Ion exchange in atomically thin clays and micas
粘土和云母作为以原子级薄的形式可以允许新型质子传导、离子选择性、渗透发电或溶剂过滤膜的材料而受到关注。这种兴趣来自于通过交换晶格中的离子来控制它们的性质的可能性。然而，离子交换过程本身在原子级薄的材料中仍然很大程度上未被探索。在这里，我们使用原子分辨率扫描透射电子显微镜研究的过程中的动力学，并揭示原子薄和人工重新堆叠的粘土和云母中的单个离子的结合位点。在不同曝光时间和不同晶体厚度下对离子交换进行成像，我们发现原子级薄样品的层间空间的离子扩散常数D比大块晶体中的大10^4倍，并接近其在自由水中的值。令人惊讶的是，如果云母层被扭曲和重新堆叠，预计没有大量交换的样品显示快速交换;但在这种情况下，交换的离子排列在由莫尔超晶格尺寸控制的岛屿中。我们将快速离子扩散归因于原子级薄材料和重新堆叠材料中较弱的层间结合力导致的层间可扩展性增强。最后，我们展示了这些材料的单个表面阳离子的图像，这在以前的研究中仍然难以捉摸。这项工作提供了原子尺度的见解离子扩散在高度受限的空间，并提出了策略，设计新型的剥离粘土膜。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Frequency Raman Modes and Electronic Excitations In Atomically Thin MoS2 Crystals
原子薄的MoS $_{2}$晶体是一种具有优异物理性能的准二维半导体材料。这封信报告了我们的拉曼散射测量多层和单层MoS $_{2}$，特别是在低频范围（$<$ 50 cm $^{-1}$）。我们发现两个低频拉曼模式与对比的厚度依赖性。随着MoS $_{2}$层数的增加，一个显示出频率的显著增加，而另一个则遵循1/N（N表示层数）的趋势而降低。借助第一性原理计算，我们将前者指定为剪切振动模式$E_{2g}^{2}$，后者指定为压缩振动模式。这两种模式随厚度的相反演化表明了原子级薄晶体中的新振动模式以及表征原子级薄MoS $_{2}$膜厚度的新的和更精确的方法。此外，我们观察到一个广泛的功能约38厘米$^{-1}$（~5毫电子伏），这是可见的，只有在近共振激发和钉扎在固定的能量独立的厚度。我们将其解释为电子拉曼散射与自旋-轨道耦合诱导的导带分裂在K点的布里渊区。
2013-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Current Density and Low Thermal Conductivity of Atomically Thin Semimetallic WTe2
石墨烯之外的二维（2D）半金属在原子薄极限中相对未被探索。在这里，我们介绍了一种简便的生长机制，半金属WTe2晶体，然后制造几层测试结构，同时小心避免暴露在空气中的退化。80 nm至2 um长的器件的低场电气测量使我们能够分离固有电阻和接触电阻，揭示迄今为止研究的最薄封装和稳定的WTe2器件（3至20层厚）中的金属响应。高场电测量和电热建模表明，超薄WTe2可以承载非常高的电流密度（接近50 MA/cm 2，高于大多数常见的互连金属），尽管热导率非常低（约3 W/m/K）。这些结果表明，这种层状半金属的空气稳定的技术可行性的几种途径。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin mica flakes and their application as ultrathin insulating substrates for graphene
我们表明，它是可能的沉积，通过机械剥离SiO2/Si晶片，原子级薄的云母片下降到一个单一的单层厚度。这些云母片在SiO2/Si衬底上的光学对比度取决于它们的厚度、照明波长和SiO2衬底厚度，可以通过基于菲涅耳定律的模型来定量地解释。原子级薄的绝缘晶体片的制备将使得能够制造无缺陷的绝缘衬底、电介质势垒或平面电子隧穿结。此外，我们表明，几层石墨烯片可以沉积在上面的先前转移的云母片。我们的转移方法依赖于粘弹性邮票，因为那些用于软光刻。拉曼光谱研究表明，这种全干沉积技术产生更清洁和更高质量的薄片比传统的湿转移程序的基础上光刻抗蚀剂。
2011-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanopores in atomically thin 2D nanosheets limit aqueous ssDNA transport
2D材料中的纳米孔对于DNA测序是非常理想的，然而实现单链DNA（ssDNA）通过它们的运输是具有挑战性的。使用密度泛函理论计算和分子动力学模拟，我们表明，ssDNA通过单层六方氮化硼（hBN）中的孔运输是由一个基本的纳米力学冲突。它由ssDNA的显著不均匀的抗弯刚度引起，并引起高摩擦$\textit{via}$瞬时DNA解吸成本，溶剂化效应加剧了这种成本。对于双层hBN中类似尺寸的孔，其自钝化的原子光滑边缘使得连续的ssDNA运输成为可能。我们的研究结果揭示了生物聚合物通过2D材料中的孔隙运输的基本物理学。
2021-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Directly visualizing the momentum forbidden dark excitons and their dynamics in atomically thin semiconductors
几十年来，解决光激发半导体中由库仑吸引力束缚的激子-电子-空穴对的动量自由度一直是一个很难实现的目标。在原子级薄的半导体中，这种能力可以探测动量禁止的暗激子，这对拟议的光电技术产生了重大影响，但无法通过光学技术直接获得。在这里，我们探测的动量态的激子在WSe 2单层的光电发射其组成的电子，并解决他们的时间，动量和能量。我们获得了一个直接的视觉动量禁止暗激子，并研究它们的属性，包括他们的近简并与明亮的激子和他们的形成途径中的能量动量景观。这些暗激子主导了激发态分布--这一令人惊讶的发现突出了它们在原子级薄半导体中的重要性。
2020-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically Thin Metallenes at the Edge
本文利用密度泛函理论系统研究了Mg、Cu、Y、Au和Pb金属烯在六角与屈曲蜂窝晶格下的边缘弛豫、能量、应力及电子结构，揭示了边缘性质对元素和晶格类型的依赖规律，为金属烯合成与应用提供理论指导。
2025-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broadband Photovoltaic Detectors based on an Atomically Thin Heterostructure
具有原子级尖锐界面的二维材料的范德华结为设计和研究功能异质结构提供了前所未有的机会。半导体过渡金属二硫属化合物由于其独特的电子性质和强的光-物质相互作用而显示出巨大的应用潜力。然而，许多重要的光电应用，如宽带光电探测，严重阻碍了其有限的光谱范围和减少的光吸收。在这里，我们提出了一种p-g-n异质结，通过在原子级薄的pn结中嵌入具有无带隙能带结构和宽吸收光谱的石墨烯来克服这些主要限制。我们已经成功地证明了MoS 2-石墨烯-WSe 2异质结构在室温下在可见光到短波长红外范围内的宽带光电探测，其具有竞争力的器件性能，包括在近红外区域高达1011琼斯的比探测率。我们的研究结果铺平了道路，实现原子级薄异质结构的宽带和敏感的光电应用。
2016-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bosonic condensation of exciton-polaritons in an atomically thin crystal
二维晶体的出现彻底改变了现代固体物理学。从基本的观点来看，载流子相关性的增强已经在传输和量子光学社区中引发了巨大的研究活动。在这方面，最有趣的效应之一是玻色凝聚和多粒子复合物的自发相干性。在这里，我们发现了令人信服的证据玻色子凝聚激子极化激元出现在一个原子级薄的晶体MoSe 2嵌入在一个电介质微腔下的光泵浦。凝聚体的形成表现在发光强度以阈值状方式突然增加，以及在外加磁场中显著的自旋极化率。空间相干性是通过高分辨率的实空间干涉测量绘制出来的，揭示了空间扩展的凝聚体。我们的设备代表了实现基于原子薄晶体的相干光源以及非线性谷电子相干设备的决定性一步。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controllable and Fast Growth of High-Quality Atomically Thin and Atomically Flat Bi$_2$O$_2$Se Films
本文系统研究脉冲激光沉积法快速可控生长原子级薄且平整的Bi$_2$O$_2$Se薄膜，提出四步生长机制并成功制备高质量外延薄膜。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
"Graphene-Like" Exfoliation of Atomically-Thin Bismuth Telluride Films
本文报道了碲化铋大面积结晶薄膜和薄带的类石墨烯剥离现象。它表明，碲化铋，热电工业中最重要的材料，可以机械分离成其构建块-[Te-Bi-Te-Bi-Te]-原子五倍的厚度约为1 nm，甚至更进一步-亚单元具有更小的厚度。原子级薄的晶体可以被构造成悬浮的晶体带，提供二维的量子限制。碲化铋的准二维（2-D）晶体显示出高的导电性。碲化铋原子层工程的提出开辟了一条新的途径，大大提高热电优值。
2009-12-03 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
Atomically-thin Ohmic Edge Contacts Between Two-dimensional Materials
随着电子器件尺寸的减小，电接触所起的作用不断增加，最终将主导整个器件体积和总电阻。这对于半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的单层尤其成问题，所述半导体过渡金属二硫属化物是原子薄电子器件的有希望的候选者。与它们的理想电接触将需要使用类似薄的电极材料，同时保持低接触电阻。在这里，我们报告了一种可扩展的方法来制造欧姆石墨烯边缘接触到两个代表性的单层TMD-MoS 2和WS 2。石墨烯和TMD层横向连接，具有晶片级均匀性，没有可观察到的重叠或间隙，以及30 k $Ω$ $μ$ m的低平均接触电阻。所得石墨烯边缘接触在室温下显示线性电流-电压（IV）特性，欧姆行为保持到液氦温度。
2016-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of three-state nematicity and domain evolution in atomically-thin antiferromagnetic NiPS3
本研究结合线二色性、偏振显微、自旋相关 PL 与拉曼光谱，揭示原子级薄 NiPS3 的层数依赖磁性、三态反铁磁畴及热激活畴演化。
2024-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy, Photocatalytic Degradation and Stabilization of Atomically Thin Chromium Triiodide
作为一种具有磁性有序的二维铁磁半导体，原子级薄的三碘化铬是二维（2D）材料家族的最新成员。然而，基于CrI 3的器件和异质结构的现实探索是具有挑战性的，因为其在环境条件下的极端不稳定性。在这里，我们提出的CrI 3的拉曼特性，并证明，CrI 3的主要降解途径是光催化取代碘水。虽然Al 2 O3、PMMA和六方BN（hBN）的简单封装仅导致降解速率的适度降低，但最小化光暴露显著提高了稳定性，并且夹在hBN层之间的CrI 3片在空气中稳定>10天。通过监测降解过程中CrI 3/石墨烯异质结构的传输特性，我们表明，水铬溶液空穴掺杂石墨烯。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust valley polarization of helium ion modified atomically thin MoS$_{2}$
原子级薄的半导体具有与使用电子/离子束光刻限定的未来光电子器件的临界特征尺寸相称的尺寸。它们的出射光学和谷电子特性的鲁棒性对于制造过程中使用的典型曝光剂量是必不可少的。在这里，我们探讨如何集中氦离子轰击影响的固有振动，发光和valleytronic原子薄的MoS $_{2}$的属性。通过探测与无序相关的振动响应，我们推导出缺陷间的距离，通过应用声子限制模型。我们发现，增加的缺陷间距离与无序相关的发光产生180毫电子伏以下的中性激子发射。我们进行从头计算密度泛函理论的各种缺陷相关的形态，这产生的第一个迹象上所观察到的额外的发光的起源。值得注意的是，没有观察到自由激子谷极化的显著降低，直到缺陷间距离接近几纳米，即自由激子玻尔半径的大小。我们的研究结果为使用聚焦氦离子直接写入亚10 nm纳米级谷电子器件和电路铺平了道路。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier Injection and Scattering in Atomically Thin Chalcogenides
原子薄的二维硫族化合物，如MoS 2单层是结构上理想的通道材料，用于最终的原子电子学。然而，在这些半导体材料中显示出电性能的严重厚度依赖性，并且器件性能通常劣化，同时与相应的块体相比表现出低载流子迁移率，这构成了在电子学中应用的主要障碍。在这篇简短的评论中，我们总结了我们最近的工作电极/通道接触和载流子散射机制，以解决这种不利的厚度依赖性的起源。此外，由于量子限制引起的带隙扩展，在薄沟道中的电极/沟道接触区域处的肖特基势垒高度增加，这阻碍了载流子注入并降低了器件性能。由于界面杂质和沟道载流子之间的相互作用距离减小，内部薄沟道往往会受到增强的库仑杂质散射的影响。这两个因素是负责的不利依赖的载流子迁移率的沟道厚度在二维半导体。
2015-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the Electron States and Metal-Insulator Transition Mechanisms in Atomically Thin MoS2 Based on Vertical Heterostructures
金属-绝缘体转变（MIT）是原子级薄二硫化钼（MoS 2）的显著电输运性质之一。虽然电子-电子相互作用理论已被用于模拟MoS 2中的MIT现象，但其潜在机制和详细的MIT过程仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们证明了垂直的金属-绝缘体-半导体（MIS）异质结构建立从原子级薄的二硫化钼（单层和多层）是理想的电容器结构，用于探测在二硫化钼的电子状态。垂直配置的MIS异质结构提供了额外的优势，消除了大阻抗的影响，在带尾，并允许在宽的激发频率（100 Hz-1 MHz）和温度范围（2 K- 300 K）内的充分激发的电子状态附近的MoS 2的表面的观察。通过结合电容和传输测量，我们已经观察到了一个双折射型MIT，驱动的电子态的密度不均匀性，在从单层和多层MoS 2的垂直异质结。此外，通过垂直异质结构，可以容易地获得并精确地确定薄MoS 2层的价带及其固有特性，例如厚度依赖性屏蔽能力和带隙宽度。
2014-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Drastic emergence of huge negative spin-transfer torque in atomically thin Co layers
电流感生畴壁运动作为新兴磁存储器件的关键工作原理，在过去几十年中引起了人们的极大关注。旋轨矩作为电流诱导DW运动的主要驱动力，目前已被提出并得到了广泛的研究。然而，我们在这里证明，存在另一个驱动力，这是大于超薄Co膜的SOT。此外，发现当前力的方向与自旋转移力矩（STT）的预测相反，导致DW沿当前方向运动。的对称性的力量和其特有的依赖DW结构表明，目前的力量是，最有可能的，归因于相当大的增强的非绝热STT与负自旋极化在原子薄的Co层。这些发现为提高整体自旋力矩效率开辟了一条新的途径，这是新兴自旋电子器件的关键参数。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Identification and Statistical Analysis of Atomically Thin Semiconductors
针对TMD单层人工识别效率低、易出错的研究瓶颈，提出基于光致发光显微镜的全自动高通量识别方法，将识别时间降低四个数量级，实现大样本量的材料特性统计分析，提升制备效率与样品质量。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer and moiré excitons in atomically thin double layers: from individual quantum emitters to degenerate ensembles
本综述聚焦原子级薄TMDs等范德华双层中的层间激子与莫尔激子，介绍其特性、调控方式及从单粒子到简并系综的研究方向，梳理相关基础与莫尔超晶格效应。
2024-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical sensing with atomically-thin metals templated by a two-dimensional insulator
通过将纳米结构材料作为有源传感元件来提高固态气体传感器的灵敏度可能会因界面效应而变得复杂。纳米颗粒、晶粒或触点处的界面可能导致非线性电流-电压响应、高电阻，并最终导致限制传感器读出的电噪声。在这里，我们报告的可能性，准备名义上一个原子薄，电连续的金属，通过直接的物理气相沉积上的碳零层外延生长在碳化硅。以铂作为金属，当与化学分析物相互作用时，由于电荷转移到Pt/从Pt转移，其电导率被强烈调制。这一点，再加上材料的可扩展性，使我们能够微制造化学电阻器设备的电子读出的化学物种与分十亿分之一的检测限。由原子级薄金属形成的二维系统开辟了弹性和高灵敏度化学检测的途径，并可能成为设计具有优异活性和选择性的新型多相催化剂的途径。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Double-sided van der Waals epitaxy of topological insulators across an atomically thin membrane
研究通过原子级石墨烯或hBN薄膜实现拓扑绝缘体Sb$_2$Te$_3$和Bi$_2$Se$_3$的双侧范德华外延，制备隧道结并利用磁隧穿光谱揭示了无质量Dirac电子在拓扑表面态螺旋Landau能级间的共振隧穿。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb-bound four- and five-particle valleytronic states in an atomically-thin semiconductor
作为承载量子化角动量的紧密结合的电子-空穴对的宿主，过渡金属二硫属化物的原子薄半导体提供了用于光学寻址谷自由度的吸引人的平台。特别是，在这些系统中的中性和带电激子的valleytronic属性已被广泛研究。与此同时，涉及更多粒子的相关量子态至今仍是难以捉摸和有争议的。在这里，我们提出的实验证据valleyronic四粒子双激子和五粒子激子，在高品质的单层钨二硒样品。通过电荷掺杂，热激活，和磁场调谐测量，我们确定的双激子和激子trion的光学发射绑定相对于明亮的激子和trion分别。此外，无论是双激子和激子-trion谷间束缚态涉及暗激子，从而产生的排放量与大，负谷极化，而不是众所周知的双粒子激子。我们的研究为利用高阶激发构建谷电子量子器件提供了新的机会。
2018-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Computational exfoliation of atomically thin 1D materials with application to Majorana bound states
我们介绍了一个计算数据库与计算结构，热力学，电子，磁性和光学性质的820一维材料。这些材料是根据维度评分参数从晶体结构的实验数据库中系统地选择和剥离的。该数据库还通过材料中的化学元素替代来扩展。材料的散装形式和孤立的一维组件进行了研究。我们将讨论数据库背后的方法，概述一些计算的属性，并查看数据中的模式和相关性。该数据库还应用于计算筛选，以确定材料，这可能会表现出马约拉纳束缚态。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in atomically thin black phosphorus
利用拉曼光谱和光致发光光谱研究了在氩气气氛下机械剥离块状晶体得到的单层黑磷的光学性质。拉曼光谱，在原位进行相同的薄片的光致发光测量，证明了单层字符的研究样品。的发射光谱，占主导地位的激子效应，显示预期的平面各向异性。由于不同的介电屏蔽，发射能量取决于薄片放置在其上的基底的类型。最后，随着温度的升高发射的蓝移很好地描述了使用两个振荡器模型的带隙的温度依赖性。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local strain engineering in atomically thin MoS2
通过使材料经受应变来调节材料的电子性质构成了增强半导体电子器件性能的重要策略。使用局部应变，可以设计激子的限制势，具有用于捕获激子用于量子光学和用于有效收集太阳能的激发可能性。二维材料能够在断裂之前承受大的应变，这为引入大的局部应变提供了独特的机会。在这里，我们研究原子级薄的MoS2层与大的局部应变高达2.5%，从基板的控制分层诱导。使用同时扫描拉曼和光致发光成像，我们在空间上解决了高达90毫电子伏的直接带隙减少引起的局部应变。我们观察到一个漏斗效应，其中激子漂移数百纳米，以较低的带隙区域重组之前，证明激子限制的局部应变。观测结果得到了原子紧束缚模型的支持，该模型用于预测非均匀应变对MoS2中局部电子态的影响。在激子俘获势中产生大的应变诱导变化的可能性为原子级薄材料中的各种应用打开了大门，包括光致发光、量子光学和二维光电子器件。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-selective energy transfer between quantum dots in atomically thin semiconductors
在过渡金属二硫属化物的单层中，有效介电屏蔽的非局域性质导致激子的大结合能。额外的横向限制引起量子点中的激子局域化。通过假设电子和空穴都受抛物约束，我们导出了电子-空穴对相对运动和质心运动的模型波函数，并从理论上研究了两个相邻量子点中激子之间的共振能量转移.我们通过假设两个量子点之间的相互作用由库仑势描述来量化直接带隙跃迁的能量转移的概率，这使得我们能够包括相互作用的所有相关多极项。我们证明了量子点之间的谷选择性能量转移的结构控制。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin MoS2: A new direct-gap semiconductor
本文研究了N = 1，2，...用光谱法研究了6种S-Mo-S单分子膜。通过吸收、光致发光和光电导光谱的表征，我们追踪了量子限制对材料电子结构的影响。随着厚度的减小，间接带隙，这是低于直接间隙的散装材料，向上移动的能量超过0.6 eV。这导致在单个单层的限制下交叉到直接带隙材料。与块状材料不同，MoS 2单层强烈发光。的独立的单层表现出的发光量子效率的增加超过1000倍的散装材料相比。
2010-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiwavelength excitation Raman Scattering Analysis of bulk and 2 dimensional MoS2: Vibrational properties of atomically thin MoS2 layers
为了加深对二维MoS2原子层的振动特性的认识，使用块状单晶MoS2样品和原子薄MoS2层进行了完整和系统的拉曼散射分析。拉曼光谱已在非共振和共振条件下使用从近红外（NIR）到紫外（UV）的七种不同的激发波长进行了测量。这些测量已经允许观察和识别41个峰，其中22个峰先前对于该化合物没有被实验观察到，表征了对于不同激发波长存在不同的共振激发条件。这也包括使用UV激发条件实现的共振拉曼光谱的第一次分析。此外，原子级薄的MoS2层的分析已经证实了UV共振拉曼散射测量用于2维MoS2样品的非破坏性评估的更高潜力。分析的相对积分强度的额外的第一和第二阶峰的UV共振激发条件下测量的层的厚度的非破坏性表征，补充以前的研究的基础上的峰值频率的变化。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field screening in atomically thin layers of MoS2: the role of interlayer coupling
本工作的目的是研究静电屏蔽的单层和少层二硫化钼片的静电力显微镜结合非线性的E-F理论解释的实验结果。我们发现，去耦层的连续模型，令人满意地再现了石墨烯和石墨的静电屏蔽，不能解释实验观察。另一方面，具有层间跳跃参数的三维模型可以成功地解释所观察到的电场屏蔽二硫化钼纳米层，指出层间耦合在二硫化钼屏蔽中的重要作用。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and characterization of atomically-thin graphite films on a silicon carbide substrate
本文报道了石墨薄膜的合成和详细表征，通过热分解的6 H-SiC晶片的（0001）面，证明了单晶薄膜的成功生长到大约一个石墨烯层。生长和表征在超高真空（UHV）条件下进行。用低能电子衍射监测生长过程和样品质量，用芯能级x射线光电子能谱学测定样品厚度。高分辨率角分辨光电子能谱显示恒定的能量图模式，这是非常尖锐和充分的动量分辨，但分辨率不受限制。我们讨论了扫描电子显微镜数据，以及与以前的研究，这一观察的影响。
2006-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unveiling intrinsic bulk photovoltaic effect in atomically thin ReS2
本文基于原子级薄ReS2制备低接触电阻横向器件，成功区分并揭示了无需外部调节的本征体光伏效应，为新一代高效光收集器件研究提供了普适方法。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb screening and scattering in atomically thin transistors across dimensional crossover
本研究深入探讨了二维二硫族化合物在维度跨越中的库仑屏蔽与散射效应，通过协同调控双栅极MoS2晶体管的沟道厚度和栅控方式，揭示了载流子散射机制，并阐明了迁移率差异的来源。
2023-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin dilute magnetism in Co-doped phosphorene
二维稀磁半导体可以通过电子和空穴掺杂提供对磁序性质及其操纵的基本见解。尽管有基础物理学，但由于这些材料中的大电荷密度控制能力，它们在自旋电子学应用中非常重要，例如自旋阀和基于自旋的晶体管。本文研究了由磷烯单层膜组成的二维稀磁半导体，其中钴原子掺杂在替位缺陷和间隙缺陷中。我们表明，这些缺陷可以稳定，是电活性。此外，通过由势门包括空穴或电子，可以设计交换相互作用和磁序，并且甚至可以在p掺杂磷烯中诱导铁磁到反铁磁相变。
2015-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling excitons in an atomically thin membrane with a mirror
我们展示了一种新的方法，用于动态操纵的光学响应的原子级薄的半导体，单层的MoSe 2，通过将其悬挂在金属镜。首先，我们表明，悬浮的范德华异质结构纳入MoSe 2单层主机空间均匀，寿命加宽的激子。然后，我们将这个近乎理想的激子系统与金属镜连接，并展示了对激子-光子耦合的控制。具体来说，通过机电改变异质结构和镜子之间的距离，从而改变了当地的光子态密度在一个可控的和可逆的方式，我们表明，激子的吸收和发射特性可以动态调制。这种在机械柔性、原子级薄半导体中对激子动力学的机电控制开辟了腔量子光学力学、非线性量子光学和拓扑光子学的新途径。
2019-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thermal effects and spontaneous frictional relaxation in atomically thin layered materials
研究了热效应对原子级薄片摩擦特性的影响。我们模拟了一个简单的模型的基础上的普朗特-汤姆林森模型，再现层的摩擦和AFM实验中看到的强化效果的依赖。我们研究了匀速滑动和反向滑动。我们还研究了接触老化：当滑动完全停止时接触发生的变化。我们比较的数值结果分析计算的基础上Kramers率。我们发现，有一个慢于指数的接触老化，削弱了接触，我们预计将在实验中观察到。我们讨论了滑动以及老化实验的影响。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Plenty of motion at the bottom: Atomically thin liquid gold membrane
大约十年前石墨烯的发现是第一次证明了独立的二维（2D）固相。在这里，使用量子分子动力学模拟纳米级的黄金补丁悬浮在石墨烯孔，我们预测存在一个原子级薄，独立的二维液相。由于相对论效应，金的特殊平面稳定性使液相成为可能，这表明金属纳米结构具有极强的流动性，并为各种纳米级现象开辟了可能性。
2015-08-25 cond-mat.mes-hall
Coherent Electronic Coupling in Atomically Thin MoSe2
我们报告的第一个直接的光谱证据，在原子薄的过渡金属dichalcogenides，特别是单层MoSe 2的激子和trions之间的相干电子耦合。在双色泵浦-探测光谱中，耦合的信号以孤立的交叉峰出现，峰的线形表明耦合起源于多体相互作用。实验和密度矩阵计算之间的良好一致性表明，由于它们的耦合，形成了相关的激子-trion态。
2014-01-09 cond-mat.mes-hall
Optical coupling between atomically-thin black phosphorus and a two dimensional photonic crystal nanocavity
原子级薄的黑磷（BP）是一种新兴的二维（2D）材料，在近红外区表现出明亮的光致发光。将其辐射耦合到光子纳米结构将是实现基于2D材料的纳米光子器件的重要一步，该器件在近红外线中有效地工作，其中包括技术上重要的光通信波长波段。在这封信中，我们演示了原子薄BP和二维光子晶体纳米腔之间的光学耦合。我们采用自制的干转移装置将薄BP薄片放置在纳米腔的表面上。通过测量室温下光载流子注入下的腔模发射，分析了它们之间的光耦合。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Photoluminescence in Atomically Thin Layered WSe2 Arising from Diffusion-Assisted Exciton-Exciton Annihilation
利用非线性光致发光（PL）光谱和蒙特卡罗模拟研究了WSe 2单分子层中的多激子动力学。我们观察到激子光致发光随激发功率密度的增加而出现强烈的非线性饱和现象，激子的长距离扩散可达几微米。我们证明了扩散辅助激子-激子湮灭模型解释了所观察到的非线性PL行为。长距离激子扩散和随后的有效激子-激子湮灭过程决定了原子级薄层过渡金属二硫属化物中不寻常的多激子动力学。
2014-05-22 cond-mat.mes-hall
Gap modification of atomically thin boron nitride by phonon mediated interactions
提出了一种理论，用于修改原子级薄氮化硼（BN）的带隙的吸引相互作用介导的声子在一个可极化的基板，或在BN平面。解决的间隙方程，和间隙的增强被发现的范围高达70%的无量纲的电子-声子耦合λ=1，这表明所测量的BN带隙的比例可能有一个声子的起源。
2012-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Mechanisms of photoconductivity in atomically thin MoS2
原子薄的过渡金属二硫属化合物已经成为灵敏的光电探测器的有前途的候选者。在这里，我们报告了偏置的单层和双层二硫化钼场效应晶体管的光电导研究。我们确定光伏和光电导效应，这两个都表现出很强的光增益。光伏效应被描述为由于电荷从通道转移到附近的分子（包括SiO2表面结合水）而导致的晶体管阈值电压的偏移。光电导效应归因于二硫化钼自身带尾态中载流子的捕获。一个简单的模型，再现我们的实验观察，如依赖于入射光功率和门电压。我们的研究结果提供了原子薄二硫化钼光电探测器的设计和工程策略，我们预计，结果是推广到其他过渡金属dichalcogenides以及。
2014-10-11 cond-mat.mes-hall
Experimental demonstration of continuous electronic structure tuning via strain in atomically thin MoS2
我们证明了原子级薄的MoS 2柔性衬底上的电子结构的连续调谐通过施加单轴拉伸应变。吸收和光致发光光谱测定了直接带隙跃迁的红移率为70毫电子伏/ %，间接带隙跃迁的红移率为1.6倍。我们的结果，在良好的协议与第一性原理计算，展示了潜在的二维晶体在柔性电子和光电子学的应用。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interaction in atomically thin transition metal dichalcogenides
载流子在过渡金属二硫属化物（TMD）单层（ML）中的局部化显著增加自旋和谷相干时间，并且通过与其他系统类比，超精细相互作用的作用应该增强。基于群表示理论，我们对TMD多层膜中谷间超精细相互作用进行了理论分析。我们证明，自旋谷锁定导致的螺旋结构的面内超精细相互作用。在上价带中，超精细相互作用是伊辛型的，可以用来制备具有长自旋和谷相干时间的原子级薄量子点。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall
Nonlinear phononics using atomically thin membranes
声子晶体和声学超材料用于通过促进人工周期性结构来定制声子和声音传播特性。类似于光子晶体，可以产生声子带隙，其影响波的传播，并且更一般地，允许系统的声学特性的工程。除此之外，周期结构中的非线性现象在光子晶体和光晶格中的原子玻色-爱因斯坦凝聚体中也得到了广泛的研究。然而，创建非线性声子晶体或非线性声学超材料仍然具有挑战性，并且仅展示了少数实例。在这里，我们表明，原子薄，周期性钉扎膜支持耦合本地化模式与非线性动力学。该系统为研究非线性声子学提供了一个平台。
2014-08-06 cond-mat.mes-hall
Beam steering at the nanosecond time scale with an atomically thin reflector
本研究利用MoSe₂单层与石墨烯分裂栅结构，通过静电调控激子实现了纳秒级快速、大范围可调的二维光束转向，为原子级薄光学系统的发展提供了新途径。
2023-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Charge Scattering and Mobility in Atomically Thin Semiconductors
原子级薄半导体如MoS2的电子输运性质最近引起了重大的审查和争议。在这项工作中，负责限制单层半导体的迁移率的散射机制进行评估。跟踪的2D电子气密度的数量级，在各种温度下的个别散射率的作用。从一个比较研究的个别散射机制，我们得出结论，所有目前报道的原子薄过渡金属二硫族化物半导体的迁移率值是有限的电离杂质散射。当带电杂质密度降低时，远程光学声子散射将决定室温下这些非晶材料中可获得的最高迁移率的上限。本征迁移率将仅在干净的悬浮层中可获得，对于石墨烯也是如此。根据这项研究，我们确定了周围环境的最佳选择，这将有助于实现最高的流动性。
2014-03-18 cond-mat.mes-hall
Exciton optics, dynamics and transport in atomically thin semiconductors
原子薄的半导体，如过渡金属二硫属化物（TMD）单层表现出非常强的库仑相互作用，从而产生丰富的激子景观。这使得这些材料对于高效和可调谐的光电子器件具有高度吸引力。在这篇文章中，我们回顾了激子光学，动力学和输运的理解，至关重要的管理TMD为基础的设备的操作的最新进展。我们强调的影响hBN封装，这揭示了过多的许多粒子状态的光谱，我们概述了激子极化激元领域的最新突破。此外，我们强调直接观察激子的形成和热化在TMD单层和异质结在最近的时间分辨ARPES研究。我们还讨论了激子密度、应变和介电环境对激子扩散和散射的影响。最后，提出了原子级薄半导体材料今后的研究方向。
2022-09-20 cond-mat.mes-hall
Exciton-dominated Dielectric Function of Atomically Thin MoS2 Films
我们系统地测量了不同层数的原子级MoS 2薄膜的介电函数，并证明当薄膜厚度小于5-7层时，激子效应在介电函数中起主导作用。介电函数显示出异常依赖于层数。当膜厚小于5-7层时，随着膜层数的增加，薄膜的折射率减小;当膜厚大于7层时，随着膜层数的增加，薄膜的折射率增大。我们发现，这是因为激子效应是非常强的薄膜中的二硫化钼和其贡献的介电函数可能占主导地位的能带结构的贡献。通过对实验结果的直观拟合，得到了薄膜中激子的束缚能和玻尔半径随层的变化。激子效应的优势与常规材料的介电函数通常由能带结构决定的报道形成鲜明对比。介电函数的知识可以使得能够设计原子级薄的MoS 2膜的光-物质相互作用，用于开发新型光子器件，例如超材料、波导、光吸收器和光发射器。
2015-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Efficient $GW$ band structure calculations using Gaussian basis functions and application to atomically thin transition-metal dichalcogenides
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Christian-Albrechts-University Kiel（基尔大学）
本研究提出了一种基于高斯基函数的高效$GW$能带结构计算方法，用于原子薄过渡金属二硫化物，实现了快速且准确的能隙计算。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Tunable plasmons in atomically thin gold nanodisks
高速调制光的能力对于电信、信息处理和医学成像技术至关重要。这刺激了在可见光和近红外频率下掌握光电开关的强烈努力，尽管在集成架构中应对当前计算机速度仍然是一个重大挑战。作为部分成功，最近已经通过门控图案化石墨烯实现了中红外光调制。在这里，我们表明，原子级薄的贵金属纳米岛可以扩展光学调制到可见光和近红外光谱范围。我们发现薄金属纳米盘中的等离子体激元产生与相同直径的球形颗粒相似的吸收截面。使用实际水平的电掺杂，等离子体被移动了大约一半的宽度，从而导致光吸收的两倍变化。这些结果，我们证实了微观量子理论的光学响应，具有巨大的潜力的发展，电子可见光和近红外线调制的可集成，纳米器件。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unveiling resilient superconducting fluctuations in atomically thin NbSe$_2$ through Higgs mode spectroscopy
本研究通过电输运与光学联合研究原子级薄NbSe₂的超导性，发现面外磁场下的反常金属态具粒子-空穴对称性，建立超导希格斯模式揭示高约化磁场下的持久超导涨落，证实反常金属态的玻色子本质。
2025-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Efficient quadrature-squeezing from biexcitonic parametric gain in atomically thin semiconductors
以正交压缩的形式对电磁量子涨落的修正是一种重要的量子资源，它可以由非线性光学过程产生。这样的过程是由原子薄半导体中强束缚双激子的相干双光子激发促进的。我们从理论上表明，接口的原子级薄半导体与光学腔允许利用这种双光子共振，并使用双激子参量增益产生压缩光的输入功率的一个数量级低于目前最先进的设备与传统的三阶非线性材料，依赖于远离共振非线性。此外，压缩带宽被发现是在几个meV的范围内。这些结果确定原子薄的半导体作为一个有前途的候选人片上挤压光源。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
