THz ratchet effect in HgTe interdigitated structures
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Institute of High Pressure Physics PAS（波兰科学院高压物理研究所）；Ioffe Institute（约费研究所）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分校半导体物理研究所）；Laboratoire Charles Coulomb, Université de Montpellier, Centre National de la Recherche Scientifique（蒙彼利埃大学夏尔·库隆实验室（法国国家科学研究中心））
研究HgTe双格栅门结构中太赫兹ratchet效应，发现极化无关的线性ratchet效应及由辐射手性驱动的环形ratchet效应，QW厚度影响信号强度，极化门电压导致振荡增强。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall
Probing the spin-polarized electronic band structure in monolayer transition metal dichalcogenides by optical spectroscopy
在双栅场效应器件上，利用光反射谱和光致发光谱研究了单层WSe_2和MoSe_2布里渊区K/K'谷的电子能带结构。我们的实验揭示了不同的自旋极化在这些化合物的导带的A和B激子共振的掺杂依赖性的系统研究。最高能量价带和最低能量导带中的电子在单层WSe 2中具有反平行自旋，而在单层MoSe 2中具有平行自旋。价带的自旋劈裂为几百meV，导带的自旋劈裂为几十meV，这与第一性原理计算的结果吻合得很好.这些值还表明，n型和p型WSe 2和MoSe 2都可以与基于自旋和谷的应用相关
2017-02-18 cond-mat.mes-hall
Measurement of Conduction and Valence Bands g-factors in a Transition Metal Dichalcogenide Monolayer
在磁场中进行的光学和输运测量中，可以操纵单层过渡金属二硫属化物中的电子谷和自旋自由度。确定塞曼分裂的关键参数，即电子和空穴g因子的单独贡献，在大多数测量中是不可访问的。在这里，我们提出了一个原始的方法，使访问的导带和价带的测量塞曼分裂的各自的贡献。它利用了激子复合物的光学选择规则，特别是涉及谷间声子的规则，避免了在传输实验中损害单粒子g因子确定的强重整化效应。这些研究产生了一个直接确定的单带g因子。我们测量gc1= 0.86，gc2=3.84的底部（顶部）的导带和gv=6.1的单层WSe 2的价带。这些测量有助于对在磁场中进行的光学和输运测量进行定量解释。此外，测量的g因子是用于优化这些2D材料的能带结构计算的有价值的输入参数。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic properties of defective MoS$_2$ and WS$_2$ monolayers
基于Slater Koster紧束缚模型，考虑自旋轨道耦合，从理论上研究了金属和二硫空位对MoS $_2$和WS $_2$单分子膜的电子和光学性质的影响.我们发现，空位缺陷通过向价带移动费米能级来产生电子平带，这表明这两种类型的空位都可以作为受体位点。原始单分子膜的光谱显示出阶跃特征，对应于从自旋分裂价带到导带最小值的跃迁，而有缺陷的单分子膜在其能带结构中的诱导中间带隙态在其光谱中表现出额外的峰。我们发现Mo和W空位主要在低能光谱中贡献，而S $_2$空位主要在可见光谱范围内提高了电导率.这表明，取决于空位的类型，MoS $_2$和WS $_2$单层中的原子缺陷可以增加光伏系统中使用的太阳能电池的效率。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall
Adsorption-induced modification of the hot electron lifetime in a Pb/Ag111 quantum well system
多层膜系统的界面能带结构对界面处的超快电荷和自旋载流子动力学起着至关重要的作用。本文研究了Ag（111）表面铅单层膜在吸附3，4，9，10-二萘嵌苯四甲酸二酐（PTCDA）单层前后的激发态的能量和动量依赖的准粒子寿命。利用时间分辨双光子动量显微术，我们发现裸Pb/Ag（111）双层膜系统的电子动力学过程主要是量子阱态内的各向同性带内散射过程以及从量子阱到Pb边带的带间散射过程.吸附后的PTCDA的Pb单层，带间散射被抑制，电子动力学是唯一的决定由带内或非弹性散射过程。因此，我们的研究结果揭示了一种新的可能性，选择性地调整和控制量子阱系统的散射过程的有机分子的吸附。
2021-01-10 cond-mat.mes-hall
Electron and hole lifetime in monolayer graphene
单层电子掺杂石墨烯中的激发传导电子、传导空穴和价空穴表现出不寻常的库仑衰减速率。利用屏蔽交换能研究了去激过程。它们可能利用带内单粒子激发（SPE），带间SPE和等离子体激元模式，这取决于准粒子态和费米能量。低位价空穴可以通过无阻尼的声等离子体衰减，因此它们呈现非常快的库仑退激，非单调的能量依赖性和各向异性行为。然而，低能量传导电子和空穴类似于二维电子气中的电子和空穴。高能量传导态和深能量价态在可用的去激发通道中的行为相似，并且具有与波矢${\bf k}$相似的衰减速率依赖性。
2019-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent electron dynamics in monolayer $\text{MoS}_2$ under ultrashort optical pulse
对超短光脉冲辐照下单层$\text{MoS}_2$中的类Dirac准粒子动力学进行了理论研究。特别是，我们仍然与质量不对称$α$和拓扑方面$β$参数导致Schr $\stackrel{..}{\text{o}}$ dinger型波矢量的载流子ML-MDS的具体功能。直接带隙、自旋分辨的价带分裂和强自旋轨道耦合引起的谷简并破缺影响狄拉克费米子的超快动力学。由于光脉冲的持续时间小于电子的散射时间$\sim 10-100\ fs$，因此光脉冲中的电子在电场中的动力学行为是相干的，从而可以用含时的Schr $\stackrel{..}{\text{o}}$ dinger方程来描述电子与强电磁场的耦合.在施加脉冲期间，通过强脉冲电场（$0.2-2.5 \ V/\textÅ$）的导带和价带耦合导致出现偶极矩。我们发现，偶极子是复杂的，源于带隙的存在。我们证明了偶极矩绝对值在狄拉克点上的非对称奇点。我们求解由此产生的耦合演化方程的价带和导带的膨胀系数，得到的几率之间的价带和导带的布居跃迁。不可逆电子动力学是二维Dirac物质与超短脉冲相互作用的一个重要特征，它强烈地依赖于$\text{MoS}_2$的电子结构。此外，我们提出的导带布居分布与非对称展览在每对狄拉克点（$K$和$K'$），当脉冲结束。这导致谷极化效应。
2019-12-10 cond-mat.mes-hall
Tunable thermoelectricity in monolayers of MoS$_{2}$ and other group-VI dichalcogenides
本文研究了MoS $_{2}$和其他VI族二硫属化合物单分子膜在圆偏振非共振光下的热电性质。解析表达式推导的Berry相位介导的磁矩，轨道磁化，以及热和能斯特电导率。通过{ \it非共振}光调谐带隙增强了价带和导带中的自旋分裂，因此导致自旋和谷热电性质的显著改善。
2015-04-18 cond-mat.mes-hall
Realization of valley-spin polarized current via parametric pump in monolayer $\rm MoS_2$
单层$MoS_2$是一种典型的具有谷自旋锁定价带的谷电子材料。我们数值研究了绝热电子抽运下单层$\rm MoS_2$中的谷自旋极化电流。通过引入交换场来打破单层$MoS_2$的能量简并性，使其价带的顶部被谷自旋极化，并可被交换场调谐。通过在相应的区域施加不同的交换场，构造了具有上自旋极化的左引线、下自旋极化的右引线和未调谐的中心区域的器件。然后，当周期性地改变两个泵浦电位时，在左右引线中同时产生等量的具有相反谷自旋极化的泵浦电流。数值结果表明，泵浦势之间的相位差可以改变泵浦电流的方向，从而改变泵浦电流的极化。结果表明，在谷自旋锁定能窗内，泵浦电流呈现共振行为，该行为强烈依赖于系统尺寸，在一定的系统长度下，泵浦电流会增强到共振电流峰值.更重要的是，泵浦电流作为系统长度的函数周期性振荡，这与传输的振荡密切相关。还详细讨论了系统的其他参数，如抽运振幅、静电势等对系统的影响。
2023-01-27 cond-mat.mes-hall
A tight-binding model for MoS$_2$ monolayers
我们提出了一个精确的紧束缚参数化的能带结构的MoS $_2$单分子膜附近的主要能隙。我们介绍了一个通用的和简单的推导带能量方程，可用于其他单层dichalcogenides。还提供了包括自旋轨道耦合的参数化。建议的一套模型参数再现正确的轨道组成和位置的价带和导带的从头计算比较。该模型给出了一个合适的起点，现实的大规模原子电子输运计算。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall
Symmetry, distorted bandstructure, and spin-orbit coupling of (group-III) metal-monochalcogenide monolayers
（第三族）金属单硫族化合物单层膜的电子结构表现出许多不寻常的功能。有些，如异常扭曲的上价带色散，我们描述为“火山口”，主要是纯粹的轨道相互作用的结果。其他的，包括自旋分裂和波函数自旋混合，则是由自旋轨道耦合直接驱动的。我们采用基本群论来解释这些属性的起源，并使用紧束缚模型来计算的现象，如带边载流子的有效g-因子，光吸收光谱，传导电子自旋取向，和弛豫诱导的上价带人口反转和自旋极化机制。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
HgTe quantum wells for QHE metrology under soft cryomagnetic conditions: permanent magnets and liquid ${^4He}$ temperatures
厚度为${\sim}$ 7 nm的HgTe量子阱可以具有石墨烯状能带结构，并且最近已经提出在高于特定临界场$B_c$的场中操作的条件下作为量子霍尔效应（QHE）电阻标准的潜在候选者，在该临界场之上拓扑相（具有寄生边缘传导）消失。我们目前的实验研究的不同的碲化汞量子阱的磁电阻作为温度和磁场的函数，确定的临界磁场$B_c$。我们证明，对于特定宽度的量子阱$B_c$变得足够低，以允许观察到非常宽的QHE平台在填充因子${v=-1}$（孔）在放松的冷磁条件：而使用商业0.82 T钕永磁体和温度的几个开尔文提供的${^4He}$液体系统。能带结构计算使我们能够定性地解释由于轻空穴和重空穴能量子带（价带的侧极大值）之间的相互作用而观察到的现象。我们的工作清楚地表明，具有无质量狄拉克费米子的碲化汞量子阱的特殊能带结构性质使它们成为开发具有宽松冷磁条件的超导器件的理想平台。
2021-11-15 cond-mat.mes-hall
Can freestanding Xene monolayers behave as excitonic insulators?
我们预测的相变在独立的单层氙从半导体相激子绝缘（EI）相可以通过减少外部电场低于一些临界值，这是独特的每种材料。由于在非零电场下的自旋-轨道耦合导致的导带和价带的分裂导致在较大或较小的带隙中形成$A$和$B$激子，具有相应较大或较小的结合能。我们的计算表明，在特定的电场范围内，$A$激子的半导体相与$B$激子的EI相共存。介电环境排除了EI相在支撑或封装的单层Xenes中的存在。
2018-11-16 cond-mat.mes-hall
Pseudo-spin triplet superconductivity in transition-metal dichalcogenide monolayers and Andreev reflection in the lateral heterostructures of 2$H$-NbSe$_2$
本文研究了过渡金属双硫属化物超导单层膜中电子对的赝自旋，表明赝自旋对超导单层膜和金属单层膜横向异质结的电输运性质有重要影响。形成库珀对的两个电子的伪自旋彼此平行，而不像真实自旋是反平行的。在横向异质结中，形成库珀对的电子输运，Andreev反射，被抑制与费米能级交叉的价带附近的边缘在金属单层。数值研究了半导体和超导过渡金属双硫族化合物、MoSe $_2$单层和NbSe $_2$单层的电荷掺杂横向异质结的电输运性质。通过改变电荷密度，我们发现了正常相和超导相电导差的符号变化，并指出这种符号变化是由赝自旋三重态超导电性引起的。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall
Excitons and trions in monolayer transition metal dichalcogenides: A comparative study between the multiband model and the quadratic single-band model
采用多带和单带模型研究了单层过渡金属二硫属化物中激子和三电子的电子和结构性质。在多带模型中，我们在导带和价带边的单粒子态的乘积基中构造激子哈密顿量。我们解耦相应的能量本征值方程和求解所产生的微分方程自洽，使用有限元法（FEM），以确定能量本征值和波函数。作为比较，我们还考虑了数值研究中常用的简单单带模型。我们解决的能量本征值方程使用有限元以及与随机变分方法（SVM），其中变分波函数扩展的基础上，大量的相关高斯。我们发现这两种方法的结果之间，以及与其他理论工作激子，我们也比较与现有的实验数据。对于trions，由于我们在使用FEM时忽略了角相关性，因此两种方法之间的一致性不太好。最后，当比较这两个模型时，我们看到，当（带间）相互作用较强时，多带模型中价带的存在导致与单带模型的差异。
2017-07-24 cond-mat.mes-hall
Dynamical screening function and plasmons in the wide HgTe quantum wells at high temperatures
本文对宽碲化汞量子阱中二维电子气的动力学屏蔽函数进行了数值模拟。在随机相位近似（RPA）框架中提供计算，并基于Lindhard方程。我们的模拟直接纳入非抛物性的体二维载流子光谱，这是由全8带k.p方法获得的。在文献中存在的数据，碲化汞量子阱的输运性质的解释石墨烯类屏蔽。我们提供的屏蔽功能的薛定谔费米子的反带碲汞量子阱与适当的屏蔽功能的石墨烯单层狄拉克费米子的比较。此外，为了研究量子阱结构在高频辐射下的输运特性，还研究了碲汞屏蔽函数与温度、散射波矢和频率的关系。计算了碲化汞量子阱中2DEG的等离子体激元频率，在T=77K的长波范围内.
2018-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lifshitz transitions and isospin polarization in twist-decoupled monolayer-bilayer graphene
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；Istituto Nanoscienze – CNR, NEST - Scuola Normale Superiore（纳米科学研究所-国家研究委员会，NEST-比萨高等师范学院）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Henry Royce Institute for Advanced Materials（亨利·罗伊斯先进材料研究所）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学奎克技术与卡弗里纳米科学研究所）
本研究利用扭解耦单层石墨烯偏置双层石墨烯，揭示零位移场下的三重简并量子霍尔态，证实双层石墨烯电子相互作用在邻近单层石墨烯时保留，展现CVD石墨烯多层膜探索物质关联相的潜力。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall
Scanning Tunneling Spectroscopy of MoS2 monolayer in presence of ethanol gas
由于高的表面体积比和可调的带隙，二维（2D）层状材料，如二硫化钼，是气体传感应用的良好候选者。本文主要研究了乙醇吸附对MoS2纳米片态密度的影响。采用液相剥离法制备了纳米片，并利用扫描隧道谱（STS）和密度泛函理论（DFT）分析了非真空条件下的局域电子态密度（DOS）和带隙等特性。结果表明，乙醇吸附增强DOS和变形附近的价带和导带，增加在片上的载流子的传输。
2018-02-15 cond-mat.mes-hall
Vertical Strain-Induced Modification of the Electrical and Spin Properties of Monolayer MoSi2X4 (X= N, P, As and Sb)
在这项工作中，单层MoSi_2X_4（X= N，P，As和Sb）在垂直应变下的电学和自旋性质进行了研究。能带结构表明MoSi2N4是间接半导体，而其他化合物是直接半导体。选择垂直应变来改变电性能。带隙显示出最大值和减少拉伸和压缩应变。K点处的价带显示出较大的自旋分裂，而导带的自旋分裂可以忽略不计。另一方面，第二导带具有大的自旋分裂，并且在垂直应变下向下移动，这导致导带和价带边缘都有大的自旋分裂。投影态密度以及投影能带结构阐明了这些大自旋分裂的起源。这三种自旋劈裂可以通过垂直应变来控制。
2021-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Effects of Interlayer Interaction on Valence-Band Splitting in Transition Metal Dichalcogenides
理解过渡金属二硫属化物（TMD）中价带最大值（VBM）分裂的起源是重要的，因为它支配着单层和多层TMD中独特的自旋和谷物理。在这项工作中，我们提出了我们的系统研究VBM分裂（$Δ$）在原子薄的MoS $_2$和WS $_2$通过采用光电流谱，我们改变温度和层数。我们发现单层MoS $_2$和WS $_2$中的VBM分裂强烈依赖于温度，这与自旋轨道耦合单独决定单层TMD中VBM分裂的理论相矛盾。我们还发现，VBM分裂相对于温度的变化率（$m=\frac{\partialΔ}{\partial T}$）是最高的单层（-0.14 meV/K的MoS $_2$），并随着层数的增加（$m ~ 0$ meV/K的5层MoS $_2$）。利用密度泛函理论（DFT）和基于Bethe-Salpeter方程的GW（GW-BSE）计算方法，研究了不同层间距的双层MoS $_2$的电子能带结构和光吸收特性.我们的模拟结果与实验观察一致，并表明原子级薄单层和多层TMD中VBM分裂的温度依赖性源于相邻层之间的层间耦合强度的变化。通过研究两种不同类型的TMD和许多不同的层厚度，我们还表明，VBM分裂也取决于层数和过渡金属的类型。我们的研究将有助于理解自旋轨道耦合和层间相互作用在确定量子材料中的VBM分裂中所起的作用，并开发基于自旋轨道相互作用的下一代器件。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer MoS2: trigonal warping, "Γ-valley", and spin-orbit coupling effects
我们使用一个结合从头计算和k.p理论为基础的方法，推导出一个低能量的有效哈密顿单层二硫化钼在布里渊区的K点。它捕获了存在于第一性原理计算中但未被Xiao等人[Phys Rev Lett 108，196802（2012）]的理论解释的特征，即价带和导带的三角弯曲、电子-空穴对称性破缺和导带的自旋分裂。我们还考虑了布里渊区的其他点，这可能是重要的输运性质。我们的研究结果导致更定量的了解这种材料的性能在弹道极限。
2013-06-07 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall effect in 2$H$-phase transition-metal dichalcogenide monolayers on ferromagnetic substrates
研究了过渡金属二硫属化合物2H-$MX_2$（$M$ = Mo，W，$X$ = S，Se，Te）单层膜在铁磁基底邻近效应下的反常霍尔效应.如果引入邻近诱导交换场，$K$和$K'$谷中的自旋极化能带向相反的方向移动，并且通过破坏时间反转对称性引起霍尔效应。诱导的霍尔效应在具有大的本征自旋分裂的价带中最为突出。此外，我们发现，从垂直方向倾斜的磁化引起的霍尔电导率只在电子侧的敏感变化，这是由于混合的Berry相的面内场在近简并导带。
2017-08-09 cond-mat.mes-hall
Probing and manipulating valley coherence of dark excitons in monolayer WSe$_2$
半导体过渡金属二硫属化物的单层是二维直接带隙系统，其具有与构成载流子的谷相对应的内部自由度的紧密结合的激子。强的自旋-轨道相互作用以及由此导致的价带和导带中自旋分裂子带的有序化使得WX $_2$（X~为S或Se）中最低位置的激子自旋禁戒并且光学暗。与偏振分辨光致发光实验上进行的WSe $_2$单层封装在六方氮化硼，我们展示了如何与所施加的面内和/或面外磁场结合的内在交换相互作用，使之能够探测和操纵的黑暗激子的自由度的谷。
2019-06-10 cond-mat.mes-hall
Landau-quantized excitonic absorption and luminescence in a monolayer valley semiconductor
我们研究了单层WSe $_2$在磁场作用下的朗道量子化激子吸收和发光。我们观察到门依赖的量子振荡的亮激子和trions（或激子极化子）以及暗trions和它们的声子副本。我们的研究结果揭示了自旋和谷极化朗道能级（LL）与填充因子$n = +0, +1$在底部导带和$n = -0$ $-6$在顶部价带，包括贝里曲率诱导的$n = \pm0$大质量狄拉克费米子的LL。LL填充产生周期性的激子能量漂移的平台，伴随着激子吸收的宽度和幅度的急剧振荡。这种奇特的激子行为可以通过半经验计算来模拟。实验推导的导带和价带的g因子（g ~ 2.5和g ~ 15）分别超过了单粒子模型的预测值（g = 1.5和5.5）。这种g因子的增强意味着门控单层WSe $_2$中存在强的多体相互作用。朗道量子化、激子效应和多体相互作用之间的复杂相互作用使得单层WSe $_2$成为探索新的关联量子现象的一个有前途的平台。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Transport Properties of Electrons and Holes in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
基于密度泛函理论研究了单层过渡金属二硫族化合物MX $_2$（M=Mo，W; X=S，Se）中的内禀电子-声子和空穴-声子相互作用.由于它们的结构相似性，所有四种材料表现出定性可比的散射特性，其中声学声子在K点处的导带和价带极值附近起主导作用。然而，大量的差异被观察到定量导致不同的结果中的传输特性。考虑，WS $_2$提供了最好的性能为电子和空穴具有高迁移率和饱和速度在全带Monte Carlo分析的玻尔兹曼输运方程。还发现，单层MX $_2$晶体与MoSe $_2$除外，一般显示空穴迁移率相当或甚至大于体硅在室温下的值，这表明在p型器件中的潜在机会。分析扩展到估计有效的变形势常数的简化处理以及。
2014-06-18 cond-mat.mes-hall
Electronic Structure of Exfoliated Millimeter-Sized Monolayer WSe2 on Silicon Wafer
单层WSe 2在纳米电子学、自旋电子学和谷电子学器件中具有重要的应用前景，因为它在所有已知的单层过渡金属二硫属化物（TMD）中具有最大的自旋分裂和最长的谷相干时间。获得大面积单层TMD晶体是制造可规模化、高性能电子器件的第一步。在这封信中，我们已经成功地制造了毫米级单层WSe 2单晶质量非常高，基于我们的改进的机械剥离方法。有了这些优良的样品，使用标准的高分辨率角分辨光电子能谱，我们做了全面的电子能带结构测量我们的单层WSe 2。整体能带特征表明它是一个1.2eV的直接带隙半导体。它的价带在K点的自旋分裂被发现为460 meV，这是30 meV小于相应的带分裂在其体对应。在γ处测得价带的有效空穴质量为2.344me，在K处测得分裂带的上、下分支的有效空穴质量分别为0.529me和0.532me。衬底的屏蔽效应对薄膜的电学性质有很大的影响。我们的研究结果提供了重要的见解能带结构工程在单层TMD。我们的单层WSe2晶体可能构成一个有价值的设备平台。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Valley Splitting in Monolayer WS2 by Magnetic Proximity Effect
提升单层过渡金属二硫属化物（TMD）的谷简并度将允许对谷自由度的通用控制。我们报告了一个巨大的谷激子分裂为18 meV/T的单层WS 2，使用邻近效应从铁磁EuS衬底，这是增强了近两个数量级从0.2 meV/T通过外部磁场获得。更有趣的是，观察到的谷激子分裂的符号反转相比，在EuS上的WSe 2。利用第一性原理计算，我们研究了TMDs与EuS之间交换作用的复杂行为，这与塞曼效应有本质的不同.符号反转是由于竞争的铁磁（FM）和反铁磁（AFM）交换相互作用的Eu和S-终止EuS表面网站。与WSe 2相比，它们对WS 2的导带和价带的作用不同。调谐谷激子分裂的符号和幅度提供了用于量子信息处理的谷赝自旋的通用控制的机会。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of graphyne-$N$ monolayer and its multilayer: even-odd effect and topological nodal line semimetalic phases
本文研究了石墨炔- $N$（由$sp$和$sp_2$键组成的平面碳片）的单层和ABC叠层的电子结构和拓扑性质。利用密度泛函理论和有效连续介质模型，我们发现苯环间碳-碳三键数$N$对能带结构的依赖性存在显著的奇偶效应.具体地说，偶- $N$石墨炔单层在费米能级附近具有双简并导带和价带，并且在其ABC多层中，双简并带的带反转导致具有非平凡$\mathbb{Z}_2$电荷的半金属相。相反，奇$N$单层在单独的谷中具有单简并带，并且其ABC多层可以仅具有$\mathbb{Z}_2$ -平凡节线。具有较大$N$的ABC石墨烯由于较小的层间耦合而倾向于平凡绝缘体，而外部压力诱导从平凡相到节线半金属相的拓扑相变。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall
Charged impurity scattering in two-dimensional materials with ring-shaped valence bands: GaS, GaSe, InS, and InSe
奇异态密度和两个费米波矢产生的环形或“墨西哥帽”价带引起的带电杂质散射率和带电杂质限制迁移率的独特趋势。环形价带是许多单层和少层二维材料的共同特征，包括III-VI材料GaS、GaSe、InS和InSe。的波矢量依赖的筛选，计算内的随机相位近似，是如此之强，它是决定的散射率和迁移率相对于温度和空穴密度的总体趋势的主导因素。被认为是放置在基板上和2D通道中的带电杂质。裸库仑势的不同波矢依赖性改变了迁移率的温度依赖性。将带电杂质5 $Å$从沟道中心移动到衬底使迁移率增加一个数量级。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall
Rydberg series of dark excitons and the conduction band spin-orbit splitting in monolayer WSe$_2$
强库仑关联与多谷电子带的自旋轨道相互作用和可能的新的光电应用的存在下，在过渡金属二硫属化物（TMD）的单层半导体结构中的激子的丰富的物理研究的核心。在本征TMD单层中，基本的谷内激子由来自价带顶部的空穴和来自较低或较高自旋轨道分裂导带子带的电子形成：这些激子中的一个是光学活性的，第二个是“暗”的，尽管在特殊条件下可能观察到。在这里，我们证明了在单层WSe $_2$，除了出现在高面内磁场中测量的光致发光光谱中的传统的亮激子系列的S-系列的里德伯暗激子状态。亮和暗里德伯激子的能量阶梯的比较被证明是一种方法来实验评估的TMD单层中的丢失的带参数之一：导带的自旋轨道分裂的振幅。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall
Proximity effects in bilayer graphene on monolayer WSe$_2$: Field-effect spin-valley locking, spin-orbit valve, and spin transistor
从第一性原理出发，研究了双层石墨烯对单层WSe $_2$的邻近轨道和自旋轨道效应.我们发现，内置的电场诱导的双层石墨烯的轨道带隙约为10 meV。值得注意的是，接近自旋轨道分裂的空穴是两个数量级-自旋轨道分裂的价带在K是约2毫电子伏-比电子。有效地，由于下石墨烯层与WSe $_2$的强烈接近，空穴经历自旋谷锁定。然而，施加大约1 V/nm的外部横向电场，对抗异质结构的内建场，完全逆转了这种效应，并且对于空穴，允许电子以2 meV的自旋轨道分裂被自旋谷锁定。这种行为构成了高效的场效应自旋轨道阀，使得WSe $_2$上的双层石墨烯成为场效应自旋晶体管的潜在平台。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Electronic structure of monolayer antimonene nanoribbons under out-of-plane and transverse bias
对单层锑纳米带的电子性质进行了系统的研究。利用6轨道紧束缚哈密顿量，研究了锯齿形和扶手椅形终端有限长带的电子能带结构。我们发现，从头计算和紧束缚模型之间有很好的协议。我们研究了如何通过施加外部偏置电位来控制间隙的大小。发现垂直于锑烯层施加的电场增加了带隙，而横向偏置电势导致带隙的位置依赖性减小。这两种偏压都破坏了晶体的反转对称性。这与锑烯的强内在自旋轨道耦合一起导致价带态的自旋分裂。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall
Local Spectroscopic Characterization of Spin and Layer Polarization in WSe$_2$
我们报告扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）测量单层和双层WSe $_2$。我们在单层WSe $_2$中测量到2.21 $\pm$ 0.08 eV的带隙，这比光致发光峰的能量大得多，指示大的激子结合能。我们还观察到显着的电子散射所产生的原子级缺陷。使用傅里叶变换STS（FT-STS），我们映射的能量与动量色散关系的单层和双层WSe $_2$。此外，通过跟踪允许和禁止的散射通道作为能量的函数，我们推断的导带和价带的自旋纹理。我们观察到一个大的自旋分裂的价带，由于强的自旋轨道耦合，并另外观察到自旋谷层耦合的双层WSe $_2$的导带。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-tunable orbital, spin-orbit, and optical properties of monolayer transition-metal dichalcogenides
当考虑过渡金属二硫属化物（TMDC）在范德华（vdW）异质结构的周期性从头计算，通常，存在晶格失配，TMDC需要应变。在这项研究中，我们提供了一个系统的评估双轴应变效应的轨道，自旋轨道，和光学性质的单层TMDC使用从头计算。我们补充我们的分析与一个最小的紧束缚哈密顿量，捕获低能量带的TMDC周围的K和K'谷。我们发现作为双轴应变的函数的轨道和自旋-轨道参数的特征趋势。具体地，当晶格常数增加时，轨道间隙线性地减小，而价带（导）带自旋分裂在幅度上非线性地增加（减小）。此外，采用Bethe-Salpeter方程和提取的参数，我们显示了几个激子峰的演变，双轴应变，在不同的电介质环境，这是特别有用的解释实验研究应变可调谐的TMDC的光谱。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall
Valley Splitting and Polarization by the Zeeman Effect in Monolayer MoSe2
在垂直磁场高达10 T的情况下，我们测量了单层MoSe 2的圆偏振光致发光。在低掺杂浓度下，中性激子和带电激子分别从K谷和K'谷以$\mp$ 0.12 meV/T的速率随场强线性移动.来自不同谷的发射的相反符号表明谷简并度的提升。塞曼位移的大小与预测的传导带和价带中的载流子的磁矩一致。中性和带电激子发射的相对强度被磁场修改，反映了场致谷极化的产生。在高掺杂水平下，带电激子的塞曼位移增加到$\mp$ 0.18 meV/T。这种增强归因于带电激子的结合能的多体效应。
2014-09-30 cond-mat.mes-hall
Andreev reflection and subgap conductance in monolayer $MoS_2$ ferromagnet/$s$ and $d$-wave superconductor junction
精确地得到了单层二硫化钼超导体的电子空穴激发态和相应的类狄拉克旋量的正确形式。从系统动力学的角度精确地研究了$MoS_2$基铁磁超导（F/S）结中的Andreev反射及其子带电导。由于价带中的自旋分裂能隙和非简并的$K$和$K'$谷，铁磁交换能$σh$可以导致属于不同谷的自旋上和自旋下载流子之间的Andreev过程的不同行为。化学势必须固定在一个确定的范围内，以便发生逆安德烈耶夫反射。给定的单粒子超导双旋能使我们能够明确地涉及电子-空穴转换下的各向异性超导能隙$Δ_S$，即，发生在$d$ -波对耦合中。这种差距的效果是准确地解释在界面上的电子入射角的Andreev过程的依赖性。
2015-12-05 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical conductivity of monolayer transition metal dichalcogenides in the presence of proximity-induced exchange interaction and external electrical field
本研究理论分析了外场与邻近诱导交换作用下单层过渡金属二硫化物的磁光特性，揭示了朗道能级结构与吸收峰调控规律，为相关光电器件设计提供了理论支撑。
2024-11-02 cond-mat.mes-hall
Valley Zeeman Effect in Elementary Optical Excitations of a Monolayer WSe2
诸如WSe $_2$的过渡金属二硫属化物（TMD）的单层是二维（2D）直接带隙谷半导体，其具有反转对称性破缺的有效蜂窝晶格结构。布里渊区中的不等价谷可以使用圆偏振光场选择性地解决，这表明磁光测量和操纵谷赝自旋自由度的可能性。在这里，我们报告这样的实验，证明谷塞曼效应-强烈各向异性提升的简并的谷赝自旋自由度使用外部磁场。虽然使用激子跃迁测量的谷分裂与导带和价带轨道磁矩的差异是一致的，但trion跃迁表现出意想不到的大谷塞曼效应，这无法使用独立的电子-空穴图片来理解。相反，我们找到了一个解释，使用最近预测的大Berry曲率和相关的磁矩的电子-空穴交换相互作用修改trion色散。我们的结果提高了在单层TMD中观察到光激发诱导的谷霍尔效应或在微腔中观察到光子与trion激发强耦合的拓扑态的可能性。
2014-07-09 cond-mat.mes-hall
Effective low energy Hamiltonians and unconventional Landau level spectrum of monolayer C$_3$N
本文推导了单层C$_3$N在布里渊区Γ和M点处的低能有效k·p哈密顿量，分析了电子能带对称性以解释ab-initio计算结果，并计算了其朗道能级谱，发现其简并导带具有类似双层石墨烯但存在差异的非常规性质。
2022-10-07 cond-mat.mes-hall
Strongly anisotropic RKKY interaction in monolayer black phosphorus
本文从理论上研究了二维黑磷分子中Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用。在低空穴掺杂水平下，由于近价带平坦，RKKY相互作用显著增强。值得注意的是，对于空穴掺杂的磷烯，最高的RKKY相互作用发生在两个杂质位于沿锯齿形方向，并随着改变方向从锯齿形到扶手椅方向趋于最小值。结果表明，这种相互作用是高度各向异性的，并且两个磁性吸附原子的基态可以通过改变杂质的转动组态来调节。由于各向异性带色散，相对于旋转角度的振荡行为由$\sin(2k_{\rm F}R)$很好地描述，其中费米波长$k_{\rm F}$在不同方向上变化。我们还发现RKKY振荡的尾部在大距离处以$1/R^2$的形式脱落。
2017-12-24 cond-mat.mes-hall
Three-band tight-binding model for monolayers of group-VIB transition metal dichalcogenides
本文提出了一个三带紧束缚（TB）模型，用于描述第六族过渡金属二硫属化物$MX_2$（$M$ =Mo，W; $X$ =S，Se，Te）单层膜的低能物理.由于导带和价带边缘主要由$M$原子的$d_{z^{2}}$、$d_{xy}$和$d_{x^{2}-y^{2}}$轨道贡献，因此基于单层的对称性使用这三个轨道构建TB模型。TB模型的参数从所有$MX_2$单层的第一原理能带拟合。TB模型只涉及最近邻的$M$ - $M$跳跃是足够的捕获带边属性的$\pm K$谷，包括能量色散以及Berry曲率。TB模型涉及多达第三最近邻$M$ - $M$跳跃可以很好地再现整个布里渊区的能带。通过考虑$M$原子的原位自旋轨道相互作用，很好地解释了价带中的自旋轨道耦合。导带还表现出小的谷依赖性自旋分裂，其在Mo $X_{2}$和W $X_{2}$之间具有总体符号差。我们讨论了这些修正的三带模型的起源。本文提出的三带TB模型能有效地解释$MX_2$单分子膜的低能物理，它的简单性在多体物理和边缘态物理的研究中特别有用。
2014-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Measurement of the Electronic Structure and band gap nature of atomic-layer-thick 2H-MoTe2
采用一种新的机械剥离法制备了毫米级2 H-MoTe_2单晶单层和双层样品。基于这样的高质量的样品，我们报告的第一个直接的电子结构研究，使用标准的高分辨率角分辨光电子能谱（ARPES）。发现在K处的直接带隙为0.924eV的铷掺杂单层MoTe 2。在双层MoTe 2中也观察到类似的价带排列，支持了其上类似的直接带隙半导体的假设.我们的测量表明，单层MoTe 2在价带最大值（VBM）处有一个相当大的212 meV的带裂，并且这种带裂随着层的堆叠而系统地扩大，从单层到双层再到体.同时，我们对这些材料的PBE能带计算与ARPES结果显示出良好的一致性。一些基本的电子参数来自实验和计算的电子结构。研究结果为进一步研究MoTe 2的单层和双层结构奠定了基础。
2020-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interactions and magnetotransport through spin-valley coupled Landau levels in monolayer MoS$_{2}$
过渡金属二硫属化物（TMD）单层结构中强的自旋-轨道耦合和反转对称性破缺导致自旋-谷耦合能带结构。这种能带结构在电子学和光电子学领域中产生了新的应用。密度泛函理论计算以及光学实验都集中在价带中的自旋谷耦合。在这里，我们提出了高品质的n型单层二硫化钼（MoS $_{2}$）样品的磁输运实验，显示高分辨率的Shubnikov-de Haas振荡在磁场低至$2~T$。我们发现的有效质量$0.7~m_{e}$，约为理论预测的两倍，几乎独立的磁场和载流子密度。我们进一步探测到在大约$15~meV$的能量处第二自旋轨道分裂带的占据，即大约比预测的大$5$倍。此外，我们证明了一个复杂的朗道能级谱所产生的密度依赖塞曼分裂和自旋和谷分裂朗道水平之间的复杂的相互作用。这些意见，使我们的样品的高电子质量，证明了相互作用的重要性，在导带的单层MoS $_{2}$。
2018-12-16 cond-mat.mes-hall
Ambipolar Landau levels and strong band-selective carrier interactions in monolayer WSe$_2$
过渡金属二硫属化合物（TMD）的单分子膜（ML）在磁场下表现出不寻常的电学行为，这是由于其内在的自旋-轨道耦合和缺乏反转对称性。虽然最近的实验也确定了这些材料中载体相互作用的关键作用，但双极朗道能级（LL）序列的完整映射仍然难以捉摸。在这里，我们使用单电子晶体管进行LL光谱ML WSe $_2$，第一次提供了一个ML TMD的电子结构的电子和空穴的全面图片。我们发现两个带之间的LL显着不同，并遵循一个独特的序列中的价带（VB）是由强塞曼效应为主。VB中的塞曼分裂是回旋能量的几倍，远远超过了单粒子模型的预测，而且与掺杂显著调谐。这意味着异常强烈的多体相互作用，并表明ML WSe $_2$可以作为新的相关电子现象的主机。
2017-10-05 cond-mat.mes-hall
Optical manipulation of valley coherence via Landau level transitions in black phosphorus and WTe2 monolayers
School of Science, Tianjin University of Commerce（天津商业大学理学院）；Hunan Provincial Key Laboratory of Intelligent Sensors and Advanced Sensor Materials, School of Physics and Electronics Science, Hunan University of Science and Technology（湖南科技大学物理与电子科学学院）
本文通过黑磷和WTe2单层的Landau能级跃迁操控谷相干性，显著增强谷量子干涉并展现独特的光谱特征。
2026-03-09 cond-mat.mes-hall
Strain effects on the spin-orbit induced band structure splittings in monolayer MoS2 and graphene
采用第一性原理计算，计算了应变对单层MoS 2中价带顶和导带底的自旋轨道诱导分裂以及石墨烯中带隙的影响.这些分裂的各种对称类型的应变的依赖性描述通过一个有效的哈密顿量的方法的基础上的不变量和参数的模型中提取的拟合理论。这些分裂与声学声子变形势或电子-声子耦合矩阵元有关，这些矩阵元进入这些材料中传导的自旋相关散射理论。
2013-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic brightening and control of dark excitons in monolayer WSe2
过渡金属二硫属化合物（TMDC）单层晶体作为一种具有强烈光-物质相互作用的直接带隙材料，近年来受到了广泛的关注。与最初的理解相反，导带的最小值被预测为自旋分裂。由于这种分裂和价带的自旋极化特性，WX 2（X=S，Se）中最低的激子态预计是自旋禁戒的和光学暗的。然而，到目前为止，还没有直接的实验探测这些暗带边激子，强烈影响材料的发光特性。在这里，我们展示了如何在平面内的磁场可以照亮暗激子状态，并允许他们的属性被发现在单层WSe 2实验。特别是，精确的能级的中性和带电的暗激子，并与从头计算使用GW-BSE方法进行比较。大大增加的发射和谷寿命观察到的明亮的暗态作为其自旋配置的结果。这些研究直接探测激子自旋流形，并提供了一种新的途径来调整这些原型二维半导体的光学和谷值特性。
2016-12-12 cond-mat.mes-hall
Valley-spin polarization at zero magnetic field induced by strong hole-hole interactions in monolayer WSe$_2$
通过静电限制将单层二硒化钨降至1D，证明自旋-谷锁定与强空穴-空穴相互作用可在零磁场下产生自旋-谷极化的铁磁态，且可通过全局背栅极调控，为谷电子学应用提供了稳健的谷极化系统。
2024-10-15 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle band-gap renormalization in doped monolayer MoS$_2$
准粒子带隙重正化是二维半导体（包括过渡金属二硫属化物（TMD））中的一个重要特性，具有重要的理论和实际意义。为了定量地了解这种效应，在这里我们计算了电子掺杂单层MoS $_2$的准粒子带隙重整化，这是TMD的一个原型成员。多体电子-电子相互作用诱导的重整化的自能被发现内的随机相位近似和占准2D字符的库仑相互作用在这个系统中的Keldysh型相互作用与非局部介电常数。考虑到价带和导带的重正化，我们的计算揭示了一个大的和非线性的带隙重正化后，添加自由载流子的导带。我们发现一个410毫电子伏的减少的带隙为单层MoS $_2$在SiO $_2$衬底上的自由载流子密度$n=4.9\times 10^{12} \rm{cm^{-2}}$，这是在良好的协议与现有的实验结果。我们还讨论了交换和相关部分的自能对系统的整体带隙重整化的作用。在这项工作中也证明了周围的介电环境的带隙重整化的强烈依赖性，和一个更大的收缩的带隙预测的独立单层MoS $_2$。
2021-08-24 cond-mat.mes-hall
Electrons, holes, and spin in the IV-VI monolayer 'four-six-enes'
间接带隙IV族金属单硫属化物单层（“四六烯”，如SnS、GeTe等）中的带边态。继承了在布里渊区边缘处的高对称性的倒易空间点附近的性质。我们采用群论和不变量的方法来捕捉这些基本的对称性，包括自旋轨道耦合的有效哈密顿量，并使用微扰理论来阐明的性质的带边状态。特别是，我们展示了导出的波函数的结构如何导致特定的主导动量和自旋散射机制的价空穴和传导电子，我们分析了直接的光学跃迁的带隙，并暴露的相互作用负责的微妙功能的本地色散关系。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Brightened emission of dark trions in transition-metal dichalcogenide monolayers
本研究揭示了过渡金属二硫族化物单层中暗三子发光增亮的机制，即通过电子-电子或空穴-空穴辅助的二阶复合过程，并发现其g因子符号反转，提出了涉及Γ价带的增亮机制。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall
Asymmetric Andreev resonant state with a magnetic exchange field in spin-triplet superconducting monolayer $MoS_2$
基于超导次能隙隧穿效应，通过磁交换场感应获得自旋谷自由度，以获得载流子通过结的输运，可以为未来电子学提供新的方案。由于单层$MoS_2$（ML-MDS）价带中强的自旋-轨道耦合，低能类Dirac电子（空穴）准粒子在铁磁/超导（F/S）界面的传输具有重要意义. ML-MDS顶部的铁磁部分的磁交换场（MEF）可以不同地影响自旋向上和自旋向下电子的电子（空穴）激发。调谐MEF使得能够控制电特性（诸如带隙、SOC等）或电特性（诸如带隙、SOC等）。或自旋极化传输。我们研究了MEF对出现在相应F/S界面的Andreev共振态（ARS）的手征性的影响，其中诱导对序参量为手征$p$波对称性.由此产生的正常电导被发现是更敏感的MEF的大小和F区的掺杂制度。非常规自旋三重态$p$波对称性的特点是零偏压电导，这强烈依赖于相关NFS结中F区的$p$掺杂水平。
2017-08-06 cond-mat.mes-hall
Gate controlled spin-valley locking of resident carriers in WSe2 monolayers
使用时间分辨克尔旋转，我们测量的自旋/谷动力学的居民电子和空穴在单电荷可调单层的原型过渡金属二硫属化物（TMD）半导体WSe 2。在n型制度，我们观察到长（70 ns）的极化弛豫的电子是敏感的面内磁场$B_y$，表明自旋弛豫。与此形成鲜明对比的是，非常长（2微秒）的极化弛豫的孔被发现在p型制度，这是不受$B_y$，直接确认长期以来的预期强自旋谷锁定的单层TMD的价带的空穴。在连续波克尔谱和Hanle测量的支持下，这些研究提供了单层TMD中载流子极化动力学的统一图像，这可以指导未来valleytronic器件的设计原则。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identifying optical signatures of momentum-dark excitons in transition metal dichalcogenide monolayers
过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜（ML）具有丰富的光致发光光谱，与直接带隙半导体的带间光跃迁有关。在吸收光子时，具有零质心动量的直接激子由导带中的光激发电子和相同谷的价带中的相应未占据态形成。这种动量直接激子的不同自旋构型以及它们的带电对应物为二维材料中的自旋谷和微腔物理提供了一个强大的平台。然而，相应的光谱特征，是不足以解释的动量- \textit{direct}激子单独的基础上，ML TMD的光致发光光谱中观察到的主要特征峰。在这里，我们表明，动量- \textit{indirect}激子的概念是很重要的理解的多功能的光致发光功能。考虑到声子辅助的辐射复合途径的电子和空穴从不同的山谷，我们解释不明峰的发射光谱作为声学和光学声子边带的动量暗激子。我们的方法将有助于解释的光学，谷和自旋现象所产生的明亮和黑暗的激子流形的TMD。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
