Visualization of Strain-Induced Landau Levels in a Graphene - Black Phosphorus Heterostructure
本文利用纳米角分辨光电子能谱观测石墨烯/黑磷异质结中由20度扭转角诱导的均匀赝磁场，发现狄拉克锥内出现间距对应11.36 T的平带，为研究二维材料应变诱导量子霍尔相提供了新途径。
2025-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Auxetic Black Phosphorus: A 2D Material with Negative Poisson's Ratio
材料的泊松比表征其对单轴应变的响应。材料通常具有正的泊松比-当拉伸时它们横向收缩，当压缩时横向膨胀。负泊松比在理论上是允许的，但除了人造的大块结构外，在任何天然材料中都没有实验观察到。在这里，我们表明，负泊松比存在于低维天然材料黑磷，我们的实验观察是一致的第一性原理模拟。通过在锯齿形和扶手椅形方向上施加单轴应变，我们发现黑磷的层间和层内都有负泊松比。这种现象源于其面内晶格的褶皱结构，以及耦合的铰链状键合构型。
2016-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fraunhofer response and supercurrent spin switching in black phosphorus with strain and disorder
我们建立了在磁交换场和磁应变作用下弹道和无序超导单层黑磷器件的理论模型。弹道的情况下，通过一个微观Bogoliubov-德Gennes形式主义的研究，而无序的情况下，我们制定了一个准经典模型。利用这两个模型，我们从理论上研究了二维黑磷约瑟夫森结中超导电流对外加磁场的响应。结果表明，当费米能级和机械应变发生变化时，弹道样品中的超电流对垂直磁场的响应会偏离标准的夫琅和费干涉图样。这一发现表明，化学势和应变的组合是一个有效的外部旋钮，以控制高灵敏度应变效应晶体管和超导量子干涉器件的电流响应。我们还研究了超导体-铁磁体-铁磁体-超导体结中的超导电流，其中两个相邻磁化区域的磁化强度是均匀的，但取向不一致。我们表明，磁化错位可以控制激发的谐波高于一次谐波sin（φ）（其中φ是超导体之间的相位差），在超导电流，并构成一个完整的自旋开关电流元件。最后，我们讨论了可能的实验实现我们的研究结果。我们预见我们的模型和讨论可以为实验者设计设备和未来的研究提供指导。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phosphorus Nanotubes from Chemical Cleavage
该研究提出利用硫掺杂裂解紫磷和纤维状红磷双层管状结构制备线性一维磷纳米管的策略，其具18%拉伸应变耐受性、1.57 eV大激子结合能等特性，在多领域应用潜力大。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse Funnel Effect of Excitons in Strained Black Phosphorus
我们研究了应变对单层（磷烯）和少层黑磷（BP）中Wannier激子的性质和动力学的影响，由于其高迁移率，机械强度和应变可调的直接带隙，黑磷是一种很有前途的二维光电应用材料。我们将结果与二硫化钼（MoS $_2$）单层的情况进行比较。我们发现，所谓的漏斗效应，即通过非均匀应变控制激子运动的可能性，是强得多，在少层BP比在MoS $_2$单层，关键是，是相反的符号。与在MoS $_2$中激子在高拉伸应变区域周围各向同性积累不同，BP中激子被推离所述区域。此外，这种\emph{inverse}漏斗效应是高度各向异性的，沿着扶手椅晶体学方向具有大得多的漏斗距离，导致激子流的定向聚焦。强大的反漏斗效应可以使漏斗太阳能电池的设计更简单，并为操纵和收集光提供新的可能性。
2016-09-28 cond-mat.mes-hall
Dirac Fermions induced in strained zigzag phosphorus nanotubes and the applications in field effect transistors
在这项工作中，狄拉克费米子已获得和工程的一维（1D）锯齿形磷纳米管（ZPNTs）。我们已经进行了全面的第一性原理计算研究的电子性质的ZPNTs与各种直径。结果表明，随着轴向晶格常数Lc的增大，ZPNTs经历了从金属到半金属和从半金属到半导体的转变，而在Lc为3.90 ~ 4.10 Ω时出现了狄拉克费米子.特别地，基于12-ZPNT（在横向方向上具有12个单位单元）的场效应晶体管（FET）在Lc= 4.60nm处表现出具有有效的栅极效应调制的半导体行为。然而，当纳米管在Lc= 4.10 μ m时变为半金属时，仅显示出弱的栅极调制。这项研究表明，ZPNTs在应变传感器中的应用是非常有吸引力的。我们的研究结果为开发基于一维材料中狄拉克费米子的高性能应变工程电子器件铺平了道路。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
Strain-engineered Majorana Zero Energy Modes and ϕ0 Josephson State in Black Phosphorus
我们发展了一个理论，用于研究黑磷（BP）器件与超导体近接耦合中Majorana零能模的应变控制和约瑟夫森效应。采用现实的值的带参数受到应变，我们表明，应变关闭BP的本征带隙，然而，从超导体的邻近效应重新打开它，并创建狄拉克和Weyl节点。我们的研究结果表明，马约拉纳零能平带连接的带反转的制度，其中它们相关的态密度是本地化的设备的边缘内的节点。在铁磁介导的约瑟夫森配置中，交换场除了产生对应于自发超电流的0.50相移之外，还在超导相位关系中诱导超谐波，并且应变提供了控制这些现象的有效工具。我们分析了我们的研究结果的实验意义，并表明，他们可以铺平道路，创造一个丰富的平台，研究二维狄拉克和外尔超导。
2018-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Measurements and atomistic theory of electron $g$ factor anisotropy for phosphorus donors in strained silicon
本文报道了应变硅（sSi = Si/Si $_{1-x}$ Ge $_x$）环境中磷施主量子位的电子$g$因子各向异性（$| Δg |$ = $| g_{001} - g_{1 \bar 1 0} |$）的测量。进行了数百万原子紧束缚模拟，以了解作为$x$的函数的$| Δg |$的测量减少，这是由于界面相关的各向异性的减少。对于$x <$ 7\%，$| Δg |$的变化呈线性，可用$η_x x$描述，其中$η_x \approx$ 1.62 $\times$ 10 $^{-3}$。在$x$ = 20%时，测得的$| Δg |$为1.2 $\pm$ 0.04 $\times$ 10 $^{-3}$，与计算值1 $\times 10^{-3}$吻合较好。当应变和电场同时施加时，应变效应被预测对$| Δg |$起主导作用。我们的研究结果提供了有用的见解sSi：P自旋量子比特的自旋特性，更一般的自旋电子学和谷电子学研究领域的设备。
2018-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Laser induced suppression of transmission in magnetically strained black phosphorus
本文在冲击波作用下，根据Floquet理论，研究了连续激光调制下单层磷烯中电荷通过矩形矢量势垒的输运。激光自由透射曲线显示出很强的方向性，其准直性取决于入射能量和势垒的宽度。然而，激光的应用，沿锯齿形方向偏振，创建一个尖锐的反共振的透射光谱，并揭示了一个强大的光的物质相互作用，由于对称性破缺的存在下的磁矢势。通过矢量势垒的传输特性被发现是敏感的，特别是对于较低的频率和较高的强度的激光。对于一个薄的障碍，激光辅助电导被抑制显着的对比，其振荡性质为一个较厚的。
2019-06-11 cond-mat.mes-hall
Plasmon modes in monolayer and double-layer black phosphorus under applied uniaxial strain
本文利用线弹性理论研究了在长波范围内，施加面内单轴应变对单层、双层和双层磷烯结构等离子体激元色散的影响。在低能量极限下，这些效应可以通过沿扶手椅和Z字形方向的各向异性能带的曲率变化来建模。我们推导出单轴应变下的等离子体激元模式的解析关系，并表明所施加的应变的方向是很重要的。此外，我们观察到沿扶手椅方向，等离子体色散随应变的变化是不同的，比沿锯齿形方向的变化大。利用两层磷烯系统的解析关系，我们发现层的应变依赖的取向因子可以被认为是一种手段来控制等离子体激元能量的变化。此外，我们的研究表明，等离子体激元集体模式更受影响时，应变相等地施加到层的情况下，其中应变不对称地施加到层。我们还计算了应变对双层磷烯结构中的拖曳电阻率的影响，并得到了等离子体激元激发的变化，由于施加的应变，是主要负责预测的结果。这一研究可以很容易地推广到其他各向异性二维材料。
2017-10-21 cond-mat.mes-hall
Control of superconducting pairing symmetries in monolayer black phosphorus
受最近实验进展的启发，我们研究了机械形变对单层黑磷（MBP）超导对对称性的影响。从声子介导的谷间自旋-单重态电子-电子配对出发，利用第一性原理计算得到的实际能带参数，我们证明了在MBP平面内施加弱机械应变可以将超导关联的有效$s$波对称性和$p$波对称性分别转变为有效$d$波对称性和$f$波对称性.这种对对称性变化的预测可能通过角度依赖性高分辨率隧穿光谱、迈斯纳效应和临界温度实验得到证实。通过施加平面机械应变来操纵超导对称类的想法也可以扩展到其他各向异性材料，并且可能有助于提供序参量对称性的重要信息，甚至可能在某些高$T_c$超导体中。
2019-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Anisotropic Stark Effect and Electric-Field Noise Suppression for Phosphorus Donor Qubits in Silicon
我们报道了使用新型的电容终止共面波导（CPW）谐振器来测量硅中磷施主量子比特的二次斯塔克位移。我们确认，谷重新布居导致各向异性自旋轨道斯塔克位移取决于相对于Si晶体的电场和磁场取向。通过测量线性斯塔克效应，我们估计了有效的电场由于应变在我们的样品。我们表明，在这种应变的存在下，电场源的退相干可以是不可忽略的。使用我们的斯塔克位移的测量值，我们预测磁场的自旋轨道斯塔克效应取消超精细斯塔克效应，抑制退相干电场噪声。我们讨论了这些噪声抑制点的限制，由于随机分布的应变，并提出了一种方法来克服它们。
2015-03-08 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
Dirac-semimetal phase diagram of two-dimensional black phosphorus
黑磷（BP）是一种层状范德华材料，据报道具有对外部扰动敏感的带隙，并且当其带隙闭合时表现出Dirac半金属相。以前的研究集中在每个扰动的影响，缺乏一个统一的图片带隙关闭和狄拉克半金属相。在这里，使用赝自旋从滑移反射对称性，我们研究的电子结构的单层和双层BP和构建的Dirac半金属相的相图在有关的压力，应变，和电场的参数空间。我们发现BP层中的Dirac-半金属相在相图中是单连通的，表明无论间隙闭合机制如何，该相都是拓扑相同的。我们的研究结果可以推广到各向异性层状材料中的Dirac半金属相，并对寻找新的拓扑材料和器件具有指导作用。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced gap modification in ultrathin blue phosphorous
我们研究了在最近预测的二维层状形式的蓝磷中通过垂直于层施加的电场（E $_z$）进行能带结构工程的可能性。利用密度泛函理论，我们研究了横向电场对蓝磷单层结构以及三种不同双层结构的影响。我们发现，对于E $_z > 0.2$ V/V，$Γ$点处的直接能隙远大于单层和双层蓝磷的默认间接能隙，随着电场的增加而线性减小;变得与单层在E $_z \approx 0.45 (0.35)$ V/V下的默认间接带隙相当（双层），并进一步降低，直到2D蓝磷的半导体到金属转变发生在单层（双层）的E $_z\approx 0.7 (0.5)$ V/V。电子和空穴的有效质量的计算值沿不同的高对称方向的倒易晶格表明，电荷载流子的迁移率也受到所施加的电场。
2015-03-18 cond-mat.mes-hall
Nano-imaging of the edge-dependent optical polarization anisotropy of black phosphorus
2D材料的电子结构和功能对结构形态高度敏感，为操纵材料特性提供了可能性，但也使可预测和可再现的功能具有挑战性。黑磷（BP）是一种波纹状正交2D材料，具有对于诸如定向光子学、等离子体激元和波导的应用至关重要的面内光学吸收各向异性。在这里，我们使用偏振相关的光电子显微镜可视化BP的各向异性光学吸收与54 nm的空间分辨率。我们发现BP薄片的边缘从薄片内部的光学偏振各向异性的偏移，由于一维限制和对称性减少在薄片边缘，改变边缘电子态的电子电荷分布和跃迁偶极矩，证实与第一性原理计算。这些结果揭示了先前隐藏的修改的偏振依赖的吸收在边缘的BP，突出的机会，选择性激发的边缘状态的二维材料与偏振光。
2022-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures of air-exposed few-layer black phosphorus by optical spectroscopy
少层黑磷的电子结构对样品厚度、应变和掺杂敏感。在本文中，我们表明，它也容易受到空气暴露。BP的氧化引起的空气暴露给出了几个光学特征，包括共振峰的加宽和增加的斯托克斯位移之间的红外（IR）吸收和光致发光（PL）峰。更重要的是，空气暴露导致IR吸收和PL光谱中所有共振峰的蓝移，对于较薄的样品和更高阶的子带跃迁具有更显著的影响。我们的研究暗示了一个方便和异国情调的方式，通过可控的空气暴露或缺陷创建的带结构工程FL-BP。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall
Prediction of a Two-dimensional Phosphorus Nitride Monolayer
今天，二维半导体材料已经扩展到氮族：磷烯，砷烯，锑烯甚至氮。受其启发，基于第一性原理密度泛函计算，我们提出了一种新的二维氮化磷（PN）结构，由于其极高的内聚能，该结构在室温以上是稳定的。与磷烯不同，PN结构耐高温氧化。该结构被预测为具有2.64 eV的宽的间接带隙的半导体。更有趣的是，氮化磷单层在相对小的拉伸应变下经历了间接到直接的带隙转变。这种电子结构的巨大转变，结合结构稳定性和高温抗氧化性，可能为高速晶闸管、功率电子模块、超高效率LED和半导体激光器的令人兴奋的创新铺平道路。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall
Dual gate black phosphorus velocity modulated transistor
分层半导体黑磷作为一种2D原子晶体引起了人们的关注，它可以制备成超薄层，用作场效应晶体管。尽管黑磷对光氧化敏感，但是黑磷器件的电子质量的改进已经在量子霍尔效应的观察中达到顶峰。在这项工作中，我们演示了室温下操作的双栅黑磷晶体管作为速度调制晶体管，从而修改黑磷量子阱内的空穴密度分布导致空穴迁移率的双重调制。肖特基势垒电阻的同时调制导致在固定的空穴密度的四倍调制的跨导。我们的工作明确地证明了电荷密度分布对二维原子晶体中载流子输运的关键作用。
2015-11-30 cond-mat.mes-hall
Infrared fingerprints of few-layer black phosphorus
黑磷是一种红外层状材料。它的带隙补充了其他被广泛研究的二维材料：零带隙石墨烯和可见/近红外带隙过渡金属二硫属化物。虽然非常理想，但仍然缺乏全面的红外表征。在这里，我们报告了一个系统的机械剥离的几层黑磷，厚度范围从2至15层，光子能量从0.25至1.36 eV的红外研究。每一个少层黑磷都具有一系列的吸收共振，显示出与厚度相关的独特的红外光谱，这揭示了底层的电子结构演化，并作为其红外指纹。令人惊讶的是，意外的吸收功能，这是与禁止的光学跃迁，已被观察到。此外，我们明确地表明，可控的单轴应变可以作为一个方便和有效的方法来调整少层黑磷的电子结构。我们的研究为黑磷在红外光子学和光电子学中的应用铺平了道路。
2017-02-05 cond-mat.mes-hall
Isolation and characterization of few-layer black phosphorus
分离和表征的机械剥离的黑磷薄片的厚度下降到两个单层。已经开发了机械剥离方法的修改，其提供比常规机械剥离更高的原子级薄片的产率。我们提出了一般的指导方针，以确定使用光学显微镜，拉曼光谱和透射电子显微镜的层数在一个快速和可靠的方式。此外，我们证明，剥离的薄片是高度结晶的，它们是稳定的，即使在独立的形式，通过拉曼光谱和透射电子显微镜测量。通过密度泛函理论计算发现，能带结构具有很强的厚度依赖性。激子结合能，在有效质量近似下，也计算了不同层数。我们的计算结果的光学间隙是一致的初步的光致发光的薄片上的结果。最后，我们研究了黑磷薄片的环境稳定性，发现该薄片是非常亲水的，并且长期暴露于空气水分中会将黑磷蚀刻掉。尽管如此，我们证明了薄片的老化是足够慢的，以允许制造具有强双极行为的场效应晶体管。密度泛函理论的计算也使我们对水引起的黑磷的结构和电子性质的变化有了更深入的了解。
2014-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley population of donor states in highly strained silicon
应变被广泛用于可控地调整材料的电子特性。在间接带隙半导体（如硅）的背景下，应变提升了六个导带最小值的谷简并性，并通过扩展提升了与磷供体结合的电子的谷态。在这里，单个磷原子被嵌入到应变到0.8%的硅的工程薄层中，并且它们的波函数使用空间分辨光谱成像。从真实空间图像中确认了平面外谷的普遍性，并且使用理论建模工具的组合来评估这种谷再布居效应如何在与原子精确供体量子位器件相关的$xy$平面中产生各向同性交换和隧道相互作用。最后，剩余存在的面内谷证明了实验和理论图像的傅立叶分析，和原子计算突出了更高的轨道激发态，以获得谷人口和应变之间的精确关系的重要性。控制工程应变外延层中的谷自由度为硅中基于施主的量子技术的发展提供了新的竞争优势。
2021-09-17 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit and Strain Induced Modification in Electrical Properties of Monolayer InSb
本文利用密度泛函理论研究了双轴应变下单层InSb的电学性质。在这里，我们首先探讨的能带结构的InSb与自旋轨道耦合（SOC）的考虑。电子和空穴的有效质量随着SOC的考虑而修正。电子和空穴的有效质量分别降低了2倍和10倍。探讨了不同应变下导带和价带中谷的位置，并给出了相应的有效质量。随着拉伸应变的增加，电子和空穴的有效质量都降低，而当拉伸应变较大时，带隙关闭。数值拟合已应用于有效质量与应变的关系，并报告了每条曲线的方程。最后，得到了该材料在不同应变下的功函数。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layer-Dependent Electronic and Optical Properties of 2D Black Phosphorus: Fundamentals and Engineering
在二维材料中，量子限制和范德华型层间相互作用在很大程度上决定了基本的电子和光学性质，而介电屏蔽在激子性质中起着主导作用。这表明强烈的层依赖性的属性，和一个中心主题是表征和控制的层间相互作用的二维材料和异质结构。黑磷是一种新兴的2D半导体，具有异常强的层间相互作用和从单层到体的广泛可调的直接带隙，为我们提供了一个理想的平台来探测层相关性质和从2D到3D的交叉（即，缩放效果）。本文对黑磷的基本物理性质进行了全面、深入的总结，重点介绍了黑磷的电子能带结构、光吸收、光致发光、激子性质等与层间结构的关系，以及通过电选通、应变、电化学插层等手段实现的能带结构工程。最后对未来的研究进行了展望。
2021-02-18 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
Modification of perpendicular magnetic anisotropy and domain wall velocity in Pt/Co/Pt by voltage-induced strain
通过经由压电换能器施加的应变，在Pt/Co（0.85-1.0 nm）/Pt薄膜中改变蠕变状态下的垂直磁各向异性K $_e$ $_f$ $_f$、磁化反转和场驱动畴壁速度。K $_e$ $_f$ $_f$，通过非常霍尔效应测量，通过面外拉伸应变ε $_z$ = 9 × 10-4降低10 kJ/m $^3$，与膜厚度无关，表明对磁致伸缩的主要体积贡献。相同的应变减少了2-4 Oe的矫顽场，并增加了30- 100%的宽场克尔显微镜测量的畴壁速度，观察到更厚的Co层的变化较大。我们考虑如何应变引起的变化的垂直磁各向异性可以修改的矫顽场和畴壁速度。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resolving and Tuning Mechanical Anisotropy in Black Phosphorus via Nanomechanical Multimode Resonance Spectromicroscopy
黑磷（P）是一种层状半导体，具有独特的晶体结构，其物理性质具有波纹原子层和强的面内各向异性。在这里，我们证明了独立的黑色P薄层的晶体取向和机械各向异性可以精确地确定由空间分辨的多模纳米机械共振。这提供了一种新的手段，解决了重要的晶体取向和各向异性的黑色P器件平台在原位超越传统的光学和电学校准技术。此外，我们表明，静电门引起的应变可以连续调谐的机械各向异性效应的多模谐振在黑P机电设备。结合有限元模型（FEM），我们还确定了多层黑色P的杨氏模量为116.1和46.5 GPa的锯齿形和扶手椅方向，分别。
2016-09-25 cond-mat.mes-hall
Polaronic effects in monolayer black phosphorus on polar substrates
研究了极性衬底诱导下，载流子与表面光学声子相互作用对单层黑磷能带特性的影响。基于Lee-Low-Pines理论，我们发展了一种计算Fröhlich型连续谱哈密顿量在长波极限下的谱的解析方法.我们研究的修改的带隙和重整化的有效质量由于基板相关的极化效应。我们的研究结果表明，在支持单层黑磷的能隙扩大取决于一个特定的基板和层间距离，$z$。在所考虑的衬底中，对于Al $_{2} $ O $_{3} $衬底观察到在$ z=2.5$能级处的最大能隙展宽，发现其为$ \sim 50$ meV。载流子-声子耦合也使有效质量重整化，这在Z字形方向上更明显。有效质量的各向异性由于与方向相关的载流子-声子耦合对应的极化子效应的影响而变得更强。我们的结论是，基底声子对单层黑磷的静态带特性有不可忽视的影响，这可能是进一步利用在其实验和理论研究。
2016-02-11 cond-mat.mes-hall
Electronic structure and optic absorption of phosphorene under strain
研究了应变下磷烯（黑磷单层膜）的电子结构和光吸收。应变被认为是一个强有力的工具的能带结构工程。扶手椅方向和锯齿形方向的面内应变改变了两个方向上的有效质量分量，而垂直应变只对扶手椅方向上的有效质量有显著影响。面内压缩应变和垂直拉伸应变使带隙变窄。在一定的应变配置下，带隙闭合，能带演化为半狄拉克型：色散在扶手椅方向上是线性的，在锯齿方向上是无带隙的二次型。带边光吸收沿扶手椅方向完全偏振，且偏振率随光子能量的增加而减小。应变不仅改变吸收边，而且改变吸收偏振。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
Anisotropic Infrared Response and Orientation-dependent Strain-tuning of the Electronic Structure in Nb2SiTe4
具有可调面内各向异性红外响应的二维材料在偏振光电探测器和场效应晶体管中有着广泛的应用前景。黑磷就是一个突出的例子。然而，其具有较差的环境稳定性。在这里，我们报告的应变可调各向异性红外响应的层状材料Nb 2 SiTe 4，其晶格结构类似于2 H-相变金属二硫属化物（TMDC）的三种不同的建筑单元。引人注目的是，一些应变可调的光学跃迁是晶轴依赖的，甚至显示出相反的位移时，单轴应变沿两个面内主轴施加。此外，G 0 W 0-BSE计算表明，各向异性的消光光谱吻合得很好。通过群论分析得到了光学选择规则，并通过轨道耦合分析很好地解释了应变引起的异常位移趋势。我们的综合研究表明，Nb 2SiTe 4是一个很好的候选人可调谐偏振敏感光电子器件。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Atomic-scale imaging of few-layer black phosphorus and its reconstructed edge
黑磷（BP）由于其具有可调带隙和高载流子迁移率等优良的电子特性，近年来成为一种新型的二维半导体材料。少层BP的结构研究，如确定层厚度和原子尺度的边缘结构，是非常重要的，以充分了解其电子和光学性质。在这里，我们报告的原子尺度分析的多层BP进行像差校正透射电子显微镜（TEM）。通过TEM成像和图像模拟，我们建立了少层BP的层数依赖的原子分辨率成像。电子束诱导的结构修饰导致了晶体边缘的显露和BP纳米带的形成。BP的原子分辨率成像清楚地显示了重建的锯齿形（ZZ）边缘结构，这也被关于边缘稳定性的van der Waals第一性原理计算所证实。我们对BP厚度的精确识别和边缘结构的原子分辨率成像的研究将为研究少层BP，特别是纳米结构形式的BP奠定基础。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall
Ultrathin films of black phosphorus as suitable platforms for unambiguous observation of the orbital Hall effect
本研究利用基于DFT的紧束缚模型和线性响应理论，证明黑磷单层具有显著且各向异性的轨道霍尔效应，可通过施加面内电场明确观察，并发现垂直电场能诱导面内轨道磁化。
2023-10-19 cond-mat.mes-hall
Light-induced ultrafast glide-mirror symmetry breaking in black phosphorus
本研究通过Floquet工程在黑磷中实现超快滑移镜面对称破缺，近共振泵浦下节环处出现光诱导完全带隙且光场关闭后瞬间消失，为超快对称破缺提供新途径并推进Floquet拓扑相研究。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-strain-induced local modification of the electronic properties of VO$_2$ thin films
二氧化钒（VO 2）由于其众所周知的载流子-金属转变而成为电子和光开关应用的热门候选物。它的研究是众所周知的具有挑战性的，由于长期和短期的弹性扭曲的相互作用，以及对称性的变化，和电子结构的变化。晶格和电子自由度的固有耦合打开了通向单畴机械驱动的途径。在这项工作中，我们表明，我们可以操纵和监测VO 2的可逆电子-金属过渡，同时通过使用原子力显微镜的纳米尺寸的金属探针施加受控量的机械压力。在临界压力下，我们可以可逆地驱动相变，电导率的大调制。在VO 2的相变之前和之后，观察到通过VO 2-金属接触的直接隧穿作为主要的电荷载流子注入机制。隧穿势垒由非常薄但持久绝缘的VO 2表面层形成。引起转变所需的压力随温度而降低。此外，我们测量了相共存线在迄今为止未探索的制度。我们的研究提供了有价值的信息，压力引起的电子修改的VO 2属性，以及纳米级金属氧化物接触，这可以帮助在未来的设计氧化物电子。
2022-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced modifications of transport in gated graphene nanoribbons
我们研究了均匀和非均匀形变以及边缘无序对栅控石墨烯纳米带电导的影响。在均匀应变增加的情况下，这种器件的电导在获得共振结构之前首先减小，并且最终在较大应变下被完全抑制。边缘无序诱导模式混合的接触区域，这可以恢复其弹道值的电导。由不均匀变形引起的谷反对称伪磁场导致形成附加的共振态，其源自于耦合到延伸通过系统的法布里-珀罗状态，或者源自于形成位于接触附近的状态，其中伪磁场最大。特别地，n=0的伪朗道能级通过靠近电荷中性点的两组电导共振来表现自己。
2014-09-23 cond-mat.mes-hall
Strain effects on silicon donor exchange: Quantum computer architecture considerations
提出的基于硅的量子计算机架构已经引起了人们的关注，因为它们具有可扩展性的承诺以及协同利用与强大的Si技术的现有基础设施相关的可用资源的潜力。对供体（例如磷）交换的定量理解和精确的物理控制是所提出的基于Si的量子计算机硬件的物理基础中的关键要素。在这种情况下，一个重要的潜在问题是，谷间干扰起源于Si导带边缘的简并导致施主交换耦合的快速振荡，这对Si量子计算机架构施加了重大约束。在本文中，我们考虑的影响，外部应变Si施主交换的背景下，量子计算机硬件。我们研究单轴应变Si中的施主电子交换，因为应变部分地提升了体中的谷简并度。特别是，我们专注于交换耦合的晶格位置之间的施主位移的影响，调查是否谷间干扰造成的问题，在应变硅施主交换耦合少。我们表明，使用Kohn-Luttinger包络函数的方法，交换耦合的快速振荡确实消失的捐助者对，满足一定的条件，他们的相对位置，而在其他情况下，捐助者交换耦合仍然振荡，与周期接近原子间的间距。我们还评论了可控的外部应变在硅量子计算机架构的设计和制造中可能发挥的作用。
2001-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Photo-induced doping and strain in exfoliated graphene
研究了皮秒级强激光脉冲对单层石墨烯的改性作用。我们使用拉曼光谱监测光激发后引入石墨烯的稳定变化。我们发现，光激发导致的空穴掺杂和压缩应变的减少都在本地增加。这些效果，由于光致氧化和光致屈曲的石墨烯，可能的解释进行了讨论。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
STM Study of Exfoliated Few Layer Black Phosphorus Annealed in Ultrahigh Vacuum
黑磷（bP）已经成为二维材料类别中一个有趣的补充。对这种材料的表面科学研究非常感兴趣，但它们受到bP对氧气和水的高反应性的阻碍，这是扫描隧道显微镜（STM）实验的一个主要挑战。因此，这些研究中的绝大多数都是通过原位切割大块晶体来进行的。在这里，我们提出了一个研究的表面改性剥离后的磷酸盐薄片连续退火步骤，高达550 ℃，远高于升华温度的磷酸盐。特别是，我们的注意力集中在375 C - 400 C的温度范围内，当升华开始时，从表面的受控脱附发生在形成特征良好排列的陨石坑的同时。关于这些陨石坑的晶体学方向，文献中有一个公开的争论，它们是沿着Z字形还是扶手椅方向排列。由于STM提供的原子分辨率，我们能够确定陨石坑相对于bP晶体的方向：陨石坑的长轴沿着bP的Z字形方向排列。这使我们能够解决争议，而且，提供洞察力的基础解吸机制导致陨石坑的形成。
2018-08-28 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Effect of oxygen adsorption and oxidation on the strain state of Pd nanocrystals
利用同步辐射光源的X-射线粉末衍射研究表明，氧化后钯纳米立方体的形貌和应变状态都发生了显著的变化。观察到由德拜-沃勒系数的静态分量测量的短程应变在氧化的纳米颗粒中更高;而与衍射峰的线加宽相关的长程应变被认为减少。使用多尺度模拟与经典分子动力学和密度泛函理论，我们连接的减少在长程应变的氧化纳米立方体的截断增加，而较高的短程应变被证明是由于表面软化从氧吸附。在不同的晶体学刻面上的不同的表面无序导致在截短的纳米颗粒的不同暴露表面上的氧活化的相反趋势。
2020-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the structural and electronic properties of graphene-like ZnS monolayer using biaxial strain
我们的第一性原理全势密度泛函理论（DFT）计算表明，单层的ZnS（ML-ZnS），这是预测采用石墨烯样的平面蜂窝结构与直接带隙，经历应变引起的修改时，其结构和带隙面内均匀双轴应变（$δ$）。ML-ZnS在大于0.92%的压缩应变下发生屈曲;屈曲参数$Δ$（= 0.00 Ω\，对于平面ML-ZnS）随着压缩应变的增加而线性增加（$Δ= 0.435$ Ω\，在$δ= - 5.25$ %下）。当拉伸应变为2.91%时，ML-ZnS的直接带隙转变为间接带隙。在我们考虑的$|δ| < 6%$的应变值内，带隙显示出随拉伸（压缩）应变线性减小（非线性增大以及减小）的变化。这些预测可能在未来的应变传感器和其他纳米器件，如纳米机电系统（NEMS）的潜在应用。
2014-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impacts of in-plane strain on commensurate graphene/hexagonal boron nitride superlattices
由于原子薄的结构，石墨烯/六方氮化硼（G/hBN）异质结构对施加到其晶格结构的外部机械力和变形非常敏感。特别是，应变可以导致G/hBN的电子性质的修改。此外，由石墨烯和hBN层的未对准驱动的莫尔结构为G/hBN的电子行为引入了新的特征。利用{ \it ab initio}计算方法，研究了在G/hBN两层上同时施加面内应变时，G/hBN不同层错电子性质的应变诱导变化。我们观察到，在实验适用的系统中，几个百分比的量级的面内应变和莫尔图案的相互作用导致相当大的谷漂移，带隙调制和衬底诱导的费米速度重整化的增强。此外，我们发现，无论应变排列，锯齿形方向变得更有效的电子输运，当施加面内非等双轴应变。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall
Strain Engineering of Spin and Rashba properties in Group-III Monochalcogenide MX (M=Ga, In and X=S, Se, Te) Monolayer
本文研究了应变作用下单层MX（M=Ga，In，X=S，Se，Te）的自旋性质。密度泛函理论被用来研究自旋性质。自旋-轨道耦合作用导致应变改变对带隙的修正，结果表明自旋-轨道耦合作用在压缩区对带隙的修正作用更强。此外，自旋分裂的导带和价带相对于应变进行了比较，六种材料。导带底的位置决定了自旋的性质。当M谷位于煤层气中时，这些具有镜像对称性的材料可以显示Rashba效应。应变调谐三个谷（K、M和$Γ$谷）中的导带最小值，并确定在每种材料的每种应变中发生了哪种自旋效应（自旋分裂、Rashba分裂或无自旋分裂）。最后，探讨了Rashba参数与原子质量之间的关系，发现原子质量与Rashba系数之间存在线性关系。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-Tuned Optical Properties of a Two-Dimensional Hexagonal Lattice: Exploiting Saddle Degrees of Freedom and Saddle Filtering Effects
Kasetsart University（泰国农业大学）
研究通过紧束缚模型分析二维六边形晶格的各向异性谱，发现应变可调控导电性、透光率和吸收率，揭示了鞍点极化与谷极化类似特性，为应变可编程光电子器件提供新途径。
2025-09-23 cond-mat.mes-hall
Electron spin relaxation of single phosphorus donors in metal-oxide-semiconductor nanoscale devices
我们分析了电子自旋弛豫速率$1/T_1$的个人离子注入$^{31}$ P捐助者，在一个大的金属氧化物半导体（MOS）硅纳米级器件，识别自旋弛豫机制特有的环境的自旋的目的。测量在低温（$T\approx 100$ ~mK）下进行，作为外部磁场$B_0$和供体电化学电势$μ_{\rm D}$的函数。我们观察到磁场依赖性的形式$1/T_1\propto B_0^5$的$B_0\gtrsim 3\,$ T，对应于声子诱导弛豫典型的施主在散装。然而，弛豫速率在不同器件之间变化多达两个数量级。我们将这些差异归因于在施主位置处的晶格应变的变化。对于$B_0\lesssim 3\,$ T，两个器械的弛豫速率变为$1/T_1\propto B_0$。这与由在施主上方制造的金属结构产生的倏逝波约翰逊噪声引起的弛豫是一致的。在这样的低场，其中$T_1>1\,$ s，我们还观察和量化的虚假增加$1/T_1$时，自旋激发态$|\uparrow\rangle$的电化学电位接近空状态的电荷库，导致自旋相关的隧道重置自旋$|\downarrow\rangle$。这些结果提供了宝贵的见解的微观现象，影响自旋弛豫的MOS纳米器件，并提供了工程自旋量子比特与改善自旋寿命的策略。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Strain-induced manipulation of non-collinear antiferromagnets
本文研究了通过应变操控kagome非共线反铁磁体自旋序的机制，推导出包含自旋序与应变张量耦合的有效作用量，揭示了应变诱导的自旋切换和压磁响应，为NCAFMs的功能控制提供了理论框架。
2025-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical polarization of graphene under strain
我们研究了单轴应变对石墨烯等离子体色散关系的影响。除了RPA水平的电子相关性，我们还包括蜂窝晶格的局部场效应。由于电子能带结构的双带特性，我们发现了两个不同的等离子体激元分支。我们恢复的低能量分支的平方根行为，并找到一个非单调依赖的应变引起的修改其刚度，作为相对于施加的应变的波矢方向的函数。
2010-08-26 cond-mat.mes-hall
Strain control of electron-phonon energy loss rate in many-valley semiconductors
我们证明了在多谷半导体系统由于晶格失配引起的应变的电子-声子能量损失率的显着修改。我们表明，从电子系统的声子浴在应变n + Si的热导，在声子温度在200 mK和450 mK之间，比一个类似的未应变的样品低一个数量级以上。
2011-01-31 cond-mat.mes-hall
Strain-dependent Splitting of Double Resonance Raman Scattering Band in Graphene
在均匀的单轴应变下，石墨烯的拉曼2D带涉及双声子双共振散射过程分裂成两个峰，并且它们一起强烈地红移，这取决于应变的方向和大小。通过偏振显微拉曼测量和第一性原理计算，这种效应被证明是源于共振条件的显着变化，由于扭曲的狄拉克锥和声子色散的各向异性修改单轴应变。计算和实验之间的定量协议，使我们能够确定占主导地位的双共振拉曼散射路径，从而回答了一个基本的问题，这个关键的实验分析工具的石墨系统。
2011-04-25 cond-mat.mes-hall
Giant piezoresistive effect and strong band gap tunability in ultrathin InSe upon biaxial strain
二维（2D）半导体的非线性和悬挂键自由表面允许通过应变工程对其带隙进行显着修改。在这里，薄的InSe光电探测器器件被双轴拉伸，发现应变时的强带隙可调谐性。所施加的双轴应变通过温度升高时的衬底膨胀来控制，并且通过拉曼光谱证实了从衬底到薄InSe的有效应变转移。通过光致发光测量确定双轴应变时的带隙变化，找到高达~200 meV/%的计量因子。我们进一步表征了双轴应变对InSe器件电学性能的影响。在暗态下，在施加应变时观察到电流的大幅增加，这给出了约450-1000的压阻应变计因子值，比其他2D材料和最先进的硅应变计的压阻应变计因子值大约5-12倍。此外，InSe带隙的双轴应变调谐也转化为应变诱导的InSe光电探测器的光谱响应的红移，其中ΔEcut-off为~173 meV，应变率为~360 meV/%，表明光电探测器的光谱带宽具有强应变可调谐性。
2020-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strain effects on the fluctuation properties in noncollinear antiferromagnets: a first-principles and macrospin-based study
本研究结合密度泛函理论与宏自旋模拟，揭示了外延应变对Mn₃Sn非共线反铁磁体磁参数、能垒及涨落特性的影响，为概率计算硬件等需精准控磁的应用提供了理论支撑。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strain-induced Weyl and Dirac states and direct-indirect gap transitions in group-V materials
我们进行全面的密度泛函理论计算应变二维磷（P），砷（As）和锑（Sb）在单层，双层，和散装$α$ -阶段，从我们计算这些材料的关键机械和电子性能。具体来说，我们计算它们的电子能带结构，带隙和电荷载流子的有效质量，并确定可能发生的定性电子和结构转变。此外，我们计算的弹性性能，如杨氏模量$Y$ ;剪切模量$G$ ;体积模量$\mathcal{B}$ ;和泊松比$ν$，并提出其各向同性的平均值，以及它们的依赖于面内取向，推导出相关的表达式。我们预测了应变诱导狄拉克态在单层的As和Sb和双层的P，As，Sb，以及可能存在的Weyl态在体相的P和As。预测这些相支持高达$10^6$ ~ $\textrm{ms}^{-1}$的电荷速度，并且在一些高度各向异性的情况下，允许在起皱方向上的一维弹道电导率。我们还预测了许多带隙转变为温和的面内应力。我们的研究结果有助于安装这些材料的效用的证据，使其广泛的可调性能，并促进其在下一代电子产品的潜在应用的直接探索。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The Classical-to-Quantum Crossover in strain-induced ferroelectric transition in SrTiO$_3$ membranes
Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）；Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室先进光子源）；Oliver Lodge Laboratory, Department of Physics, University of Liverpool（利物浦大学奥利弗·洛奇实验室）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）；Department of Materials Science and Engineering, North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学材料科学与工程系）
本文在独立SrTiO₃薄膜中利用超过1%的可逆拉伸应变实现原位应变诱导铁电相变，并发现低温下经典铁电相变到量子区域的渡越现象，为低维量子材料的应变工程调控提供了新途径。
2025-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hexagonal network of photocurrent enhancement in few-layer graphene/InGaN quantum dot junctions
本文通过扫描光电流显微镜研究应变少层石墨烯/InGaN量子点结，发现光电流显著增强并呈现有序六角网络，揭示挠曲电效应诱导横向内建电场促进电子-空穴分离的机制，为应变二维材料的光电器件应用提供新思路。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall
Strain Mapping In Single-Layer 2D Crystals Via Raman Activity
采用基于密度泛函理论的从头计算方法，计算了新型单层二维材料的拉曼活性声子模，并研究了面内双轴应变对拉曼活性模的峰值频率和相应活性的影响.我们的研究结果证实了未应变的2D晶体的拉曼光谱，并提供了预期的变化，在平面双轴应变下的晶体的拉曼活性模式。结果总结如下：（i）声子模式的频率在施加的拉伸下软化（硬化）（压缩）应变，（ii）对于面内和面外振动模式，拉曼活性对施加的应变的响应具有相反的趋势，因此，可以通过跟踪那些模式的相对活性来监测材料中的内置应变，（iii）特别地，（iv）特别是在单原子和双原子单层中，峰频率的移动更能反映应变的变化，而不是拉曼活性的变化。（v）单层ReX2（X=S，Se）的拉曼活性模对外加应变几乎没有响应。应变引起的修改的拉曼光谱的2D材料的峰位置和相对拉曼活动的模式可以是一个方便的工具进行表征。
2018-03-03 cond-mat.mes-hall
Quantum transport signature of strain-induced scalar and pseudo-vector potentials in a crenellated hBN-graphene heterostructure
本文通过锯齿状 hBN-石墨烯异质结构的实验与理论分析，揭示应变诱导标量势和赝矢量势如何共同形成 Klein 隧穿势垒并产生电阻附属峰。
2024-02-28 cond-mat.mes-hall
