S，虽然硫化物容易形成假晶后，不同的植物组织导致更大的聚集体。聚集体具有复杂的多晶闪锌矿结构，比通常在低温合成过程中获得的或在其他现代事件中观察到的要先进得多。在寒冷（约15°C）和酸性（pH 3.4-4.4）泥炭中，在几十年的时间限制内，形成了高度无序的径向聚集亚微米晶体。不太丰富的铅硫化物出现在ZnS之间的亚微米立方体状晶体或植物根宏化石上的平坦不规则或方形斑块。所有的PbS都是晶体，无缺陷。Pb离子与溶解有机物和固体有机物的络合作用可能是导致PbS晶体数量和平衡形状较低的原因。铁是不存在的自生硫化物矿化，并出现完全作为有机结合的三价铁（Fe 3+），如穆斯堡尔谱。金属对有机质的不同亲和力增强了Zn和Cd以硫化物形式沉淀，而Pb和Fe则相反。我们的研究结果表明，人类活动导致的近地表层状金属硫化物积累在泥炭，污染的网站可以用于了解和重建古代矿床的成因和形成机制。
2022-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Large anharmonic effect and thermal expansion anisotropy of metal chalcogenides: The case of antimony sulfide
我们推导出一个紧凑的矩阵表达式的线性热膨胀系数（TEC）的一般正交系统，它涉及的弹性性能和集成量的基础上变形和模式相关的Gruneisen参数和模式相关的热容。密度的Gruneisen参数$Γ(ν)$作为频率的函数$ν$，加权的声子模式的数量，被引入，并发现是有见地的解释TEC的结果。使用密度泛函微扰理论和Gruneisen形式主义的热膨胀，我们说明了这种方法的一般用途，通过计算的线性和体积TEC的低对称性正交化合物硫化锑（Sb 2S 3），化合物属于一大类的技术和根本上重要的材料。尽管在所有三个晶体方向上的变形都发现了负的Gruneisen参数，但$Γ(ν)$数据排除了在所有温度下出现负TEC的可能性。Sb_2S_3表现出大的热膨胀各向异性，在高温下$b$方向的TEC可高达$13\times 10^{-6}$ ~（1/K），分别比$c$和$a$方向的TEC大2倍和7倍。我们的工作提出了一个通用的和实用的第一性原理方法来计算其他复杂的低对称性系统的热性质。
2015-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Stability Study of Transition Metal Perovskite Sulfides
过渡金属钙钛矿硫族化合物是一类功能性丰富的材料，作为可再生能源应用的候选材料越来越受到关注。过氧化氢氧化物被认为是优良的n型热电材料。与氧化物相比，硫属化合物具有更好的热电性能，如更低的晶格热导率和更小的带隙，使它们成为高温热电材料的候选者。因此，有必要详细研究这些材料的热性能，特别是热稳定性，以评估其潜力。本文报道了五种化合物α-SrZrS $_3$，β-SrZrS $_3$，BaZrS $_3$，Ba $_2$ ZrS $_4$，Ba $_3$ Zr $_2$ S $_7$的合成及热稳定性研究。这些材料涵盖了几种结构类型，包括扭曲的钙钛矿，针状和Ruddlesden-Popper相。差示扫描量热仪和热重分析测量在高达1200°C的空气中进行。结构和化学表征，如X-射线衍射，拉曼光谱，和能量色散分析X-射线光谱进行所有的样品之前和之后的热处理，以了解氧化过程。我们的研究表明，钙钛矿硫族化合物在空气中具有优异的热稳定性，至少高达600°C。
2018-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Nanocrystals Heterostructures based on Halide Perovskites and Metal Sulfides
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；Università di Genova（热那亚大学）；Universidade de Vigo（维戈大学）；BCMaterials, Basque Center for Materials, Applications, and Nanostructures, UPV/EHU Science Park（巴斯克材料、应用和纳米结构中心，巴斯克国立科技大学科学园）；Ikerbasque Basque Foundation for Science Bilbao（毕尔巴鄂巴斯克科学基金会）
通过Mn²+和硫源调控，制备了基于卤化物钙钛矿和金属硫化物的异质结构纳米晶体，并实现了离子交换制备第二代异质结构。
2025-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Surface Restructuring of Nickel Sulfide Generates Optimally-Coordinated Active Sites for ORR Catalysis
已经发现第一行过渡金属氧化物和硫属化物对于水和O $_2$的相互转化的性能与基于贵金属的催化剂的性能相当。第一行过渡金属离子的高不稳定性导致催化条件下的表面动力学，并导致活性位点结构不同于本体晶格的表面终止所预期的那些。虽然这些表面转化已经在许多金属氧化物上得到了很好的表征，但在电催化条件下较重的硫属化物的表面动力学在很大程度上是未知的。我们最近报道了方沸石Ni $_3$ S $_2$体相支持在良性水性条件下的有效ORR催化，并对电解质阴离子如使Pt中毒的磷酸盐表现出优异的耐受性。在这里，我们结合电化学，表面光谱和高分辨率显微镜表征的表面动力学镍$_3$ S $_2$ ORR催化条件下。我们发现，镍$_3$ S $_2$进行自限性氧化表面重组，形成约2 nm的非晶表面膜保形涂层的镍$_3$ S $_2$微晶。表面膜具有标称NiS化学计量比，并且对于ORR催化具有高活性。使用DFT计算，我们表明，在一级近似下，硫化镍的催化活性是由Ni-S配位数在表面暴露的网站通过一个简单的几何描述符。特别是，我们发现，在表面重组过程中动态形成的非晶NiS表面上的表面位点提供了一个最佳的充满活力的景观ORR催化。这项工作提供了一个系统的框架，表征丰富的表面化学的金属硫族化合物，并提供了原则，为发展更广泛的理解介导的无定形材料的电催化。
2017-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Pressure tuning the lattice and optical response of silver sulfide
二元过渡金属硫属化合物由于其独特的结构和电子性质而受到人们的广泛关注。高压是改变硫化银晶体结构和电子结构的有力工具，本文利用金刚石压砧装置，通过X射线衍射（XRD）和红外光谱（IR）研究了硫化银（Ag 2S）在高压下的原位结构和光学行为。在压缩时，Ag 2S经历从单斜晶系到正交晶系的结构对称化，通过一系列与晶格收缩相结合的结构转变，由角度从99度减小到90度表示。红外透射率和反射率的测量表明，压力有效地调谐半导体Ag 2S到金属在~ 22 GPa。红外反射率的Drude模型分析表明，光学电导率的演变显着，达到最高的电导率在~ 40 GPa。我们的研究结果突出了压力在调整银chacogenides的结构和电子状态的戏剧性作用。
2016-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The catalytic activity of gold/cadmium sulfide (Au/CdS) nanocrystals
半导体纳米晶体（NC）是未来光电器件和其他能量收集应用的基石。虽然能源需求一直在增加，但能源正在减少。氢气是一种绿色能源，用于航天飞机和其他交通工具。使用半导体如TiO 2的氢生产受到若干限制，因此，需要用于氢生产的替代技术。最近，已经研究了使用不同纳米结构的催化剂。1 -6在该项目中，我们研究了金/硫化镉（Au/CdS）NCs将质子定性还原为氢气的催化活性。由于等离子体共振，Au/CdS纳米粒子吸收大量可见光光子并产生电子空穴对。激发态电子迁移到催化剂上，质子被还原，而纳米碳表面上的配体取代空穴。因此，由于从金属到半导体材料的能量转移，发生了相变。使用Au/CdS金属半导体NC的制氢比使用CdS半导体NC的制氢更有效。
2015-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced superconductivity in palladium sulfide
在42.3GPa的高压下，对PdS进行了电阻率、霍尔系数、拉曼散射和X射线衍射的测量。随着压力的增加，观察到超导性伴随着结构相变在19.5 GPa左右。在正常状态下观察到的半导体和金属相的共存检查由拉曼散射和X射线衍射之间的19.5和29.5 GPa。在此之后，只有金属正常状态保持几乎恒定的超导转变温度。超导转变温度和载流子浓度随压力的类似演化支持了该材料中声子介导的超导性。这些结果突出了压力在从这些窄带隙半导体诱导超导性中所起的重要作用。
2018-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
MSene: A new large family of two-dimensional transition metal sulfide with MXene structure
本文理论预测了具有MXene结构的二维过渡金属硫化物MSene大家族，包含多种超导、拓扑、电荷密度波和磁性材料，为研究多种量子序的竞争与共存提供了新平台。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Prediction of pressure-induced stabilization of noble-gas-atom compounds with alkali oxides and alkali sulfides
立方反萤石结构包括阴离子的面心立方亚晶格，阳离子在四面体位点上。反萤石结构中的空隙对Li2O的超离子性至关重要，也可能充当原子陷阱。客体原子和小分子在主体结构的空隙内的捕获导致形成所谓的笼形化合物。在这里，我们调查的可能性，捕获氦或更大的氖客体原子在碱金属氧化物和硫化物结构内的压力。我们在非常低的压力下发现了稳定的氦和含氦化合物。这些结构通过在反萤石结构内掺入氦或氖原子而减少体积来稳定。我们预测NeCs2S在常压下是稳定的。我们的研究提出了一类新的碱金属氧化物和硫化物材料，其中含有惰性气体原子，可能对气体储存有用。
2019-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Grayscale Electron Beam Lithography Direct Patterned Antimony Sulfide
本文提出结合灰度电子束光刻与直接成形的方法，利用遗传算法和传输矩阵法优化折射率，首次单步制备出自由形态硫化锑4级菲涅耳波带片与超透镜。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coordination-Resolved Surrogate Models for Thermodynamic Stability, Band Gaps, and Magnetic Moments of Spinel Oxides, Sulfides, and Selenides
Sidi Mohamed Ben Abdellah University（西迪穆罕默德·本阿卜拉大学）
研究尖晶石化合物相关性质，通过从材料项目挑选条目训练树集成替代模型预测多种性质，经多次分组留出法测试，冠军模型在形成能等方面有一定误差水平，带隙回归有负面结果，还通过SHAP归因等分析了模型与性质的联系。
2026-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Highly Rectifying Cubic Copper Iron Sulfides p-n Junction Diode Fabricated by Anodic Oxidation
Kyushu University（九州大学）
本研究通过阳极氧化法制备了立方Cu4Fe5S8 p-n结二极管，实现高达10^6的整流比和15 A cm^-2的正向电流密度，展示了低成本湿法工艺在半导体制造中的潜力。
2025-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Optical Properties of Layered Germanium Sulfide
过渡金属二硫属化合物和黑磷等二维层状材料在基础物理和器件应用方面引起了广泛的兴趣。在各向异性层状2D材料中建立新的功能是一个具有挑战性但有价值的前沿，因为它们具有显着的光学特性和新器件的前景。在这里，我们报告的各向异性光学性能的层状2D硫化锗（GeS）的单硫族化物。三个拉曼散射峰对应的B3g，A1g，和A2g模式具有很强的偏振依赖性，证明了偏振拉曼光谱作为一种有效的方法来识别各向异性层状GeS的晶体取向。光致发光（PL）观察到的峰值在1.66 eV左右，起源于直接在室温下的GeS的光学跃迁。此外，对偏振相关的光致发光和吸收特性的测定揭示了GeS带边附近的各向异性光学跃迁，这也得到了密度泛函理论计算的支持.这种各向异性层状GeS为发现新的物理现象提供了机会，并将发现利用其各向异性特性的应用。
2016-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Blocking of iron magnetic moments and Spin density wave in FeTi2S4 and Fe2TiS4
用粉末X射线衍射Rietveld精修法和57 Fe穆斯堡尔谱变温研究了铁钛硫化物FeTi_2S_4和Fe_2 Ti_2S_4的结构和磁性。这两种硫化物具有相同的晶体相，基于单斜Cr 3S 4型结构，并且原子坐标不同; FeTi 2S 4保留了为Cr 3S 4相提出的理想原子位置，而在Fe 2 TiS 4中，金属从理想位置的位移是明显的。穆斯堡尔谱揭示了不同的磁行为;在FeTi_2S_4中，在Tc = 145 K时存在从顺磁有序到磁有序的转变，如果与先前报道的铁的磁矩值相比，基于由源自3d Ti原子的自旋密度波（SDW）阻挡Fe局域磁矩来解释该行为。在Fe_2 TiS_4中，在Tc = 290 K时发生顺磁性向（SDW）的转变，SDW在Fe和Ti金属中均通过[101]晶面扩展，并在TIC = 255 K时发生一级转变，即从无公度SDW（ISWD）向公度SDW（CSDW）转变。两种硫化物的磁行为与晶胞中原子的位置有关。
2018-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Textured growth and electrical characterization of Zinc Sulfide on back-end-of-the-line (BEOL) compatible substrates
本文研究在后道工艺兼容衬底上低温生长硫化锌薄膜，采用脉冲激光沉积实现织构化晶体生长，并通过电学表征证明其低漏电流和高本征性，为BEOL三维集成提供潜在p型宽带隙半导体材料。
2025-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
An Environment-dependent Semi-Empirical Tight Binding Model Suitable for Electron Transport in Bulk Metals, Metal Alloys, Metallic Interfaces and Metallic Nanostructures II - Effect of Confinement and Homogeneous Strain on Cu Conductance
在第一部分中开发的半经验TB模型适用于当前相关的金属运输问题的第二部分。系统地研究了量子限制、输运取向和均匀应变对铜电子输运性质的影响。结果发现，从体到纳米线边界条件的量子限制导致Cu沿不同输运方向的电导显著各向异性。压缩均匀应变被发现，以降低电阻率，通过增加导电模式的密度在铜。铜纳米线中的[110]输运取向被发现是最有利于减轻电导率退化，因为它显示出最小的电导减少与限制和最有利的响应压缩应变。
2013-11-24 cond-mat.mtrl-sci
In-plane anisotropic quantum confinement effect in ultrasmall SnS sheets
黑磷（BP）类似物硫化锡（II）（SnS）最近由于其高度各向异性响应而成为电子器件的有吸引力的构建块。二维（2D）SnS已经显示出在光学和电学性质方面的面内各向异性。然而，生长超小结构的SnS的限制阻碍了低维各向异性行为的实验探索。在这里，我们提出了一个优雅的方法来合成高度结晶的纳米尺寸的SnS片。超小的SnS表现出两个不同的谷沿扶手椅和锯齿形方向，由于在平面内的结构各向异性像散装SnS。我们发现，在这样的SnS纳米片点，对应于两个谷的带隙增加，由于量子限制效应。我们特别观察到，SnS量子点（QD）显示出依赖于激发能的光致发光（PL），它起源于两个非简并谷。我们的工作可能开辟一条途径，以显示SnS量子点的电子和光电子学的新功能的潜力。
2021-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tuning Fermi-surface properties through quantum confinement in metallic meta-lattices: New metals from old atoms
我们描述了一类新的纳米级结构的金属，其中量子限制的影响与分散的金属电子状态相结合，以诱导修改的基本低能量的三维金属的微观性质：状态的密度，费米速度的分布，和集体的电子响应。
2000-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A systematic investigation of thermal conductivities of transition metal dichalcogenides
对MoS_2和WS_2的热导率进行了实验和理论研究，但结果并不一致。本文采用基于第一性原理的Boltzmann输运方程，系统研究了12种过渡金属二硫属化物（TMDs）MX2（M = Cr，Mo，W; X = O，S，Se，Te）的热输运性质。在精确考虑了尺寸效应和边界散射后，我们发现我们的计算结果与以前的实验结果吻合得很好。此外，不同的输运性质的TMD被揭示，并观察到一个异常的热导率对原子质量的依赖性。在大多数MX2结构中，热导率随着M或X原子质量的增加而减小。然而，硫化物MS 2和硒化物MSe 2的热导率随着M从Cr到Mo到W的变化而增加，这与我们传统的理解相矛盾。详细的计算表明，这种反常趋势是由于声子弛豫时间的迅速增加所致。本研究为热传导机制的研究提供了重要的数据和有效的机制。
2016-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Layering at liquid metal surfaces and interfaces: Friedel oscillations and confinement effects
采用第一性原理分子动力学模拟对钠的液体表面和液固界面结构进行了研究。在自由表面的电子电荷密度中的弗里德尔振荡被发现在固体到液体的熔化过渡中持续存在，具有小但独特的电子分层，该电子分层保持与原子位置解耦。在液体表面和液-固界面处都观察到强离子分层，尽管在后一种情况下没有Friedel振荡或配位不足的原子。在这些软或硬边界的约束效应驱动原子进入准紧密堆积层;即使对于这种原型自由电子金属，弗里德尔振荡也与有序无关。
2005-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Confinement Induced Metal-Insulator Transition in Strongly Correlated Quantum Wells of SrVO$_3$ Superlattice
采用动力学平均场论（DMFT）和密度泛函理论（DFT+DMFT）研究了强关联$3d$电子在量子限制下的金属-绝缘体跃迁（MIT）.我们揭示了新的光的微观机制的MIT和先前报道的异常子带质量增强，这两者都出现作为一个直接后果的V $xz(yz)$状态的量化SrVO $_3$层。因此，我们表明，量子限制可以灵敏地调整电子相关的强度，从而将这种方法应用于其他相关材料。
2020-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Confinement-Induced Isosymmetric Metal-Insulator Transition in Ultrathin Epitaxial V2O3 Films
本研究通过氧气辅助分子束外延制备出单胞厚度的高质量外延超薄V2O3薄膜，证实维度限域可诱导等结构Mott-Hubbard型金属-绝缘体转变，且限域等效于面外应力，为调控关联氧化物晶格与电子性质提供了新途径。
2023-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-induced insulator-metal transition in two-dimensional Mott insulator NiPS3
采用电阻（R）和X射线衍射（XRD）测量方法，在准单轴条件下原位研究了层状磁性镍磷三硫化物NiPS 3的压致绝缘体-金属转变（IMT）。这种缓慢的转变发生在35 GPa。传输测量表明，在最低测量温度（~ 2 K）下没有超导性的证据。这里提出的结构结果不同于早期的原位工作，样品进行不同的压力状态，这表明在NiPS 3的相稳定性字段是高度依赖于应变。有人建议，仔细控制的应变是必不可少的，当研究层状范德华固体的电子和磁性。
2021-08-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Light Confinement by a Cylindric Metallic Waveguide in Dense Buffer Gas Environment
本文报道了在230 bar的氩缓冲气体中的铷蒸气系统中实现金属微管的实验。高的缓冲气体压力导致几纳米的宽的压力加宽的线宽，插入在尖锐的原子物理学光谱和固态系统的能带结构之间。在高压缓冲气体系统中插入管状金属波导结构，可在1 mm的导光长度内增强原子-光相互作用，为非线性光学实验和原子-光极化激元凝聚研究提供了新的途径.
2012-01-02 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Tailoring the height of ultrathin PbS nanosheets and their application as field-effect transistors
二维、溶液可加工的半导体材料预期用于低成本电子应用，例如晶体管和太阳能电池。在这里，硫化铅纳米片与几个微米的横向尺寸的合成，它示出了它们的高度可以通过配体浓度的变化来调整。由于纳米片的高度在2至大于20 nm之间的可调节性，载流子被限制，这对其电子性质具有决定性影响。这通过它们在场效应晶体管中用作导电沟道来证明。实验表明，在电流，开/关比，和亚阈值摆幅方面的性能是可调的在一个大的范围内。
2015-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure, site selectivity, and electronic structure of layered chalcogenide LaOBiPbS3
利用中子衍射和同步辐射X射线衍射研究了LaOBiPbS_3的晶体结构。从结构的细化，我们发现，这两个金属网站，占据Bi和Pb，不同的硫原子包围。计算的键价总和表明，一个金属网站是近三价和其他近二价。中子衍射也揭示了在LaOBiPbS3结构中Bi和Pb的位置选择性。这些结果表明，LaOBiPbS3的晶体结构可以看作是岩盐型富Pb硫化物层和LaOBiS2型富Bi层的交替叠加。通过对理想（LaOBiS2）（PbS）体系能带的计算，发现PbS层的S带与BiS面的Bi带在费米能级附近发生杂化，导致了与LaOBiS2不同的电子特性.堆叠岩盐型硫化物（硫属化物）层和基于BiS2的层状结构可能是探索新的基于BiS2的层状化合物、奇异的二维电子态或新功能的新策略。
2017-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Confinement-induced metal-to-insulator transition in strained LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ superlattices
使用密度泛函理论计算包括Hubbard $U$项，我们探讨了应变和约束的影响，对电子基态的超晶格包含带绝缘体LaAlO $_3$和相关的金属LaNiO $_3$。除了在顶端氧的空穴的抑制，一个中心特征是在单晶胞超晶格中对应变的不对称响应：对于拉伸应变，带隙由于在具有1.45 $μ_{\rm B}$和0.71 $μ_{\rm B}$的两个不同磁矩的Ni位点处的电荷交换而打开。在压缩应变下，由于$d_{3z^2-r^2}$带通过半金属状态重叠，电荷分离几乎被淬灭，带隙塌陷。电子行为的这种不对称性与在拉伸和压缩应变下八面体扭曲和旋转的差异有关。随着（LaAlOPDMATHABMN）$_n$ /（$_3$）$_n$超晶格的厚度从$n=1$增加到$n=3$，配体空穴密度和金属态迅速恢复。
2012-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On the Balance of Intercalation and Conversion Reactions in Battery Cathodes
我们提出了一个热力学分析的嵌入和转换反应在电池阴极的驱动力在一系列可能的工作离子，过渡金属，和阴离子化学。利用这一系列结果，我们分析了多晶型选择以及化学组成对主阴极支持插层反应能力的重要性。我们发现，高能量带电的多晶型物在氧化物中的可及性通常导致更大的嵌入电压，有利于嵌入反应，而硫化物和硒化物倾向于有利于转化反应。此外，我们观察到，含铬阴极有利于嵌入更强烈地比那些与其他过渡金属。最后，我们得出结论，过渡金属的双电子还原（如可能与$2+$离子的嵌入）将有利于我们研究的组合物中的转化反应。
2018-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Electron Confinement-Induced Plasmonic Breakdown in Metals
本文实验证实了超薄氮化铪中因电子限制导致等离激元共振击穿及光致金属-绝缘体转变，为跨维度基础物理与新型光子器件提供了新途径。
2024-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical Limiting and Theoretical Modelling of Layered Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets
采用Z扫描技术，在1064 nm和532 nm的ns脉冲激光作用下，研究了过渡金属二硫属化物（TMDC）纳米片（包括MoS2、MoSe2、WS2和WSe2）分散体的非线性光学性质。结果表明，TMDC分散体在1064 nm处由于非线性散射而表现出显著的光限幅响应，与532 nm处的饱和吸收和非线性散射的组合效应形成对比。在近红外波段，硒化合物比硫化物具有更好的光限幅性能。提出了一种基于液体分散体系的理论模型来估计纳米片分散体的数密度、入射激光能量密度与激光产生的微气泡的尺寸之间的关系，以及因此在TMDC分散体中Mie散射诱导的宽带光限幅行为。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhancement of superconducting transition temperature and exotic stoichiometries in Lu-S system under high pressure
通过晶体结构预测与从头计算，研究了0-200 GPa下Lu-S体系的超导性质，预测14种新结构，发现富S结构具有较高超导转变温度（最高25.86 K），并揭示超导与拓扑性质共存现象。
2023-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Achieving Minimal Heat Conductivity by Ballistic Confinement in Phononic Metalattices
控制半导体的热导率在优化热电和声子器件的性能方面具有实际意义。在半导体中插入纳米尺寸的夹杂物是实现这种控制的有效手段;已经提出，使用这种方法可以将硅的热导率降低到1 W/m/K，并且对于夹杂物的某些最佳尺寸，热导率将达到最小值。然而，这一设计规则的实际验证是有限的。在这项工作中，我们解决这个问题，通过研究硅金属晶格的热性能，包括一个周期性分布的球形夹杂物的半径从7到30 nm，嵌入到硅。实验测量证实，硅金属晶格的热导率对于二氧化硅夹杂物低至1 W/m/K，并且对于具有空孔的硅金属晶格，该值可以进一步降低至0.16 W/m/K。弹道声子输运的一个详细的模型表明，这种热导率接近于通过调整周期性不均匀性的半径和间距所能达到的最低值。这项研究是阐明硅和其他半导体纳米级弹道热传输的标度定律的重要一步。
2020-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Turning non-superconducting elements into superconductors by quantum confinement and proximity
University of Göttingen（哥廷根大学）
研究通过量子限制和近邻效应诱导非超导金属超导性，建立统一框架并计算临界温度与薄膜厚度的关系，发现超导性仅在特定条件下出现。
2026-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
GeP3: A small indirect band gap 2D crystal with high carrier mobility and strong interlayer quantum confinement
我们提出了一个二维的晶体，具有低的间接带隙0.55 eV（单层）和0.43 eV（双层）和高载流子迁移率类似的磷烯：GeP 3。GeP 3具有稳定的三维层状体对应物，其是金属的，并且自1970年以来从实验中已知。它有一个小的分裂能量，这表明剥离散装材料作为可行的手段，用于制备单层和少层材料。该材料显示出强烈的层间量子限制效应，导致带隙从单层减小到双层，然后到双层和三层之间的半导体-金属过渡。在双轴应变下，间接带隙可以转变为直接带隙。预测单层和双层在~600至1400 nm的光谱范围内具有明显的光吸收，并有望在光化学中应用。
2017-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Confinement in metal-organic frameworks as a route to harnessing liquid barocalorics in the solid-state
University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Diamond Light Source（钻石光源）
通过将固-液巴卡罗热材料硬脂酸限制在功能化MOF的纳米孔中，实现了固态材料中巨巴卡罗热效应的保留与主动调控，为固态液态巴卡罗热材料的应用提供了新途径。
2025-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Near-field infrared nanospectroscopy reveals guest confinement in metal-organic framework single crystals
金属有机框架（MOFs）可以为分子客体包封提供特殊的孔隙率，用于传感、气体储存、药物递送和光电子学中的紧急应用。然而，实现这些应用程序的核心是成功地将功能性客人限制在主机框架内。在这里，我们证明，第一次，散射型扫描近场光学显微镜（S-SNOM）和纳米傅里叶变换红外（nanoFTIR）光谱的可行性，在音乐会与密度泛函理论（DFT）计算，以揭示振动特性的来宾@MOF系统。通过探测单个MOF晶体，我们确定了局部分子的振动，从而为纳米级的主客体相互作用提供了新的线索。我们的策略不仅证实了在单晶中的多孔主体框架中成功封装发光客体分子，而且进一步为纳米尺度分辨的物理和化学鉴定提供了一种新的方法，用于广泛的框架材料和设计师多孔系统的高级应用。
2021-01-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Prediction of new superconducting bilayers heterostructures using quantum confinement and proximity effects
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)（国立核研究大学莫斯科工程物理学院）；University of Milan（米兰大学）；University of Göttingen（哥廷根大学）
研究通过理论分析量子限制与近邻效应在金属异质结构中的协同作用，发现其能显著提升超导临界温度，预测非传统超导材料的超导性。
2026-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Atomically-precise synthesis and simultaneous integration of 2D transition metal dichalcogenides enabled by nano-confinement
Beijing National Center for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；Institute of Technology for Carbon Neutrality, Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所）；Frontier Institute of Science and Technology, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学前沿科学中心）；Department of Engineering Mechanics and Center for Nano and Micro Mechanics, Tsinghua University（清华大学工程力学系微纳力学与微系统教育部重点实验室）；Faculty of Materials Science and Energy Engineering, Shenzhen University of Advanced Technology（深圳先进材料能源学院）
本研究通过纳米限制环境实现了二维过渡金属二硫化物的原子级精确合成与同时集成，展示了其在先进应用中的潜力。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Nanoscale Confinement on the β-αPhase Transition in Ag2Se
利用介孔二氧化硅研究了硒化银的限制作用。X射线衍射和电子显微镜的结果表明，受限的材料仍然表现出类似于在体晶态中发生的β到α转变，但转变温度显著取决于受限条件。减小孔径导致转变温度的增加，这与在几种金属和有机材料中观察到的熔点的行为相反。另一方面，在自由颗粒中，没有观察到粒径依赖性，粒径低至4 nm。
2007-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Direct momentum-resolved observation of one-dimensional confinement of externally doped electrons within a single subnanometre-scale wire
在纳米线的能带工程中，在最终精细尺度上的前沿研究与基于纳米线的器件的最小尺度有关。在亚纳米尺度的基本问题是角分辨光电子能谱（ARPES）是否可以用来直接测量的动量分辨的电子结构的单根导线，因为与组装成一个有序的阵列，这样的测量单根导线的困难。在这里，我们证明了一维（1D）的电子，这是从外部掺杂剂转移，在一个单一的亚纳米尺度线（subnanowires）可以直接测量使用ARPES。使用两种不同的金亚纳米线获得了1D电子约束的令人信服的证据，这些亚纳米线具有在阶梯硅模板Si（553）上交替和自发有序的特征性单个金属带。贵金属原子在室温下吸附到金亚纳米线上，同时保持线的整体结构。只有一种类型的金亚纳米线可以控制使用外部贵金属掺杂剂，而不改变其他类型的金亚纳米线的金属带。这一结果得到了扫描隧道显微镜实验和第一性原理计算的证实。选择性控制清楚地表明，外部掺杂的电子可以被限制在一个单一的金亚纳米线。这一实验证据被用来进一步研究的影响，由外部掺杂剂诱导的单亚纳米线上使用ARPES的无序。
2015-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum confinement : A route to enhance the Curie temperature of Mn doped GaAs
用多带哈伯德模型研究了Mn掺杂GaAs和GAN的电子结构。通过Mn d态的定位，发现Mn掺杂的GaAs属于Zaanen-Sawatzky-Allen相图及其变体的p-d金属区，而GAN中的Mn掺杂属于共价绝缘体区。它们在相图中的位置也决定了它们在量子限制下的行为，这将增加电荷转移能量。Mn掺杂GaAs的铁磁稳定性，我们发现，增加与限制，因此提供了一个更高的铁磁转变温度的路线。
2016-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Competing itinerant and localized states in strongly correlated BaVS$_3$
研究了准低维硫化钒\bavs 3在磁有序温度以上不同相的电子结构。利用密度泛函理论及其与动力学平均场论的结合，我们跟踪了相关低能电子态在冷却过程中的演化。因此，我们在第一次结构转变后从室温六方相到正交相的金属状态下进行，并在金属-绝缘体转变下方以单斜绝缘相结束。由于低对称性和预期的站点间的相关性，后一阶段内的细胞动力学平均场论治疗。一般讨论如何有趣的能带结构和强关联效应之间的相互作用，导致稳定的各种电子相随温度降低。
2007-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Metal-insulator transition in CaVO$_3$ thin films: interplay between epitaxial strain, dimensional confinement, and surface effects
本文利用密度泛函理论和动态平均场论（DFT+DMFT）研究了$_3$薄膜金属-绝缘体相变（MIT）的多个调控参数。我们专注于分离基板引起的外延应变从那些相关的薄膜厚度减少的影响。我们表明，约3-4%的拉伸外延应变是足够的诱导过渡到一个顺磁莫特绝缘相。这对应于可以在SrTiO $_3$衬底上实现的应变水平。使用独立的平板模型，我们然后证明，减少膜厚度也可以导致MIT在CaVO $_3$，然而，只有厚度小于4钙钛矿单位。我们的计算表明，MIT在这样的超薄膜的结果主要来自表面诱导的晶体场分裂之间的$t_{2g}$ -轨道，有利于形成轨道极化的莫特绝缘体。这种表面诱导的晶场分裂与拉伸外延应变引起的晶场分裂是同一类型的，因此这两种效应也可以合作。此外，我们的计算证实了在膜表面的相关效应的增强，导致在最外层的准粒子的光谱重量减少，而批量样的性能恢复在只有几层远离表面。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stability, efficiency, and mechanism of n-type doping by hydrogen adatoms in two-dimensional transition metal dichalcogenides
单层和少层过渡金属二硫属化物（TMDC）为电子和光电子器件提供了理想的二维半导体材料。对于TMDC上的电子器件，必须掺入在图案化掺杂后位置稳定的n型和/或p型掺杂剂。在这里，我们通过第一性原理计算研究TMDC（MX 2，M = Mo、W，X = S、Se、Te）纳米片的氢掺杂，以解决扩散和掺杂性质。我们发现，吸附在TMDC中的氢原子在能量上最稳定的间隙网站上的Mo或W平面上，并有大量的能量障碍，对扩散的硫化物，硒化物，碲化物的顺序增加。氢原子位于Mo或W平面上最稳定的间隙位置，以每个氢原子一个电子的极高速率在导带中产生电子，带隙内没有任何明显的缺陷态。我们分析了掺杂剂周围的化学键合特性和这种高效率电子掺杂的机理。我们还考虑了氢分子和Te空位的性质进行比较。我们的工作表明氢掺杂是在TMDCs上开发高度集成电子器件的有希望的途径
2019-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Near-infrared optical properties and proposed phase-change usefulness of transition metal disulfides
光子集成电路的发展将受益于更广泛的材料选择，可以强有力地控制近红外（NIR）光。过渡金属二硫属化合物（TMD）在可见光电子学领域有着广泛的应用前景，但其近红外光谱特性研究较少。光学常数的测量是确定TMD在近红外光子学中应用的首要步骤。在这里，我们测量复杂的光学常数选择硫化物TMD（块状晶体的MoS2，TiS2和ZrS2）通过光谱椭圆偏振法在可见光到近红外范围内。通过Mueller矩阵测量和广义椭圆偏振测量，我们明确地测量普通光轴的方向。我们支持我们的测量与密度泛函理论（DFT）计算，这与我们的测量和预测巨双折射。我们进一步提出，TMD可以找到使用的光子相变材料，通过设计合金，在竞争晶体结构之间的相边界的相邻，实现马氏体（即位移，顺序顺序）开关。
2019-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Core-Shell Confinement Blocks Hydride Formation: The Impact of Surface Oxides on Hydrogen Sorption in Nanoporous FeTi
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）；Erich Schmid Institute of Materials Science, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院埃里希·施密德材料科学研究所）；Foundation for Research and Technology – Hellas（希腊研究与技术基金会）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Helmholtz-Zentrum Hereon（亥姆霍兹海雷恩中心）
针对FeTi储氢材料活化难、动力学慢等问题，提出制备纳米多孔FeTi并建立分析模型，发现表面氧化物约束引起的弹性应力影响氢吸附压力和滞后，为高效储氢奠定基础。
2025-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Mott Criticality as the Confinement Transition of a Pseudogap-Mott Metal
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；The Institute of Mathematical Sciences, HBNI（数学科学研究所，HBNI）；National Institute of Science, Education and Research, HBNI（国家科学、教育和研究学院，HBNI）；Jawaharlal Nehru Center for Advanced Scientific Research（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
研究揭示伪隙相作为莫特金属与绝缘体转变的临界点，通过强关联晶格模型和Kondo物理揭示非费米液体特性及电子散射率异常缩放。
2025-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Computational methods for creation materials with required composition and structure
现代工业中最重要和最复杂的问题之一是获得具有所需化学成分、结构和机械物理性能的材料。解决这个问题需要花费大量的时间和费用，并且得到的结果可能远离最优解。在不同工艺过程中获得的材料的组成和性能的预测和优化领域特别有前途。一些结果是从焊接熔池的形成过程的建模、从焊接金属转变的建模获得的。通过对焊接、铸造等高温过程物理化学参数的研究，以及合金过渡动力学模型的建立，取得了重要的成果。通过确定焊缝金属的化学成分的动力学模型已经开发。基于这个模型，我们描述了合金元素之间的转移渣，这是残留在焊缝上的焊剂主要由混合金属氧化物，硫化物和氮化物，在电弧焊过程中的金属。该模型考虑了实际的焊接工艺参数，如电压，电流，移动速度，和焊缝准备的几何形状，并进行了实验测试。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-confinement and Structural Anisotropy result in Electrically-Tunable Dirac Cone in Few-layer Black Phosphorous
众所周知，2D材料由于量子限制而表现出有趣的现象。在这里，我们表明，量子限制，加上结构各向异性，导致在二维黑磷电场可调狄拉克锥。利用密度泛函理论计算发现，垂直于二维黑磷薄膜施加的电场E_ext，可以减小少层黑磷的直接带隙，导致在临界电场E_c处发生绝缘体-金属转变。当黑磷膜足够薄时，增大E_ext，使之超过E_c，可以在系统中诱导出狄拉克锥。电场强度可以调节狄拉克锥的位置和狄拉克-费米速度，后者的大小与石墨烯中的相似。我们表明，狄拉克锥产生于各向异性之间的相互作用项的前沿轨道，空间上分离，由于所施加的字段，在不同的一半的2D板。当这种相互作用项变得非常小，较厚的膜，狄拉克锥不再可以诱导。自旋-轨道耦合可以在一定的电场下使狄拉克锥产生间隙;然而，场强的进一步增加会减小自旋-轨道诱导的间隙，最终导致拓扑绝缘体到狄拉克半金属的转变。
2015-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Transverse Quantum Confinement in Metal Nanofilms: Optical Spectra
我们报告的光学吸收和光致发光光谱的Au，Fe，Co和Ni多晶纳米薄膜在紫外-可见-近红外范围内，具有离散的频带产生的横向量子限制。膜厚度范围为1.1至15.6 nm，取决于材料。通过溅射和热蒸发将膜沉积在熔融石英基底上，其中Fe、Co和Ni由沉积在顶部的SiO2膜保护。结果被解释内的颗粒在一个盒子模型，与盒子宽度等于质量厚度的纳米膜。横向量子化的能级和跃迁能与薄膜厚度的平方成反比。以自由电子的质量为单位，有效电子质量的计算值为0.93（Au）、0.027（Fe）、0.21（Co）和0.16（Ni），与膜厚无关。有效质量值的不确定性是ca。2.5%，通过膜厚度校准确定。第二个模型参数HOMO的量子数n在Au（5）和Fe（6）中与膜厚无关，在Co（7 ~ 9）和Ni（7 ~ 11）中随膜厚增加而增加。在吸光度中观察到的跃迁都开始于能级n，对应于Δn =+1，+2，+3等。光致发光带表现出大的斯托克斯位移，随着激发能的增加而向更高的能量移动。光致发光量子产率随激发能线性增长，显示出多激子产生的证据。原型Fe-SnO 2纳米薄膜光伏电池在77 K下表现出至少90%的光电子量子产率。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring the third dimension in quantum confinement of surface electrons
针对二维金属有机多孔网络表面电子量子限制仅关注横向势的局限，本研究以Cu(111)上Cu-T4PT网络为例，揭示垂直势变化的关键作用，通过光谱技术发现镜像态势电子有效质量显著增加而Shockley态电子无变化，为纳米尺度量子态设计提供新方向。
2025-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
