Polarizability and impurity screening for phosphorene
利用磷烯的紧束缚哈密顿量，我们计算了零温（T = 0）下极化率的实部和相应的介电函数Re $[ε(\textbf{q},ω)]$，自由载流子密度为$10^{13}$ / $cm^2$ .我们目前的结果显示在不同方向的转移动量$\bf{q}$的介电函数的实部。当$q$大于费米动量$k_F$的两倍的特定值时，Re $[ε(\textbf{q},ω)]$变得强烈依赖于$\bf{q}$的方向。我们还讨论了室温（T = 300 K）下的情况。这些结果是类似的那些以前报道的其他作者，然后用来确定在磷烯附近的杂质的静电屏蔽。
2018-09-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Ab-initio self-energy corrections in systems with metallic screening
在计算金属电子能带的自能修正时，需要考虑带内效应对小q极限极化率的影响。当忽略时，如在半导体和绝缘体的标准GW代码中，在费米能量处会打开一个假能隙。系统的方法，包括带内的贡献的极化率存在，但需要一个计算密集的费米面积分。我们提出了一个数值上便宜和稳定的方法，根据适合的小q区域的极化率的幂展开。我们在均匀电子气和真实金属（如钠和铝）上进行了测试。
2007-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer interaction and electronic screening in multilayer graphene
石墨烯不寻常的输运性质是狄拉克点附近特殊能带结构的直接结果。我们确定的π带的形状和他们的特征分裂，并从一个纯的2D到准2D的行为1至4层的石墨烯角分辨光电发射的过渡。通过利用π能带对电子势的敏感性，我们通过与紧束缚计算的比较，推导出层间相互作用的层依赖载流子浓度、屏蔽长度和强度，从而全面描述多层石墨烯的电子结构。
2006-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Polarizability of Graphene with Spatial Dispersion
我们用不同的理论方法对石墨烯的电子极化率进行了详细的分析。从Kubo的线性响应形式出发，在无规相位近似下，给出了与频率和波矢相关的极化率的一般表达式。四种理论方法已经应用于单层石墨烯，它们的区别在于波函数的带重叠。通过与\textit{ab initio}计算结果的比较，讨论了文献中所用方法的有效性。结果表明，紧束缚方法与时间要求较高的\textit{ab initio}方法在计算石墨烯极化率方面具有很好的一致性。此外，由于石墨烯特殊的Dirac-cone能带结构，Dirac模型再现了能量小于\SI{3}{\electronvolt}的紧束缚方法的结果。对于掺杂的石墨烯，带内跃迁在低能量下占主导地位，并且可以通过二维电子气的Lindhard公式来描述。在零温和长波极限下，在弛豫时间近似下，所有理论方法都归结为长波解析公式，带内贡献与石墨烯的Drude极化率一致。电掺杂和温度的影响进行了讨论。该工作为石墨烯屏蔽效应的研究和应用提供了参考。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Screening and Collective Modes in Disordered Graphene Antidot Lattices
在$π$能带紧束缚模型下研究了石墨烯反点晶格的激发光谱和集体模.在无规相位近似下计算了动态极化率和介电函数。计算中考虑了几何无序和化学无序等不同类型无序的影响。我们强调了GAL相对于单层石墨烯（SLG）的主要差异。我们的研究结果表明，除了在掺杂样品中的体等离子体激元，带间等离子体激元出现在GAL。我们进一步表明，未掺杂和掺杂的GAL的静态屏蔽性能是定量不同的SLG。
2013-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Screening of Transition Metal-Based 2D Multilayer Kagome Materials via the "1 + 3" Design Strategy
本研究提出“1+3”设计策略，结合高通量筛选，从海量候选物中识别出6,379种新型二维多层Kagome材料，其中约三分之二具有良好平带特性，为二维Kagome材料设计提供新范式。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating $GW$-Based Energy Level Alignment Calculations for Molecule-Metal Interfaces Using a Substrate Screening Approach
在分子和金属之间形成的界面处的电子能级排列的物理学通常可以通过\emph{ab initio} $GW$方法准确地捕获。然而，对于典型界面的这种$GW$计算的计算成本是显著的，考虑到它们的大系统尺寸和化学复杂性。在过去，近似的自能校正，如从图像电荷模型与气相分子水平校正一起构建的那些，已被用来计算具有良好精度的水平对齐。然而，这些方法往往忽略了极化率的动力学效应，并需要定义一个图像平面。在这项工作中，我们提出了一个新的近似，使更有效的$GW$质量计算的接口，在那里我们大大简化了非相互作用的极化率，一个主要的瓶颈，大型异构系统的计算。这是通过首先计算界面的每个单独组分的非相互作用极化率来实现的，例如，分子和金属，而不使用大的超晶胞;然后使用折叠和空间截断技术来有效地组合这些量。总的来说，这种方法显著降低了传统的水平对准的$GW$计算的计算成本，而不牺牲精度。此外，这种方法捕捉动态和非局部极化效应，而不需要调用一个经典的图像电荷表达式或定义一个图像平面。我们证明了我们的方法，通过考虑一个模型系统的苯在相对较低的覆盖率在铝（111）表面。尽管该方法是为此类接口开发的，但它可以很容易地扩展到其他异构接口。
2019-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Screening and plasmons in pure and disordered single- and bilayer black phosphorus
在低能连续近似下，我们研究了无序单层和双层黑磷的集体等离子体激元激发和屏蔽。磷烯的动力学极化率计算使用紧束缚模型，适当占能带结构在较宽的能量范围内。电子-电子相互作用被认为是在随机相位近似。由于不同种类的障碍，如共振散射体和长程无序势的等离子体激元模式的阻尼进行了分析。我们进一步表明，施加垂直于双层磷烯的电场可以用来调整等离子体激元模式的色散。对于足够大的电场，双层BP进入一个拓扑相的特征等离子体光谱，这是在扶手椅方向的缺口。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electrical Detection of Self-Assembled Polyelectrolyte Multilayers by a Thin Film Resistor
利用SOI（silicon-on-insulator）薄膜电阻器观察了多层膜的形成。吸附到传感器表面的带电荷的聚电解质导致限定的电位偏移，其随着沉积的层数而减小。我们模拟的设备的响应，假设静电屏蔽的质子交换膜内的移动离子的电荷。的德拜屏蔽长度内的质子交换膜被发现是增加相对应的散装解决方案的值。此外，移动离子在体相和薄膜之间的分配被用来计算质子交换膜的介电常数和移动电荷的浓度。
2006-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exchange self-energy and vertex corrections to static screening in the two-dimensional electron gas
University of Maryland（马里兰大学）
该论文解析计算了二维电子气静态屏蔽的交换自能和顶点修正，发现其和有限并重整化Thomas-Fermi波矢，将Kohn扭结变为双侧峰，增强Friedel振荡，并讨论了对Kohn-Luttinger配对的影响。
2026-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magneto-electronic properties of multilayer black phosphorus
我们研究了在垂直磁场的存在下，黑磷多层膜中的二维电子气的电子性质，突出了平面各向异性对各种实验量，如交流磁导率，屏蔽，磁等离子体的作用。我们发现，在交流电导率的谐振结构表现出红移与掺杂的增加，由于带间耦合，$γ$。这是由于朗道能谱中与$n^2γ^2$（$n$是朗道指数）成比例的额外校正项，直到$γ$中的二阶。我们还发现，库仑相互作用导致高度各向异性的磁激子。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological flat bands in a family of multilayer graphene moiré lattices
本文提出由M层与N层Bernal堆叠石墨烯薄片构成的新型扭转多层石墨烯家族，通过电位移场分离局域于单层的拓扑平带，为调控关联与拓扑现象提供新平台。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Hot-Carrier Luminescence in Multilayer Reduced Graphene Oxide Nanospheres
我们报道了一种通过增强载流子散射而不是直接改变多层还原氧化石墨烯（rGO）纳米球中的能带结构来促进石墨烯材料中的光致发光发射的方法。我们有意地卷曲石墨烯层以形成纳米球，通过用球形聚合物模板还原氧化石墨烯来操纵载流子散射。这些纳米球产生热载流子发光，与平面纳米片相比，发射效率提高了十倍以上。随着激发功率的增加，纳米球的热载流子发光表现出异常的光谱红移，其动力学特征与增强的电子-声子耦合有关。这些实验结果可以通过考虑屏蔽库仑相互作用得到很好的理解。随着载流子密度的增加，降低的屏蔽效应促进载流子散射，这增强了来自这种多层rGO纳米球的热载流子发射。这种载波散射的情况下，进一步证实了泵浦探测测量。
2013-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multilayer Screening of Double and Conventional Perovskite Solar Cells Using SCAPS-1D and Machine Learning: Optimization of ETL, HTL, and Absorber for High-Efficiency Architectures
Department of Physics, Iran University of Science and Technology（伊朗理工大学物理系）
结合SCAPS-1D模拟与机器学习，系统筛选125种多层钙钛矿电池结构，发现Cs2AgInBr6基无铅双钙钛矿器件效率达28.62%，SHAP分析揭示HTL带隙等关键参数。
2026-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Tight binding formulation of the dielectric response in semiconductor nanocrystals
我们报告的半导体纳米晶体的电子介电响应的理论推导使用紧束缚框架。扩展到纳米尺度的汉克和Sham方法[物理评论B 12，4501（1975）]开发的散装半导体，我们展示了如何局部场效应可以包括在研究中的限制系统。这个方案的一个很大的优点是，被制定在定域轨道，因此它需要很少的计算资源和时间。半导体纳米晶体的光学和屏蔽性能的应用在这里提出和讨论。计算了InAs（直接带隙）和Si（间接带隙）纳米晶的吸收截面、静态极化率和屏蔽函数，结果与第一性原理计算结果和实验数据吻合较好。我们还表明，本计划使我们能够很容易地超越连续介质模型，基于克劳修斯-莫索蒂方程，这是经常使用的，包括表面极化。我们的计算表明，连续介质模型，结合使用的大小依赖的介电常数，低估了极化率，导致非常强的表面极化场。
2007-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Thermopower of multilayer graphene
本文系统地计算了有偏和无偏多层石墨烯系统的热电势。在Hartree近似下，考虑了屏蔽对垂直于石墨烯平面的偏置场的影响。包括最近邻跳跃的模型和更完整的Slonczewski-Weiss-McClure（SWMcC）模型都被认为是比较。研究了单层和无偏双层石墨烯的杂质散射效应，并在自洽玻恩近似下进行了处理。对于单层石墨烯，只有考虑杂质散射的影响，才能正确再现实验结果的所有定性方面。一个小的能隙为偏置的三层石墨烯打开。当载流子密度足够高时，对于无偏置的三层和四层石墨烯也发现了间隙。在所研究的所有体系中，偏置双层石墨烯显示出最大的热电势。
2011-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Smoothing and the Analysis of Interfacial Charge and Dipolar Densities
多层膜中感兴趣的界面性质包括界面电荷密度、偶极子密度、能带偏移和屏蔽长度等。大多数这样的性质是无法直接测量的，但对于理解多层膜的物理性质至关重要。它们包含在第一原理电子结构计算中，但被埋在这些计算产生的大量定量信息中。到目前为止，他们已经从数值数据中提取的启发式nanossmoothing程序，不一定提供独立的平滑过程的结果。在本文中，我们开发的理论nanossmoothing，建立程序的非极化和极化系统，产生界面电荷和偶极子密度和带偏移不变的平滑程序的细节时，我们已经建立的标准得到满足。我们还表明，偶极电荷密度，即。e.穿过界面转移的电荷密度和屏蔽长度不是不变的。我们用一个玩具模型来说明我们的过程，在这个模型中，真实的横向平均电荷密度被高斯的总和所取代。
2007-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-exciton Interaction in Monolayer MoSe$_2$ from Mutual Screening of Coulomb Binding
本研究通过单层MoSe$_2$光致发光光谱，区分中性激子与载流子的屏蔽效应，发现激子间库仑束缚相互屏蔽导致能量差红移，并提取激子极化率，揭示中性激子多数体相互作用排斥部分的新机制。
2023-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale structure of static screening in noble-metal nanoparticles from clusters to the conductor limit
Otto Schott Institute for Materials Research, Friedrich Schiller University（弗里德里希·席勒大学奥托·肖特材料研究所）
本研究针对贵金属纳米颗粒，通过校准原子级电荷-偶极模型，揭示了静态屏蔽电荷的原子尺度结构，并实现了对超大体系的高效准确预测。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Magnetic Ordering in Moiré Graphene Multilayers from a Continuum Hartree+U Approach
Imperial College London（帝国理工学院）；Università degli Studi di Trieste（的里雅斯特大学）；CNR-IOM–Istituto Officina dei Materiali, National Research Council of Italy（意大利国家研究委员会材料工厂研究所）；Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马普物质结构与动力学研究所）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本文通过连续Hartree+U方法研究了莫尔石墨烯多层中的磁序，结合短程Hubbard相互作用和长程Coulomb相互作用，分析了双层和三层层状石墨烯在魔角附近的磁相图。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Chirality-dependent phonon-limited resistivity in multiple layers of graphene
我们建立了双层和多层石墨烯中声子限制电阻率$ρ(T)$的温度和密度依赖性理论，并与相应的单层结果进行了比较。对于未屏蔽的情况，我们发现在高温极限下$ρ\approx C T$与$C \propto v_{\rm F}^{-2}$，在低温极限下$ρ\approx A T^4$与$A \propto v_{\rm F}^{-2} k_{\rm F}^{-3}$，其中$v_{\rm F}$和$k_{\rm F}$分别是费米速度和费米波矢。如果考虑屏蔽效应，则高温极限下的$ρ\approx C T$具有重整化的$C$，该重整化的$C$是屏蔽长度的函数，低温极限下的$ρ\approx A T^6$具有$A \propto k_{\rm F}^{-5}$但独立于$v_{\rm F}$。这些关系一般适用于$v_{\rm F}$和$C$中的手性因子，该手性因子由给定密度的特定手性能带结构决定。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning-Guided Screening of Advantageous Solvents for Solid Polymer Electrolytes in Lithium Metal Batteries
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本研究通过机器学习建立关联溶剂电子与宏观性质的筛选准则，识别出优势溶剂，将其掺入SPE后制备的锂金属电池性能优异，优于多种常用溶剂，为SPE设计提供了新范式。
2026-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Hidden by graphene -- towards effective screening of interface van der Waals interactions via monolayer coating
最近在石墨烯涂覆的SiO $_2$上进行的原子力显微镜（AFM）实验~[ACS Nano { \bf 2014}，8，12410-12417]证明单层石墨烯（G）可以有效地屏蔽源自下面的衬底的分散范德华（vdW）相互作用：尽管G是单原子厚度，AFM针尖对SiO $_2$几乎不敏感，针尖-基底吸引力基本上仅由G决定。这种GvdW { \it opacity}具有深远的意义，包括多层异质结构的稳定，微机械现象，甚至多相催化。然而，这种现象的详细实验控制和高端应用还有待于对潜在物理机制的合理物理理解。通过量子多体分析和从头算密度泛函理论，我们在这里解决这一挑战提供理论合理化的观察到的G vdW { \it不透明度}弱相互作用基板。的非局部密度响应和超慢衰减的G vdW相互作用，确保标准的吸引力和多体排斥的贡献之间的补偿，使vdW { \it不透明度}在很宽的范围内的吸附距离。vdW { \it opacity}在低频极限中表现得最有效，并且延伸到包括静电德拜力的伦敦色散之外。凭借相结合的理论/实验验证，G因此出现作为一个有前途的屏蔽{ \it屏蔽}的调制和开关的vdW相互作用的接口和复杂的纳米器件。
2018-06-12 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Simulations of a Graphene Based Field-Effect Transistor
我们改进了一种新的方法来进行基于石墨烯的垂直场效应隧穿晶体管的第一原理模拟，该晶体管由石墨烯$|$ { \it h}-BN $|$石墨烯多层结构组成。在密度泛函理论的框架内，我们利用有效屏蔽介质（ESM）方法来适当地处理静电势的边界条件，并研究栅极电压的影响。自洽地计算了顶部和底部石墨烯层的自由载流子分布和能带结构。根据微观介电常数理论，逐层计算了夹在石墨烯层之间的{ \it h}-BN薄膜的介电性能。我们发现BN层的结晶性与{ \it h}-BN的结晶性非常接近。根据界面电荷再分布的分析，与石墨烯的界面对{ \it h}-BN的介电性质的影响是微弱的。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface ferromagnetism in rhombohedral heptalayer graphene moire superlattice
本研究通过引入莫尔超晶格分离菱面体七层石墨烯的表面平带，利用位移场极化表面态，实现了可调的表面铁磁性（表现为反常霍尔效应），确立了该体系作为探索关联表面态的独特3D平台。
2023-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical and magneto-optical properties of ferromagnetic monolayer CrBr$_3$: A first-principles $GW$ and $GW$ plus Bethe-Salpeter equation study
原子级薄的二维磁性半导体材料的发现引起了人们极大的研究兴趣。在这项工作中，我们使用第一性原理多体微扰理论来研究一个典型的二维铁磁半导体，单层三溴化铬（CrBr $_3$）。利用全旋量$GW$和$GW$ + Bethe-Salpeter方程（$GW$ -BSE）方法，考虑了时间反演对称性破缺、自旋轨道耦合和激子效应，计算了控制光学和磁光性质的频率依赖层极化率张量和介电函数张量.此外，我们提供了一个详细的理论形式来模拟磁圆二色性，磁光克尔效应，法拉第效应，演示单层CrBr $_3$的方法。由于减少介电屏蔽在2D和本地化性质的Cr $d$轨道，我们发现强烈的自能效应的准粒子能带结构的单层CrBr $_3$，给一个3.8 eV的间接带隙。此外，激子效应占主导地位的低能量的光学和磁光响应在单层CrBr $_3$，其中发现一个大的激子结合能为2.3 eV的最低亮激子态的激发能在1.5 eV。我们进一步发现，磁光信号表现出强烈的依赖于激发频率和衬底折射率。我们的光学和磁光效应建模的理论框架可以作为一个强大的理论工具，为未来的研究组成的范德华二维磁铁的光电和自旋电子学器件。
2022-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
