Magnetic Properties of Transition-Metal Adsorbed ot-Phosphorus Monolayer: A First-principles and Monte Carlo Study
本文利用第一性原理和蒙特卡罗方法，系统地研究了具有3d过渡金属（TM）原子的单层八边形-四面体磷的磁性。与六角形的黑磷分子单分子膜（磷烯或$α$ -P）不同，二维磷分子的八边形-四边形相（本文称之为α-P或$ε$ -P）具有八边形-四边形结构。我们的计算表明，所有的TM，除了封闭壳层的Zn原子，能够强烈地结合到单层$ot$ -P具有显着的结合能。Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe和Co吸附原子上的局部磁矩（高达6 $μ$ B）来源于TM 3d轨道的交换和晶场分裂。吸附原子局域磁态之间的磁耦合依赖于吸附原子的距离和方向。最后，研究了均匀磁序在筛选高居里温度二维稀磁材料中的应用。发现V原子均匀吸附在八角形中心且浓度为5%的α-P具有最稳定的铁磁基态。用蒙特卡罗方法估计其居里温度为173 K。
2017-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism between magnetic adatoms on monolayer NbSe$_2$
本研究通过第一性原理计算发现单层NbSe₂上四种过渡金属吸附原子的磁耦合符合阻尼RKKY相互作用，且磁性对外界扰动鲁棒，为探索磁性与超导的相互作用及新型超导工程提供了研究基础。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Indirect exchange interaction between magnetic adatoms in a monolayer MoS2
研究了单层MoS $_2$中Ruderman-Kittle-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用.研究表明，由于自旋-轨道耦合作用，巡游电子自旋的旋转导致两个磁性吸附原子之间的扭转相互作用，该相互作用由不同的RKKY耦合项、Heisenberg、Dzyaloshinsky-Moriya和Ising相互作用组成.我们发现相互作用项对费米能值非常敏感，并且从掺杂到未掺杂系统发生显着变化。有限的掺杂导致的所有部分的相互作用振荡的距离的两个磁性杂质，$R$和相互作用的行为类似于$R^{-2}$的两个本地化的自旋之间的长距离。我们探索的RKKY相互作用发生的掺杂系统的振荡拍模式。
2013-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effective Doping of Monolayer Phosphorene by Surface Adsorption of Atoms for Electronic and Spintronic Applications
利用密度泛函理论研究了27种不同吸附原子的表面吸附对单层黑磷电子和磁性的影响。从每组中选择几个有代表性的元素，从碱金属（组I）卤素（组VII），我们计算的能带结构，态密度，磁矩和有效质量的能量最稳定的位置的吸附原子单层磷烯。我们预测，第I族金属（Li，Na，K），和第III族吸附原子（Al，Ga，In）是有效的，在提高n型移动载流子密度，与第III族吸附原子导致较低的有效质量的电子，从而更高的迁移率。此外，我们发现，过渡金属Ti和Fe的吸附原子，产生一个有限的磁矩（1.87和2.31 $μ_B$）在单层磷烯，具有不同的带隙和电子有效质量（从而迁移率），这大约相差10倍的自旋和自旋向下的电子开辟了探索自旋电子学应用的可能性。
2015-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noncollinear spin density of an adatom on a magnetic surface
我们证明了磁性表面上的单个吸附原子可以表现出非共线的自旋密度。用密度泛函理论研究了Co和Ir原子在具有非共线倾斜自旋结构的W（110）表面Mn单层膜上的吸附.由于与单层的最近和下一个最近的Mn原子的杂化，底层衬底的自旋方向被编码到吸附原子的轨道中。这解释了最近的扫描隧道显微镜实验，其显示吸附原子的自旋敏感形状不对称性[Serrate \emph{et al.}，Phys.Rev.B \textbf{93}，125424（2016）]，其证实了吸附原子的原子内非共线磁性。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density functional study of alkali metal atoms and monolayers on graphite (0001)
用密度泛函理论、赝势和周期衬底研究了碱金属原子（Li，Na，K，Rb，Cs）、二聚体和（2 $\times$ 2）在石墨（0001）表面上的单分子膜.吸附原子结合在中空部位（石墨六边形），Li离表面最近（1.84 μ m），Cs离表面最远（3.75 μ m）。吸附能在$0.55-1.21$ eV之间，碱金属吸附原子的能量顺序为Li $>$ Cs $\ge$ Rb $\ge$ K $>$ Na.小的扩散势垒（对于C-C桥为0.02-0.21 eV）随着原子尺寸的增加而减小，表明平坦的势能面。（2 $\times$ 2）单层的形成（内聚）能范围在0.55-0.81 eV之间，其中K具有最大值，并且增加的覆盖度减弱了吸附物-基底相互作用（去耦），同时形成二维金属膜。吸附后的电荷密度再分布分析表明，碱金属吸附原子向石墨提供了$0.4-0.5 e$的电荷，（2 $\times$ 2）单层的相应值为每个原子$\sim 0.1 e$.转移的电荷主要存在于最外层石墨烯层的$π$ -带（原子$p_z$ -轨道）中.
2006-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Control of Intermolecular Bonds by Deposition Rates at Room Temperature: Hydrogen Bonds versus Metal Coordination in Trinitrile Monolayers
用扫描隧道显微镜和低能电子衍射研究了1，3，5-三（4 '-联苯-4”-腈）苯在铜和银（111）表面的自组装膜。在两个表面上同样观察到密集的氢键多晶型物。此外，在Cu（111）上的沉积产生了与氢键结构共存的有序的金属配位多孔多晶型物。所需的配位中心由Cu（111）表面的吸附原子气体提供。而在Ag（111）上，没有观察到有序的金属配位网络。铜和银上的吸附原子的反应性和相应的配位键的键强度之间的差异负责此基板的依赖性。通过利用超低沉积速率，我们证明了在Cu（111）上，吸附原子动力学在分子间键的表达和结构选择中起着决定性的作用。
2013-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of 3$d$ transition-metal adatoms on Mn/W(110)
利用密度泛函理论研究了$3d$过渡金属吸附原子在Mn/W（110）单分子膜上的电子和磁性. Mn/W（110）具有非共线的摆线自旋螺旋基态，其中相邻Mn行的磁矩之间的角度为173 $^\circ$。它允许准连续地旋转吸附的磁性吸附原子的自旋取向。因此，这种表面非常适合操纵单个原子的自旋方向，并使用扫描隧道显微镜（STM）探索它们的磁性。吸附的V和Cr过渡金属吸附原子反铁磁耦合到Mn单层的最近邻Mn原子，而Mn，Fe，Co和Ni铁磁耦合。$3d$吸附原子的磁矩很大，并表现出Hund规则类型的趋势，在系列的中间有一个峰值。发现$3d$过渡金属吸附原子具有较大的自旋分裂，费米能级处局域真空态密度的自旋极化率高达73%，隧穿各向异性磁电阻增强效应高达27%.我们的结论是，这样大的值源于吸附原子和Mn原子的单层之间的强杂交。此外，使用自旋极化STM的吸附原子的自旋取向的识别是唯一可能的Co和V吸附原子。
2020-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of point defects on the electronic and topological properties of monolayer WTe$_2$
在一些拓扑绝缘体中，例如石墨烯和WTe $_2$，带反转源自化学键合和空间群对称性，与诸如Bi $_2$ Se $_3$的材料相反，其中带反转源自原子中的相对论效应。在前者中，能带反转容易受到化学环境的变化，例如缺陷的影响，而后者由于与原子相对论效应相关的较大能量尺度而较少受到缺陷的影响。受最近实验的启发，我们研究了Te空位和Te吸附原子对WTe $_2$电子性质的影响。我们发现Te空位的形成能为$2.21$ eV，而Te吸附原子的形成能要低得多，为$0.72$ eV.空位强烈影响的能带结构，我们提出的证据表明，带反转已经被逆转的名义组成的WTe $_{1.97}$。与此相反，我们发现吸附原子不改变费米能级附近的电子结构，从而拓扑性质。我们的研究结果表明，碲吸附原子应存在于薄膜，生长在一个富碲的环境中，我们认为，他们已经观察到在扫描隧道显微镜实验。
2019-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Interatomic Coupling on Magnetic Anisotropy and Order of Spins on Metallic Surfaces
表面上单原子自旋的量子和经典行为取决于吸附原子的局域各向异性及其与周围电子环境的耦合。然而，吸附原子很少单独存在于表面上，并且通常认为，基底介导的相互作用可以使单个自旋相互耦合，从而影响它们的磁性行为。在这里，我们还表明，磁各向异性，这通常被认为是一个常数，由当地的晶体场，可以非常敏感，这样的相互作用。通过Cu（001）和Pt（001）表面上的Co二聚体的例子，我们强调了交换耦合和磁各向异性的复杂相互作用，提供了一个非常寻求的可能性，通过故意调整吸附原子的分离来调整后者。作为一个技术相关的含义，我们证明了这种新兴的非局部各向异性的单原子磁化曲线的磁共振性质的影响。
2015-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Coverage-dependent magnetic and electronic properties of graphene with Co adatoms
本研究通过第一性原理计算，系统揭示了Co吸附原子覆盖度对石墨烯磁性与电子性质的调控，发现低覆盖度下自旋极化及轨道杂化产生新带，并诱导量子反常霍尔效应。
2021-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Sub-monolayer structures of Ag overlayers on Ge(111): experimental observations and first-principles study
本文采用低能电子衍射、低能电子显微镜、扫描隧道显微镜和基于密度泛函理论的计算方法，对Ag原子在Ge（111）表面上的结构进行了实验和理论上的联合测定。实验上对于清洁的Ge（111），c（2X 8）和（2X 1）相出现，而Ag覆盖层导致（4X 4）、（V3 XV 3）R30和（3X 1）表面结构相。这些不同的阶段的生长行为的依赖性进行了检查作为温度，Ag沉积速率和覆盖率，衬底台阶密度，和温度循环的历史的函数。电子结构、几何结构和振动动力学的第一性原理计算表明，在未重构Ge（111）、重构Ge（111）-2X 1和Ge（111）-c（2X 8）结构中，Ge（111）-c（2X 8）结构是Ge（111）表面能量最有利的相.该系统的Ge（111）-Ag（3X 1）覆盖层具有在缺失的顶层重构表面上形成蜂窝链的Ge原子，其中金属在通道中的1/3 ML覆盖。Ge（111）-Ag（V3 XV 3）R30覆盖层包含一个单层Ag，在缺失的顶层重构Ge（111）表面上的表面单元格中形成不等价的Ag三角形。在低Ag覆盖率下形成的Ge（111）-Ag（4X 4）覆盖层在完整的双层Ge（111）表面上包含两个不同高度的三角形亚单元：一个具有六个Ag吸附原子，另一个具有三个Ge吸附原子。通过最小化表面自由能获得的温度和覆盖度相关的表面相图，捕获的实验相图的主要特征。
2019-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-induced structures of bismuth adsorption on graphene: a first principle study
采用第一性原理计算研究了强基底效应富集的Bi吸附单层石墨烯的几何和电子性质。六层衬底、波纹缓冲层和轻微变形的单层石墨烯都被模拟。通过分析不同吸附原子高度、吸附原子间距、吸附位置和六方位置的基态能量、铋吸附能和Bi-Bi相互作用能，对吸附原子排列进行了深入研究。Bi原子的六边形阵列由缓冲层和单层石墨烯之间的相互作用主导。温度的增加可以克服$\sim 50$ meV的能量障碍，并诱导三角形和矩形纳米团簇。最稳定和亚稳态结构与扫描隧道显微镜测量结果一致。态密度在费米能级处呈现有限值，在$\sim -0.2$ eV处呈现下降，在$\sim -0.6$ eV处呈现峰值，如在隧穿电导的实验测量中所观察到的。
2016-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Strong out-of-plane magnetic anisotropy of Fe adatoms on Bi$_2$Te$_3$
研究了吸附在拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_3$（111）表面的单个Fe原子的电子和磁性.扫描隧道显微镜和光谱证明了两种不同类型的Fe物种的存在，而我们的第一性原理计算将它们分配给铁吸附原子的hcp和fcc空心网站。X射线磁性圆二色性测量和角度依赖磁化曲线的组合揭示了两个物种的面外各向异性与各向异性常数为$K_{\text{fcc}} = (10 \pm 4)$ meV/原子和$K_{\text{hcp}} = (8 \pm 4)$ meV/原子。这些值与计算结果完全一致。
2014-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Beyond the upper limit of magnetic anisotropy in two-dimensional transition metal dichalcogenides
探索二维材料（如石墨烯和过渡金属二硫属化物）中磁各向异性的上限是自旋电子学研究的核心。在本文中，原子尺度的垂直磁各向异性高达每原子100毫电子伏的数量级，这是远远超过通常获得的值在石墨烯和原始的过渡金属二硫属化物，证明在个别钌和锇吸附原子在二硫化钼中的单硫空位。我们进一步提出了一个唯象模型，其中涉及钼a1和吸附原子e'轨道之间的杂化的自旋态转变是磁化重取向的一种可能机制。
2016-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Strain mediated adatom stripe morphologies on Cu<111> simulated
基底应变介导的吸附原子的配置在铜表面上<111>已模拟的覆盖范围高达近1单层。相互作用的吸附原子占据二维三角形晶格上的位置。弹性相互作用取自早期的计算，为了比较，增加了短程效应。取决于覆盖不同的形态观察到：超晶格的单吸附原子在0.04 ML区域，有序的吸附原子簇在0.1 ML区域，细长的岛屿在0.3 ML区域，和交织的条纹在0.5 ML区域。在上面的区域中，序列颠倒，占据的位置和空位互补。较强的短程相互作用增加了簇的特征尺寸并降低了它们的晶格有序度。衬底弹性各向异性的影响是显着的。结果进行了比较与Cu表面上观察到的形态<111>和模型的适用性进行了讨论。
2013-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Band Gap in Silicene by Oxidation
在Ag（111）表面上生长的硅烯单分子膜显示出可通过氧吸附原子从半金属型到半导体型调节的带隙。利用低温扫描隧道显微镜研究发现，硅烯表面氧原子的吸附构型和吸附量对硅烯的带隙设计至关重要，这主要取决于R13 xR 13、4x 4和2 R3 x2 R3硅烯层中不同的屈曲结构。Si-O-Si键是R13 xR 13，4x 4和2 R3 x2 R3结构在氧化过程中形成的最有利于能量的物种，这一点通过原位拉曼光谱和第一性原理计算得到了证实.硅烯单分子膜在被氧吸附原子完全覆盖时保持其结构。我们的工作证明了用氧吸附原子调节硅烯的带隙的可行性，这反过来又扩展了可用二维电子材料的基础，用于具有氧化石墨烯难以实现的特性的器件。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci
A First-Principles Study of Defects and Adatoms in Silicon Carbide Honeycomb Structures
采用第一性原理平面波方法研究了二维单层碳化硅（SiC）蜂窝结构及其准一维扶手椅型纳米带的力学、电学和磁学性质。为了揭示尺寸效应，本文还对SiC的三维体相和一维原子链进行了简要的研究。计算的键长，内聚能，电荷转移和带隙显示出明显的维度效应。基于声子频率计算的稳定性分析表明，二维SiC单层在平面几何结构中是稳定的。我们发现蜂窝状结构的2D SiC单层及其裸露的和氢钝化的纳米带是离子的、非磁性的、宽带隙半导体。在自能修正后，带隙进一步增加。使用应变能计算的机械性能进行了研究。研究了各种空位缺陷、吸附原子和替位杂质对二维SiC单层及其扶手椅型纳米带电子和磁性的影响。发现这些空位缺陷和杂质中的一些影响物理性质并获得磁矩，可以用于功能化SiC蜂窝结构。
2010-03-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Influence of the degree of decoupling of graphene on the properties of transition metal adatoms
我们利用低温扫描隧道显微镜和光谱研究了$3d$过渡金属（TM）吸附原子的吸附位置。在SiC（0001）表面制备了两种石墨烯，即单层外延石墨烯（MLG）和单层准自支撑石墨烯（QFMLG），并对其吸附性能进行了研究。在QFMLG的情况下，确定了两个稳定的吸附位点，而在MLG的情况下，只观察到一个吸附位点。我们的实验结果揭示了退耦效率作为一个决定的吸附网站，以及$3d$过渡金属原子在石墨烯上的电子性质的关键参数。此外，我们表明，钴原子吸附在QFMLG的狄拉克费米子的强散射势，并在其附近引起谷间散射。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The influence of adatom diffusion on the formation of skyrmion lattice in sub-monolayer Fe on Ir(111)
本文利用自旋极化扫描隧道显微镜研究Ir(111)上Fe单层中斯格明子晶格的形成，发现Fe吸附原子的扩散长度对斯格明子的形成起决定性作用，杂质密度低于0.006/nm2或低温30K下无斯格明子生成。
2023-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of single atomic defects and vacancies on the magnetic anisotropy energy of CoPt thin films
从第一性原理出发，研究了表面空位和单个吸附原子对四元{ \bf{L1} $_{0}$ } CoPt薄膜磁性的影响。我们考虑Co和Fe单吸附原子沉积在Pt-终止的薄膜，而Pt吸附原子被假定为由Co-终止的膜支持。空位被注入到两种终止方式的薄膜的上表面层中。在找到缺陷的最稳定位置后，我们讨论了它们的磁性与衬底的磁性紧密相关，并研究了磁晶各向异性能（MAE）。先前的模拟[Brahimi等人，J. Phys.：康登斯所谓了\textbf{28}，496002（2016）]预测Pt封端的CoPt膜的大的面外表面MAE（4 meV/f.u.）与Co封端膜的平面内表面MAE（~ 1 meV/f.u.）相反。在这里，我们发现，表面MAE显着修改后的原子缺陷的存在。所有研究的缺陷诱导的面内MAE，这是足够大的Fe吸附原子和Pt空位切换表面MAE从面外到面内的Pt终止的薄膜。有趣的是，在所研究的缺陷中，Pt空位对MAE的影响最大，而Co空位的影响最小，但仍然很显著。这种行为解释的轨道矩各向异性的薄膜。
2019-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Novel diffusion mechanism on the GaAs(001) surface: the role of adatom-dimer interaction
采用第一性原理总能量计算方法研究了Ga和Al原子在GaAs（001）-β 2表面的吸附行为。确定了吸附位点和两个相关的扩散通道。通道的特征在于不同的吸附原子-表面二聚体相互作用。两者都以一种新的方式影响吸附原子的迁移：在一个通道中，扩散的吸附原子跨越表面二聚体跳跃并使二聚体键保持完整，在另一个通道中，表面二聚体键被破坏。这两个渠道被考虑到，以获得有效的吸附原子扩散障碍。从扩散势垒，我们得出结论的Al和Ga吸附原子的最快扩散平行于表面二聚体的方向具有较强的扩散各向异性。在协议与实验观察，我们发现更高的扩散势垒Al比Ga。
1997-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Electric Polarization-Driven Modulation of Fe Adatoms on Ferroelectric $α$-In$_2$Se$_3$
本文利用第一性原理计算发现，通过翻转二维铁电 $α$-In$_2$Se$_3$ 的电极化方向，可有效调制 Fe 吸附原子的吸附位点稳定性、电子构型、磁矩和磁各向异性，为电压控制磁性吸附原子性质提供了新途径。
2025-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Low-Energy Magnetic States of Tb Adatom on Graphene
本研究采用第一性原理方法探究石墨烯上不同氧化态Tb吸附原子的电子结构与磁特性，揭示了6s5d轨道占据对其磁各向异性和磁矩稳定性的关键调控作用。
2024-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Site-dependent magnetism of Ni adatoms on MgO/Ag(001)
我们研究了一个单一的Ni原子上的单层MgO上的Ag基板使用DFT和DFT+U计算方法的吸附。我们发现，电子和磁性的变化很大，在整个表面的三个结合位点。两个结合位点在能量上是竞争性的，并且优选的位点取决于在位点库仑相互作用U的强度。这些结果可以从表面吸附的过渡金属原子的成键和磁性之间的竞争来理解。比较最近的实验和理论研究的Co MgO/Ag，和Ni系统的扫描隧道显微镜实验的影响进行了讨论。
2015-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Carbon ene-yne graphyne monolayer as an outstanding anode material for Li/Naion batteries
近年来，通过溶剂相反应成功地合成了一种新型的全碳二维材料“碳烯炔”（CEY）。受此实验工作的启发，我们进行了广泛的第一性原理密度泛函理论模拟，以探索CEY作为镁，钠和锂离子电池负极材料的应用前景。为了模拟阳极电极中的离子嵌入过程，吸附原子的覆盖度逐渐增加。然后，我们采用Bader电荷分析来评估吸附原子和CEY纳米片之间的电荷转移，最后报告阳极的理论存储容量。我们特别研究了吸附能、电子态密度和开路电压随吸附原子覆盖度的变化。吸附原子在CEY表面上的扩散也被研究通过使用轻推弹性带方法。值得注意的是，我们的研究结果表明CEY是一种有前途的阳极材料，在迄今为止研究的2D材料中理论充电容量最高，Li和Na离子电池的充电容量分别为2，680 mAh/g和1，788 mAh/g。这项研究提供的见解突出了CEY作为一种新型全碳材料的特性，非常适合作为下一代可充电离子电池的阳极材料。
2018-01-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Lithium adsorption properties of monolayer B$_5$Se
B $_5$ Se本工作中，我们研究了锂的吸附性能的混合2D材料，即单层B5 Se与第一性原理计算。二维B $_5$ Se具有畸变的六角结构，每个六角顶点有5个B原子和1个Se原子.采用广义梯度近似（GGA）和Perdew-Burke-Ernzerhoff（PBE）交换关联泛函进行了密度泛函理论（DFT）计算.计算结果包括用Grimmes DFT-D2格式进行的范德华修正。电极性能指标，作为最优选的吸附位点和吸附能，开路阳极电位，电荷密度差和不同吸附原子覆盖率的比容量进行了评估与DFT计算。吸附原子的扩散障碍进行了评估与轻推弹性带（NEB）的方法。从头计算预测Li在2D B $_5$ Se上吸附的最大理论比容量为1486.87 mAhg $^{-1}$，这是常规Li离子电池阳极材料的四倍以上。这与对于不同程度的Li覆盖的0.291- 0.179 V的开路阳极电势和0.15 eV的小Li扩散势垒、在纯和锂化条件下的片材的金属性质以及良好的电荷密度变化相结合，使得单层B $_5$ Se成为用于Li离子电池应用的有效阳极材料。
2021-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling anisotropic magnetoresistance of Pb and Bi adatoms and dimers on Mn/W(110): A first-principles study
我们发现，铅和铋吸附原子和二聚体有一个大的隧道各向异性磁电阻（TAMR）的高达60%的磁性过渡金属表面吸附时，由于强的自旋轨道耦合和杂化的6p轨道与3d态的磁性层。本文用密度泛函理论研究了Pb和Bi吸附原子及二聚体吸附在W（110）表面Mn单分子膜上的TAMR效应。该表面表现出非共线的摆线自旋螺旋基态，相邻自旋之间的角度为173 $^\circ$，这允许准连续地旋转吸附原子或二聚体的自旋量子化轴，并且非常适合于使用扫描隧道显微镜（STM）探索TAMR的角度依赖性。我们发现Pb和Bi吸附原子和二聚体的感生磁矩很小，但局域态密度（LDOS）的自旋极化仍然很大。由真空LDOS各向异性得到的吸附原子的TAMR高达50- 60%.对于二聚体的TAMR敏感地依赖于相对于表面的结晶方向的二聚体取向，由于与Mn表面原子和自旋轨道耦合诱导混合的对称性的吸附原子之间的键的形成。沿着Mn单层的自旋螺旋方向取向的二聚体显示出最大的60%的TAMR，这是由于二聚体和Mn层的混合6p-3d态
2019-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ordered Array of Single Au Adatoms with Remarkable Thermal Stability: Au/Fe3O4(001)
利用扫描隧道显微镜（STM）研究了室温下金在Fe_3O_4（001）表面的沉积。该表面形成具有（\surd 2 \times \surd 2）R45°对称性的重构，其中Fe和相邻的O离子对略微横向移位，形成具有“窄”和“宽”吸附位点的起伏行。在分数单层覆盖率下，单个Au吸附原子仅吸附在狭窄的位置，在高达400 °C的退火温度下没有明显的烧结。对该位置的强烈偏好可能与重构的Fe 3 O 4（001）表面的第一次表面层内的电荷和轨道有序有关。由于其高热稳定性，Fe_3 O_4（001）-（\surd 2 \times \surd 2）R_（45）°的有序Au原子可用于探测单原子物种的化学反应性。
2012-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Driving Forces for Substrate Atom Extraction by Adsorption of Strong Electron Acceptor Molecules
定量结构调查的报告，旨在解决的问题，是否基板吸附原子被纳入由强分子电子受体沉积到金属电极上形成的单分子膜。正入射X射线驻波、低能电子衍射、扫描隧道显微镜和X射线光电子能谱学测量的组合表明，Ag（100）上的TCNQ和F4 TCNQ体系位于这两种可能性之间的边界，因此代表了研究这种效应的理想模型体系。一个室温相称相的吸附TCNQ被发现不涉及银吸附原子，但采用倒碗配置，长期预测，但没有以前确定的实验。相比之下，吸附的F4TCNQ的类似的阶段，导致银吸附原子掺入的覆盖层，氰基端基的分子被扭曲相对于平面醌环。密度泛函理论（DFT）计算表明，这种行为与吸附能学是一致的。退火的相称TCNQ覆盖层相导致不相称的阶段，似乎并纳入银吸附原子。我们的研究结果表明，包含（或排斥）的金属原子到有机单分子膜是热力学和动力学因素的结果。
2022-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Two-Dimensionality on Step Bunching Induced by the Drift of Adatoms
研究了二维性对原子漂移引起的阶跃聚束效应的影响。当扩散系数的各向异性在连续的台阶上交替变化时，如Si（001）邻面，随着吸附原子的漂移会发生聚束。如果像一维模型那样忽略阶跃聚束的涨落，则阶跃下降漂移的聚束比阶跃上升漂移的聚束快，这与Latyshev等人的实验结果相反。在二维模型中，阶跃漂移使阶跃聚束严重漂移，与相邻聚束的复合比阶跃漂移更频繁，聚束加速。当考虑两类台阶动力学系数的差异时，阶跃上升漂移的聚束比阶跃下降漂移的聚束快。
2005-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Mobility anisotropy in monolayer black phosphorus due to charged impurities
研究了黑磷（一种高度各向异性的层状材料）中的带电杂质限制迁移率。在考虑输运各向异性和电子结构的情况下，利用细致平衡条件下的玻尔兹曼输运方程计算了迁移率。对于实验上可测得的载流子密度，零温下的各向异性比为3 ~ 4，比多层膜样品的实验结果大两倍。我们还讨论了各向异性如何依赖于载流子浓度和杂质分布。
2015-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Fe adatoms along Bi lines on H/Si(001): Patterning atomic magnetic chains
采用自旋密度泛函方法研究了Fe原子吸附在H/Si（001）表面自组装Bi二聚体线纳米结构上的稳定性、电子和磁性.我们的研究结果表明，Fe吸附原子是更稳定的网站更接近Bi纳米线能够形成一维原子阵列。最稳定的结构发生在一个失踪的二聚体线旁边的Bi二聚体，这对应于一个阵列与Fe吸附原子之间的距离约为8安。在这个阵列中的铁的反铁磁耦合的自旋磁矩约为1.5玻尔磁子每个铁原子，而耦合交换相互作用被发现是14.4 meV。我们还估计了一个大的磁各向异性能量为Fe吸附原子约3毫电子伏/原子。此外，在最稳定的结构下，Fe阵列的电子能带结构表现出磁性半金属行为。
2006-08-07 cond-mat.mtrl-sci
DFT+U Investigation of magnetocrystalline anisotropy of Mn-doped transition-metal dichalcogenides monolayers
掺杂的过渡金属二硫属化物单层膜表现出令人兴奋的磁性，有利于二维自旋电子器件。采用密度泛函理论（DFT）结合Hubbard型修正（DFT $+U$）来解释电子相关，研究了Mn掺杂MS $_2$（M=Mo，W）单分子膜的磁晶各向异性能（MAE）.在Mn掺杂WS $_2$（MoS $_2$）单层的情况下，单个隔离的Mn掺杂剂表现出35 meV（8 meV）的大的垂直磁各向异性。该值源于Mn面内轨道由于自旋-轨道耦合引起的简并提升。在成对掺杂中，与单一Mn掺杂相比，磁化易轴改变为具有弱MAE的面内方向。我们的研究结果表明，稀释的Mn掺杂MS $_2$单层，其中Mn掺杂剂被很好地分离，可能是一个潜在的候选人实现最终的纳米磁体单元。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Robust magnetic anisotropy of a monolayer of hexacoordinate Fe( ii ) complexes assembled on Cu(111)
三吡唑基硼酸配体施加一个刚性支架周围的Fe（ii），确保一个强大的磁各向异性时，组装成单层的分子遭受的基板/真空界面的不对称环境。
2021-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Tunnelling anisotropic magnetoresistance effect of single adatoms on a noncollinear magnetic surface
隧道各向异性磁电阻（TAMR）效应描述了自旋极化电子输运对相对于晶轴的磁化方向的敏感性。由于TAMR效应只需要单个磁电极，与隧道磁阻效应相反，它为替代自旋电子学应用提供了一条有吸引力的途径。在这项工作中，我们考虑TAMR效应在单原子的限制，通过调查的各向异性的局域态密度在真空中的过渡金属吸附原子吸附在非共线磁性表面上，单层的Mn W（110）。该表面呈现摆线自旋螺旋基态，相邻自旋之间的角度为173 $^\circ$，从而允许使用扫描隧道显微镜准连续探索吸附原子的TAMR的角度依赖性。用第一性原理计算研究了Co、Rh和Ir吸附原子在Mn/W（110）表面的TAMR，并将我们的结果与磁化方向相关的局域态密度变化联系起来.各向异性效应被发现显着增强的重过渡金属原子的吸附，从我们的计算预测值高达50%。即使使用非磁性STM尖端，这种效应也是可测量的。
2014-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Influence of spin-orbit coupling on the magnetic dipole term $T_α$
研究了自旋-轨道耦合（SOC）对磁偶极子项$T_α$的影响，以检验是否可以通过自旋矩求和规则从X射线磁性圆二色性光谱分析中消除$T_α$项。利用KKR方法计算了Co在Cu、Pd、Ag、Pt和Au（111）表面上的单层和吸附原子的格林函数，验证了磁偶极子项$T_{x}+T_{y}+T_{z}$的和是否为零以及\ta项的角度依赖性是否为$3\cos^{2}θ-1$ .由此可见，存在SOC对$T_α$的影响即使对于3个$d$原子也不能忽略的情况，其中SOC名义上是小的。关键因素似乎是系统的维度：对于3个$d$吸附原子，SOC对$T_α$的影响可能是显著的，而对于单层，它几乎总是可以忽略不计。除了维数，吸附原子和基板状态之间的杂化也很重要：小杂化提高SOC的重要性，反之亦然。
2016-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced conductivity anisotropy in MoS2 monolayers
各种类型的缺陷在二硫化钼单层及其对电子结构和输运性质的影响进行了研究，使用密度泛函为基础的紧束缚方法结合格林函数的方法。MoS2单分子膜中的本征缺陷显著影响其电子性质。即使在低浓度下，它们也会显著改变量子电导。虽然电子输运实际上是各向同性的原始二硫化钼，强烈的各向异性中观察到的缺陷的存在。在半导体MoS2中观察到局部中间带隙状态，其对电导率没有贡献，但方向相关的散射电流，并且电导率在线缺陷和选定的晶界模型之间强烈降低。
2013-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Correlation-driven eightfold magnetic anisotropy in a two-dimensional oxide monolayer
二维系统中的工程磁各向异性具有巨大的科学和技术意义。二维磁体普遍表现出的单轴各向异性只有两个稳定的自旋方向，需要在状态之间进行180度的自旋切换。通过在（SrRuO3）1/（SrTiO3）N超晶格中诱导自旋重取向，我们发现了磁性SrRuO3单层膜的八重各向异性，其中Ru自旋的易磁化轴由单轴方向（N = 1和2）转变为八重方向（N = 3，4，5）.<001><111>这种八重各向异性使71和109度的自旋开关SrRuO3单层，类似于71和109度的铁电BiFeO3极化开关。第一性原理计算表明，增加SrTiO 3层的厚度诱导紧急相关驱动的轨道有序，调谐自旋轨道相互作用和重新定向的SrRuO 3单层易轴。我们的工作表明，可以利用相关效应来大幅改变自旋轨道相互作用，稳定二维磁体中前所未有的特性，并为低功耗，多态器件应用开辟丰富的机会。
2020-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on the binding and diffusion energies of Au adatoms and CeO2 admolcules on Au, CeO2, MgO and SrTiO3 surfaces
Purdue University（普渡大学）
该研究利用DFT计算探讨了应变对不同表面吸附物结合能和扩散能的影响，揭示了应变诱导的各向异性及对表面扩散行为的调控作用。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Diffusivity of Ga and Al adatoms on GaAs(001)
利用势能面的从头计算和过渡态理论计算了Ga和Al原子在（2 × 4）重构GaAs（001）表面上的扩散系数.一个强大的扩散各向异性被发现，与最快的扩散方向平行的表面As-二聚体取向。与以前的计算结果相反，我们确定了一个短桥的位置之间的两个原子的表面二聚体作为Al和Ga吸附原子的吸附位点。
1996-09-25 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Ab initio study of reflectance anisotropy spectra of a sub-monolayer oxidized Si(100) surface
采用基于平面波、范数守恒赝势方法的从头算DFT-LDA方法研究了氧吸附对亚单层覆盖（氧化的第一阶段）重构Si（100）：O表面反射各向异性谱（RAS）的影响.在50%的表面二聚体氧化后，清洁Si（100）表面的悬挂键和特征RAS的主要特征大部分保留下来，具有一些可见的变化：第一峰的小的红移，以及在约1.5 eV处出现明显的光谱结构。在后者所涉及的电子跃迁已通过状态的RAS和逐层分解进行了分析。我们认为，目前的理论结果和反射各向异性光谱实验之间的新的相互作用，可能会导致进一步澄清的结构和动力学细节的Si（100）氧化过程中的亚单层范围。
2004-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Using in-plane anisotropy to engineer Janus monolayers of rhenium dichalcogenides
具有两个不同界面的Janus二维过渡金属二硫属化物由于其不同于典型二维材料的独特性质而受到越来越多的关注。在这里，我们表明，在平面各向异性的二维原子晶体，如ReS $_{2}$或ReSe $_{2}$，允许形成大量的不等价的Janus单层。我们使用第一性原理计算研究了29种不同的ReX $_{2-x}$ Y $_{x}$（$\mathrm{X,Y \in \{S,Se\}}$）结构的结构稳定性，这些结构可以通过在ReX $_{2}$单层中选择性交换暴露的硫属元素来获得。我们还研究了最稳定的Janus单层的电子性质和功函数，并表明大量的不等价结构提供了一种方法来工程师的电子带的自旋轨道分裂。我们发现，反演对称性的破缺导致相当大的自旋分裂和自发的diople时刻比那些在其他Janus dichalcogenides大。此外，我们的计算表明，Janus单分子膜的功函数可以通过改变取代硫族元素的含量来调节。我们的工作表明，面内各向异性提供了额外的灵活性，在子层工程的二维原子晶体。
2022-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetism of monolayer chromium telluride with perpendicular magnetic anisotropy
在二维（2D）系统中实现长程磁有序化可能会彻底改变下一代信息技术。在这里，我们报告的晶体Cr 3 Te 4单层室温铁磁性的成功制造。采用分子束外延技术，在较低的衬底温度（~ 100 ℃）下生长了单层厚度的二维Cr 3 Te 4薄膜，与Si CMOS工艺兼容。X射线磁性圆二色性测量揭示了具有面外磁易轴的Cr 3 Te 4单层的居里温度（Tc）为~344 K，对于具有面内易轴的较厚的膜（~ 7 nm），居里温度降低到~240 K。通过密度泛函理论计算，将铁磁耦合和磁各向异性转变的增强归因于界面效应，特别是单层Cr 3 Te 4/石墨界面处的轨道重叠.这项工作揭示了具有室温铁磁性的2D非层状材料的低温可扩展生长，用于新的磁性和自旋电子器件。
2021-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Origins of electromagnetic anisotropy in monolayer black phosphorus
与经验观察相反，最低阶$k\cdot\hat{p}$理论预测单层黑磷（“磷烯”）在带隙能量处完全不受荧光偏振光激发的影响。利用对称性参数，我们推导出了包含高阶修正的$k\cdot\hat{p}$形式下的$2\times2$哈密顿量，它被用来表明实验测量的具有锯齿偏振的带隙跃迁由带间光学矩阵元中的三阶$k\cdot\hat{p}$微扰主导，而在这种材料中自旋-轨道相互作用的影响可以忽略不计，与对$\textit{g}$因子的微小轨道反磁性贡献一致。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Controlled Curie temperature, magnetocrystalline anisotropy, and valley polarization in 2D ferromagnetic Janus 2H-VSeS monolayer
受成功合成具有内禀铁磁性和高居里温度（T $_{c}$）的二维V基Janus dichloride单分子膜的启发，采用第一性原理计算对Janus 2 H-VSeS单分子膜的电子结构、自旋谷分裂和磁各向异性进行了详细的研究.结果表明，Janus 2 H-VSeS单分子膜具有105 meV的大的谷分裂，278 K的高T $_{c}$和良好的磁晶各向异性（0.31meV），这是由V原子的面内d $_{x^{2}-y^{2}}$ /d $_{xy}$轨道贡献的.双轴应变（$-$ 8%< $\varepsilon$ <8%）可以有效地调节Janus 2 H-VSeS单分子膜中V原子的磁矩、谷裂$Δ$ E、T $_{c}$和MAE。相应的$Δ$ E和T $_{c}$分别从72 meV调整到106.8meV和从180 K调整到340 K。由于V 3d轨道占据的变化，还观察到了从双极磁性半导体（BMS）到半导体（HSC）、自旋无隙半导体（SGS）和半金属（HM）的电子相变。由于空间和时间反转对称性的破坏，相反的谷电荷载流子携带相反的Berry曲率，这导致在K和K $^{\prime}$谷处显著的异常霍尔电导率。通过施加双轴应变和载流子掺杂，Berry曲率的最大调制分别达到45%和9.5%。稳定的面内磁晶各向异性和大的自发谷极化使铁磁Janus 2 H-VSeS单层膜成为实现自旋电子学和谷电子学器件…
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy energies and metal-insulator transitions in monolayers of $α$-RuCl$_3$ and OsCl$_3$ on graphene
具有$4d$或$5d$电子的过渡金属三氯化物是最近关于自旋轨道耦合和强库仑相互作用的相互作用的研究的前沿材料。在我们的第一性原理计算（DFT+ $U$ +SOC）中，我们研究了石墨烯对$α$ -RuCl $_3$和OsCl $_3$单层的电子和磁性的影响。尽管空间上不均匀的$n$型掺杂诱导的石墨烯，我们表明，占据的上哈伯德带的ML的\rucl和OsCl $_3$可以通过外部电场调谐，并允许控制（i）金属-绝缘体转变，和（ii）磁易轴和各向异性能量。我们的研究结果指出，通过使用石墨烯和外部电场的过渡金属三氯化物单层的电子和磁性的调谐。
2022-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Fully relativistic calculation of magnetic properties of Fe, Co and Ni adclusters on Ag(100)
本文用第一性原理计算了Ag（100）表面上Fe、Co和Ni小团簇的磁矩和磁各向异性能，以及Fe或Co两个单原子在Ag（100）表面上的交换耦合能.计算完全相对论使用嵌入技术在Korringa-Kohn-Rostoker方法。利用力定理计算了磁各向异性和交换耦合能。在吸附原子和二聚体的铁和钴的情况下，我们得到增强的自旋矩，特别是，异常大的轨道时刻，而镍我们的计算预测完全没有磁性。对于较大的集群，集群中心的原子的局部矩的大小是非常接近的那些计算相应的单层。与轨道矩类似，单个原子对磁各向异性能量的贡献强烈依赖于位置，因此，依赖于给定簇内特定原子的局部环境。我们发现两个相邻的Fe或Co原子之间的强铁磁耦合和快速，振荡衰减的交换耦合能量与这两个吸附原子之间的距离增加。
2001-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Ferromagnetic van der Waals CrX3 (X=Cl, Br, I) Monolayers with Enhanced Anisotropy and Curie Temperature
在最近广泛研究的范德瓦尔斯层状磁体CrX_3（X=Cl，Br，I）中，CrCl_3单层（ML）特别令人困惑，因为它仅由实验表明具有面内磁易磁化轴，而且，所有以前的第一性原理计算结果都与此相矛盾。通过系统的第一性原理计算，揭示了CrCl 3 ML的面内易磁化轴是由其面内形状各向异性决定的.为了将CrCl3 ML的面内铁磁性调整为所需的垂直铁磁性，我们提出用等价钨（W）取代Cr。发现CrWCl_6具有很强的垂直磁各向异性，居里温度高达76 K。我们的工作不仅提供了深入了解范德华ML的二维铁磁性，但也揭示了新的光工程纳米器件的性能。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci
A family of high-temperature ferromagnetic monolayers with locked spin-dichroism-mobility anisotropy: MnNX and CrCX (X=Cl, Br, I; C=S, Se, Te)
自2017年Cr2 Ge 2 Te 6和CrI 3被实验剥离和测量以来，二维磁体越来越受到关注。虽然层状铁磁金属在室温下被证明，但具有高居里温度（Tc）的层状铁磁半导体尚未被揭开。在这里，我们从理论上预测了一个家庭的高Tc铁磁单层，即MnNX和CrCX（X=Cl，Br和I; C=S，Se和Te）。采用各向异性海森堡模型，用蒙特卡罗模拟预测了它们的Tc值从100 K到500 K。其中八个成员显示半导体带隙从大约0.23到1.85 eV不等。这些半导体单层也显示出极大的各向异性，即沿这些层的两个面内晶格方向的有效质量约为101，载流子迁移率约为102。额外的轨道各向异性导致自旋锁定的线性二向色性，不同于先前已知的层状材料中的圆和线性二向色性。与迁移率各向异性一起，它提供了自旋、二向色性和迁移率各向异性锁定。这些结果表明，这种二维家庭的基础研究和高性能的自旋相关的电子和光电子器件的潜力。
2019-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of single atoms of Fe and Co on Ir(111) and Pt(111)
本文用完全相对论的半无限体系的嵌入团簇和屏蔽Korringa-Kohn-Rostoker方法研究了Fe和Co单原子在Ir（111）和Pt（111）上的磁性。结果表明，Pt（111）上Fe和Co吸附原子的磁化方向是强垂直取向的，而Ir（111）上Co吸附原子的磁化方向是面外的，Fe吸附原子的磁化方向是面内的.为了比较，还示出了在这两个衬底上的单层Fe和Co的各向异性能的所谓能带能部分。所获得的结果进行比较，最近的实验研究，例如使用的自旋极化STM技术。
2008-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable quantum anomalous Hall effect in 5d transition-metal adatoms on graphene
石墨烯的独特性质与自旋极化和磁性相结合，用于设计新的自旋电子概念和器件，这受到原始石墨烯中碳的小库仑相互作用和微小自旋轨道耦合的阻碍。这样的器件概念将利用电子学中广泛可用的电场或拓扑输运机制（例如量子反常霍尔效应）来控制自旋自由度。在这里，我们表明，使用第一性原理方法，5d过渡金属（TM）吸附原子沉积在石墨烯显示显着的磁性。所有考虑TM吸附原子具有显着的自旋矩巨大的磁晶各向异性能量高达50毫电子伏每TM原子。我们发现，沉积的TM原子的磁电响应是非常强的，在某些情况下，甚至提供了可能性，通过一个温和的外部电场切换的自发磁化方向。我们预测在这种类型的杂化材料中可以观察到电可调的量子反常霍尔效应。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Importance of magnetic shape anisotropy in determining magnetic and electronic properties of monolayer $\mathrm{VSi_2P_4}$
二维铁磁体是一个非常有趣的研究课题，而磁各向异性是稳定二维磁序所必不可少的。本文采用广义梯度近似加$U$（GGA + $U$）方法研究了$\mathrm{VSi_2P_4}$的磁各向异性能（MAE）、磁性和电子性质.对于大的$U$，磁形状各向异性（MSA）能对MAE的贡献更大，可以克服磁晶各向异性（MCA）能，表现出易平面。对于固定的面外MA，随着$U$的增加，单层$\mathrm{VSi_2P_4}$经历铁谷态（FV）、半谷金属态（HVM）、谷极化量子反常霍尔绝缘体态（VQAHI）、HVM和FV态。然而，对于平面内自适应MA，在所考虑的$U$范围内，不存在特殊的量子反常霍尔（QAH）态和自发谷极化。根据MAE和电子结构，在固定的面外或面内MA下，本征相图显示单层$\mathrm{VSi_2P_4}$中的普通磁性半导体（CMS）、FV和VQAHI。在参考文献中广泛使用的代表性$U$ $=$ 3 eV处，$\mathrm{VSi_2P_4}$可以被视为2D-$XY$磁体，而不是在先前的工作中仅考虑MCA能量预测的Ising类2D长程序磁体。我们的研究结果揭示了MSA在确定单层$\mathrm{VSi_2P_4}$的磁性和电子性质的重要性。
2022-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Adatoms and clusters of 3d transition metals on graphene: Electronic and magnetic configurations
利用扫描隧道显微镜（STM）、X射线吸收光谱、X射线磁性圆二色性（XMCD）和从头算方法研究了SiC（0001）上单层石墨烯（MLG）上Fe、Co和Ni单原子和团簇的电子和磁性. STM揭示了Ni和Co吸附原子的不同吸附位点。XMCD证明Fe和Co吸附原子是顺磁性的，并表现出与理论一致的面外易磁化轴。与此相反，我们实验上发现一个小的基态镍单体，而集群的大小增加导致相当大的磁矩。我们的计算很好地再现了这些观察结果，并揭示了杂化效应和原子内电荷转移对MLG上吸附原子和团簇性质的重要性。
2013-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
