Functional single-layer graphene sheets from aromatic monolayers
我们展示了如何使用低能电子辐照和随后的退火将铜基底上的芳香分子自组装单层转化为高质量的单层石墨烯。我们在原子尺度上表征了这种二维固态转变，并通过互补的显微镜和光谱技术以及电输运测量研究了所形成的石墨烯片的物理和化学性质。作为衬底，我们成功地使用Cu（111）单晶和技术相关的多晶铜箔。
2014-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
How to Characterize Thermal Transport Capability of 2D Materials Fairly? - Sheet Thermal Conductance and the Choice of Thickness
自从发现单层石墨烯具有创纪录的高热导率以来，单层2D材料的热传输能力一直受到关注。由于热导率是3D材料的一个重要特性，而2D材料的厚度并没有很好地定义，因此文献中对厚度的不同定义导致预测热导率值的模糊性，从而导致理解不同单层2D材料的传热能力。我们认为，如果传统的导热系数的定义应该被用来作为量来比较各种单层2D材料的传热能力，那么应该使用相同的厚度。或者，为了完全规避模糊厚度的问题，我们还建议在表征2D材料的热传递能力时，将“片材热导率”定义为密集的2D材料特性。当将单层材料的文献热导率值转换为这种新性质时，出现了一些使用不同厚度时没有显示的新特征。
2016-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Catalytic Properties of Monolayer MoS2 through doping and sulfur vacancies
车辆中的燃料电池是一氧化碳排放的主要原因。一氧化碳是大气中最危险的气体之一，因为它与血细胞中的血红蛋白结合比O2容易200倍。随着血流中CO含量的增加，氧气水平下降，这可能导致许多神经系统问题。为了减少大气中的CO含量，科学家们把重点放在了氧气的吸附上。目前使用的最好的基底是铂和钯单层，它们非常昂贵。正因为如此，研究人员一直在寻找廉价的材料，如二硫化钼，能够吸附氧气。然而，硫是氧的化学惰性位点，这大大降低了单层MoS 2片的催化潜力。因此，我们进行了第一性原理计算，研究替代掺杂和硫空位对MoS 2催化性能的影响。我们计算了O在掺杂MoS 2片上的吸附能，并将其与O在Pd单层上的吸附能进行了比较。我们发现用Ir、Rh、Co和Fe掺杂MoS 2显著降低吸附能至低于-4eV，表明掺杂的MoS 2是比Pd更有效的催化剂。将硫空位引入掺杂的MoS 2片中是非常有效的，并且将吸附能降低到-6eV以下。我们的研究结果表明，铱是最好的催化剂，因为它具有最低的吸附能之前和之后的硫空位诱导。我们得出结论，在单层MoS 2片中掺杂和产生空位的组合可以极大地影响催化行为，并使其成为比Pt和Pd更有效、更便宜的催化剂。
2019-08-26 cond-mat.mtrl-sci
In/GaN(0001)-$\boldsymbol{{\mathsf{\left(\!\sqrt{3}\times\!\sqrt{3}\right)\!R30^{\circ}}}}$ adsorbate structure as a template for embedded (In,Ga)N/GaN monolayers and short-period superlattices
我们探索了一种利用等离子体辅助分子束外延在GAN（0001）衬底上制备（In，Ga）N/GAN短周期超晶格的方法。我们利用存在的吸附物结构表现出自己的$(\sqrt{3}\times\!\sqrt{3})\text{R}30^{\circ}$表面重建原位观察到的反射高能电子衍射。该In吸附层在GAN表面上容纳最多1/3单层的In，并且在合适的条件下，可以嵌入GAN中以形成In $_{0.33}$ Ga $_{0.67}$ N量子片，其宽度自然地被限制为单个单层。周期性地插入这些量子片，我们合成的（In，Ga）N/GAN短周期超晶格的突变界面和高周期性的X射线衍射和扫描透射电子显微镜所示。嵌入的量子片被发现是由单分子层与In含量为0.25-0.29。对于6个单层的势垒厚度，超晶格引起的光致发光带在3.16 eV，接近这些结构的理论预测值。
2017-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Novel bonding patterns and optoelectronic properties of the two-dimensional Si$_x$C$_y$ monolayers
寻找具有新颖光学和电学性质的新型二维（2D）材料一直是材料发展的需要。在这里，我们报告了一个全面的理论预测的2D SiC化合物具有不同的化学计量比从富C到富Si。除了以前已知的六边形SiC片，我们确定了两种类型的hitherto未知的结构图案具有独特的键合功能。第一类二维SiC单层包括t-SiC和t-Si $_2$ C片层，可以用四方点阵来描述。其中t-SiC单层片的特点是每个碳原子与四个相邻的硅原子几乎在同一平面上结合，构成一个准平面的四配位矩形部分。更有趣的是，我们的计算表明，这种结构表现出应变依赖的绝缘体-半金属转变，这表明在应变依赖的光电传感器有前途的应用。第二种类型的2D SiC片的特征在于具有炔键（-C $\equiv$ C-）的silagraphyne。Silagraphyne显示出高的孔径和泊松比。这些性质使它们成为分离膜和催化应用的潜在重要材料。此外，所提出的结构之一，$γ$ -silagraphyne，是一种直接带隙半导体，具有0.89 eV的带隙，在可见光区具有很强的吸收峰，在超薄晶体管，光学传感器器件和太阳能电池器件中具有很好的应用前景。
2016-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing infrared extinction and absorption in a monolayer graphene sheet by harvesting the electric dipolar mode of split ring resonators
研究了单层石墨烯片通过图案化开口环谐振器（SRR）在红外波段的消光和吸收增强。结果表明，与磁模和其他高阶模相比，电模对红外消光和吸收的增强作用更强。我们通过增加SRR单元电池设计中的石墨烯面积比来改善SRR石墨烯片的红外消光。随着石墨烯面积比的增加，电偶极模的辐射能力和石墨烯的耗散竞争约50%的最大红外吸收。通过捕获电偶极模来增强石墨烯片的红外消光和吸收的研究结果可能在石墨烯光子学和光电子学的太赫兹和红外检测和调制中具有潜在的应用。
2013-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Chemical instability of free-standing boron monolayers and properties of oxidized borophene sheets
在这项工作中，我们报告的结果，一步一步的建模独立的硼单层的氧化不同类型。计算结果表明，氧化过程始终是放热的，并导致形成泡沫状的氧化硼膜与合并的非氧化的小硼团簇。这些硼氧化物薄膜中的一些表现出化学稳定的磁性中心的存在。通过对氧化后的卟啉片（OBS）的物理性能的评价，表明它可能在太阳能中作为传感器和防氢泄漏涂层的应用。
2020-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic structure of monolayers of group V atoms: Puckering and spin orbit interaction in nano-slabs
受二维（2D）Ⅳ族原子（C，Si，Ge，Sn）蜂窝晶格Dirac点（DP）附近低能量激发和自旋轨道相互作用（SOI）诱导能隙中无质量Dirac粒子的观测启发，我们研究了Ⅴ族原子（As，Sb，Bi）二维蜂窝晶格的电子结构.这里，对于平面（平坦）和褶皱片材，也可以看到布里渊区中的K点处的DP。与IV族系统不同，V族系统中的费米能高于DP。平板是金属的，但经历结构变形以形成半导体的褶皱板。SOI深刻地改变了能带结构，在DP处打开了能隙，并且在二元系统中，BiSb和SbAs给出了大的Rashba型自旋分裂。V族原子的纳米板显示出优异的热电性能，特别是在空穴掺杂的制度。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Creating and probing wide-bandgap nanoribbon-like structures in a continuous metallic graphene sheet
石墨烯单分子层的类光色散特性使其具有许多新颖的电子学特性1，但这种无间隙的特性也限制了石墨烯单分子层在数字电子学中的应用2。在石墨烯单层中产生适度带隙的一种罕见的工作解决方案是将其切割成一维（1D）纳米宽的带3 -13。在这里，我们表明，宽带隙可以在一个独特的一维应变结构，即，通过石墨烯和金属基底之间的强相互作用，而不是切割石墨烯单层，可以制备出连续石墨烯片的石墨烯纳米颗粒状（GNR状）结构。利用热应变工程技术在铑箔上生长的连续石墨烯片中观察到宽度仅为几纳米的类GNR结构。空间分辨扫描隧穿光谱揭示了在另外连续的金属石墨烯片中GNR样结构中几百meV的带隙开口，直接证明了完全在石墨烯单层中实现金属-半导体-金属结。我们还表明，它是可能的定制的GNR类结构的结构和电子性质，通过使用扫描隧道显微镜。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicted Janus monolayer ZrSSe with enhanced n-type thermoelectric properties compared with monolayer $\mathrm{ZrS_2}$
类似于在光电、压电和热电方面有广泛应用的过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜，通过用S原子取代$\mathrm{MoSe_2}$中的Se原子层，成功地合成了Janus MoSSe单分子膜。在这项工作中，Janus单层ZrSSe提出了从头计算。对于电子部分，采用广义梯度近似（GGA）加自旋轨道耦合（SOC）作为交换关联势，而对于晶格部分，采用GGA。计算结果表明，ZrSSe单分子膜是动态和机械稳定的，这表现出机械灵活性，由于小的杨氏模量。发现ZrSSe单层膜是一种间接带隙半导体，带隙为0.60 eV。用半经典Boltzmann输运理论研究了ZrSSe单分子膜的电子和声子输运。在n型掺杂中，由于导带的相似轮廓，ZrSSe和$\mathrm{ZrS_2}$单层之间的$ZT_e$几乎相同。ZrSSe单层的p型$ZT_e$低于$\mathrm{ZrS_2}$单层，这是由于ZrSSe的自旋轨道分裂比$\mathrm{ZrS_2}$单层大。ZrSSe单层的室温薄层热导率为33.6 $\mathrm{W K^{-1}}$，低于$\mathrm{ZrS_2}$单层的47.8 $\mathrm{W K^{-1}}$。与$\mathrm{ZrS_2}$单层膜相比，ZrSSe单层膜的低热导率主要是由于ZA模的群速度小和声子寿命短。综合考虑它们的$ZT_e$和晶格热导率，ZrSSe单层可能比$\mathrm…
2017-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Vibrational Modes and Phonon Thermal Conductivity of Monolayer MoS2
利用密度泛函微扰理论的第一性原理计算研究了单层MoS 2薄膜中与Umklapp散射相关的声子非谐行为和本征热导率.与石墨烯中低频模式的Gruneissen参数为负相反，单层MoS 2中整个布里渊区的Gruneissen参数为正，且声学模式的Gruneissen参数远大于光学模式的Gruneissen参数，表明单层MoS 2片具有正的热膨胀系数。对E ′和A2 ″的红外激活模的声子寿命计算值分别为5.50和5.72 ps，与用红外反射率谱拟合介质振荡器的实验结果符合得很好。拉曼A1'模的寿命（38.36ps）是红外模寿命的7倍。单层MoS 2的主要声子平均自由程小于20 nm，比石墨烯小约30倍。结合非平衡格林函数计算，单层二硫化钼的室温热导率被发现是约23.2 Wm-1 K-1，两个数量级低于石墨烯。
2013-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of $β$-As, Sb and Bi monolayers
具有类石墨烯弯曲结构的VA族元素（As、Sb、Bi）的单层半导体提供了实现纳米级电子、光电和热电器件的潜力。受最近制备的Sb单层的启发，我们采用第一性原理计算和半经典Boltzmann输运理论相结合的方法，系统地研究了$β$ -As，Sb和Bi单层的热电性质.电子部分采用广义梯度近似（GGA）加自旋轨道耦合（SOC），声子部分采用GGA。研究发现，SOC对它们的电子结构有重要的影响，特别是对于Bi单层膜，它可以引起可观察到的SOC效应的电子输运系数。更具体地，SOC不仅对电子输运系数具有不利影响，而且还产生增强效应。计算得到的晶格热导率从As到Bi单层逐渐减小，对应的室温薄片热导率分别为161.10 $\mathrm{W K^{-1}}$、46.62 $\mathrm{W K^{-1}}$和16.02 $\mathrm{W K^{-1}}$，除以2D材料的厚度可以换算成常见的晶格热导率。Bi单分子膜的薄层热导率低于其他二维材料，如半导体过渡金属二硫属化物单分子膜和正交IV-VI族单分子膜。采用一系列散射时间来估计热电优值$ZT$。结果表明，对于As和Bi单分子膜，n型掺杂比p型掺杂具有更好的热电性能，而在Bi单分子膜中，n型掺杂和p型掺杂的热电性能相差不大，但存在$ZT$。这些结果可以激发进一步的实验工作，为基于VA族单元的单层热电器件的研究开辟新的领域。
2017-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics in mono- and few-layer sheets of WS2 and WSe2
厚度是定义二维（2D）晶体的电子、光学和热性质的基本参数之一。最近发现二硫化钼（MoS 2）中的声子由于短程和长程相互作用之间的相互作用而表现出独特的厚度依赖性。在这里，我们报告原子级薄片WS 2和WSe 2的拉曼光谱在单层到几层厚度制度。我们发现，类似的情况下，二硫化钼，特性和模式表现出硬化和软化层的数量增加，分别与小于3 cm-1的小位移，由于大质量的原子。厚度依赖性也观察到在一系列的多声子频带所产生的泛音，组合，和区域边缘声子，其强度表现出显着的增强激子共振条件。这些多声子峰中的一些被发现是不存在的，只有在单层。这些特征为单层薄片提供了独特的指纹和快速识别。
2013-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Properties and Fracture Phenomenon of Defected Monolayer Indium Selenide: A Molecular Dynamics Study
在这项研究中，我们报告的机械性能和断裂机制的预裂纹和缺陷的InSe纳米片样品使用分子动力学（MD）模拟。我们注意到，预开裂和缺陷的InSe纳米片的失效是由脆性类型的断裂。扶手椅型定向粘结相对于锯齿型定向粘结表现出更大的抗裂纹扩展能力。因此，预裂纹板的断裂强度略高于锯齿形方向加载比扶手椅。我们评估了格里菲斯的标准的适用性的局限性，单层（SL）InSe片的纳米裂纹的脆性破坏的格里菲斯预测表现出显着差异的MD断裂强度。我们检查了温度对SLInSe的预开裂样品的机械性能的影响。并详细讨论了缺陷和预裂纹结构的断裂机理。
2020-06-13 cond-mat.mtrl-sci
First-principles derived force field for h-BN monolayer nanostructures: Applications to sheets, nanotubes and nanotori
本文通过第一性原理自下而上构建了hBN单层经验力场，用于高效模拟其面内与面外力学性质，并推广至纳米管和纳米环的弹性分析。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boron Nitride Monolayer: A Strain-Tunable Nanosensor
利用密度泛函理论研究了三轴面内应变对六方氮化硼薄膜电子性质的影响。与石墨烯不同，三轴应变将氮化硼薄片的分子轨道定位在其中心，这取决于所施加的应变的方向。所提出的用于定位氮化硼薄片中心接近费米能级的分子轨道的技术可用于实现工程纳米传感器，例如，选择性地检测气体分子。我们表明，中央部分的应变片吸附极性分子更强烈地相比，一个unstrained片。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Curvature in Monolayer Graphene: Effects on Electronic Structure, Phonon Dynamics, and Lattice Thermal Conductivity
Shenzhen Technology University（深圳技术大学）；Universidade do Porto（波尔图大学）；University of Évora（埃武拉大学）；University of Aveiro（阿威罗大学）；University of Huddersfield（哈德斯菲尔德大学）；Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）
研究应变诱导曲率对单层石墨烯电子结构、声子动力学和晶格热导率的影响，发现曲率增强会改变电子性质并诱导Van Hove奇异点，同时应变导致声子散射增强，降低晶格热导率。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Systematic Investigation of the Intrinsic Channel Properties and Contact Resistance of Monolayer and Multilayer Graphene FET
采用四探针测量方法，通过排除接触电阻，系统地研究了单层和多层石墨烯的本征沟道特性随层数的变化。我们表明，从石墨到双层石墨烯的归一化薄层电阻率的连续变化由一个独特的性质决定，即，带重叠，其从双层石墨烯的1 meV显著增加到八层的11 meV，并且最终达到石墨的40 meV。然而，单层石墨烯由于特殊的线性分散而显示出温度依赖性的偏差。此外，接触电阻率提取的情况下，典型的铬/金电极。观察到的高接触电阻率，其变化三个数量级（从~103到106欧姆微米），可能会显著掩盖单层石墨烯通道的出色性能，表明其在未来研究中的重要性。
2010-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Conforming nanoparticle sheets to surfaces with Gaussian curvature
纳米颗粒单层片材是无机-有机杂化材料，其将高度可控的光学和电学性质与机械柔性和显著强度相结合。与其他薄板一样，它们的低弯曲刚度使它们能够轻松卷成或符合圆柱形几何形状。纳米颗粒单分子膜不仅可以弯曲，而且可以通过局部颗粒重排和塑性形变来应对应变。这意味着，与纸张或石墨烯等薄片不同，纳米颗粒片可以更容易地符合具有以非零高斯曲率为特征的复杂形貌的表面，如球冠或马鞍。在这里，我们调查的限制纳米粒子单层的能力，以符合基板与高斯曲率冲压纳米粒子片到晶格的较大的聚苯乙烯球。调整本地高斯曲率通过增加基板球体的大小，我们发现，冲压片形态演变通过三个特征阶段：从全基板覆盖，其中片延伸在晶格中的间隙，覆盖的形式，帽子，紧密符合每个球体的顶部部分，并在较大的极角断裂，帽子表现出径向褶皱。通过分析的纳米粒子的位置，从扫描电子显微镜照片，我们提取的局部应变张量和跟踪应变诱导的位错的粒子排列的发病。通过考虑弹性和塑性形变和粘附的能量的相互作用，我们构建参数，捕捉观察到的变化，在片材形态高斯曲率被调谐超过两个数量级。
2020-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reversible modifications of linear dispersion - graphene between boron nitride monolayers
采用第一性原理计算和最小紧束缚模型研究了夹在两个六方氮化硼片之间的石墨烯层的电子性质.结果表明，在没有外场的情况下，对于ABC堆叠结构，带在狄拉克点附近是线性的，就像单层石墨烯的情况一样。对于某些原子配置，电场效应允许打开超过230 meV的带隙。我们相信这种能隙调节机制可以显著改善石墨烯基场效应晶体管的特性，并为未来的电子应用铺平道路。
2010-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Strain Effect on Air-Stability of Monolayer CrSe2
二维磁性材料的发现为自旋电子学和数据存储器件带来了巨大的研究价值。但其空气稳定性及氧化机理尚未完全阐明，限制了其进一步的应用。本文通过第一性原理计算，对单层CrSe 2的氧化过程和双轴拉伸应变效应进行了详细的研究。发现O2在CrSe 2膜上的解离过程是一个吸热反应，其反应能垒为0.53 eV，表明其热力学稳定性。然而，这样的过程在达到1%的双轴拉伸应变下变得放热，伴随着降低的反应势垒，导致稳定性降低。这些结果表明，面内应变在改变CrSe 2的空气稳定性方面起着重要作用，并为寻找合适的基底来稳定2D磁性材料提供了相当大的启发。
2022-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Green and Solid State Reduction of GO Monolayers Sandwiched between Arachidic Acid LB Layers
本研究提出一种单步绿色固态还原法，通过热处理LB技术制备的AA-GO-AA三明治结构得到高质量RGO单层，其性能与现有还原法相当，适用于石墨烯基电子器件。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impermeable Atomic Membranes from Graphene Sheets
我们证明了单层石墨烯膜对包括氦气在内的标准气体是不可渗透的。通过在膜上施加压力差，我们测量了单层石墨烯的弹性常数和质量。这种加压石墨烯膜是世界上最薄的气球，并在两个不同的区域之间提供了一个独特的隔离屏障，只有一个原子厚。
2008-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic Single-Phase Monolayer Borophene on Arbitrary Substrates
研究所有二维材料的一个主要挑战是开发合成方案和工具，使其能够大规模生产和有效操作。硼氢化钠也是如此，实验仍然主要限于小面积样品的原位表征。相比之下，我们的工作是基于毫米级的硼氢化物片，在真空中合成的Ir（111）表面。除了高质量的宏观合成，证实了低能电子衍射（LEED）和原子力显微镜（AFM），我们还展示了成功的转移硼从Ir到硅晶片通过电化学分层过程。比较拉曼光谱，结合密度泛函理论（DFT）的计算，证明了硼的晶体结构已被保存在转移。我们的研究结果表明，成功的增长和大规模的，单层硼氢化钠片与轻微的缺陷和环境稳定性的操作，从而加快硼氢化钠实施到更复杂系统和设备。
2022-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dependence of the hBN Layer Thickness on the Band Structure and Exciton Properties of Encapsulated WSe2 Monolayers
二维过渡金属二硫属化物单分子膜如MoS $_2$或WSe $_2$的光学性质由激子、库仑束缚电子-空穴对主导。通过在密度泛函理论计算中求解GW波函数上的Bethe Salpeter方程，研究了由于六方BN周围层的存在而产生的屏蔽效应。我们已经计算了准粒子间隙和中性激子基态E $_b$的结合能作为hBN层厚度的函数的依赖性。这项研究表明，在这一理论水平上的筛选效果比人们普遍认为的要短。WSe $_2$单层被三片hBN（约1 nm）包封已经使E $_b$降低了20%，而对于厚的hBN，最大降低为27%。我们已经进行了类似的计算的情况下，WSe $_2$单层沉积在堆叠的hBN层。这些结果进行了比较，最近提出的量子静电异质结构的方法。
2018-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Conversion of self-assembled monolayers into nanocrystalline graphene: Structure and electric transport
石墨烯基材料已被建议用于从纳米电子学到纳米生物技术的应用。然而，石墨烯基技术的实现将需要大量具有可调物理和化学性质的独立二维（2D）碳材料。通过分子自组装的自下而上的方法具有满足这一需求的巨大潜力。在这里，我们报告的制造和表征的石墨烯由电子辐射诱导交联的芳香族自组装单分子层（SAMs）和随后的退火。在这个过程中，SAM被转化为具有良好定义的厚度和任意尺寸的纳米晶石墨烯片。电输运数据表明，这种转变伴随着绝缘体到金属的转变，其可用于控制所制造的石墨烯片的电性质，例如电导率、电子迁移率和双极电场效应。所建议的路线开辟了广阔的前景工程的自支撑的二维碳材料与可调性能的各种固体基板和多孔基板作为悬浮膜。
2011-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnification of Plasmon Resonances in Monolayer MoS$_{2}$ via Conjugated Molecular Adsorbates
本文通过第一性原理证明，在单层MoS$_2$上吸附芘和并四苯等共轭分子可在不显著改变等离激元能量和色散的情况下放大其共振强度，并提出可利用电子能量损失谱检测分子吸附物的存在与取向。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Phonon transport of Janus monolayer MoSSe: a first-principles study
过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜由于其独特的物理性质而得到了最广泛的研究。最近，通过用Se原子取代$\mathrm{MoS_2}$中的顶部S原子层，合成了具有夹心S-Mo-Se结构的Janus TMD单层MoSSe。本文采用第一性原理计算和线性化的声子Boltzmann方程，在单模弛豫时间近似下，系统地研究了MoSSe单分子膜的声子输运和晶格热导率（$κ_L$）.计算结果表明，MoSSe单分子膜的$κ_L$远低于$\mathrm{MoS_2}$单分子膜，而高于$\mathrm{MoSe_2}$单分子膜。在室温下，MoSSe单层的相应的薄片热导率为342.50 $\mathrm{W K^{-1}}$。这些可以通过声子群速度和寿命来理解。与$\mathrm{MoS_2}$单分子膜相比，MoSSe单分子膜具有更小的群速度和更短的声子寿命，从而导致更低的$κ_L$。MoSSe的群速度比$\mathrm{MoSe_2}$单层大是导致$κ_L$高的主要原因。计算了$\mathrm{MoS_2}$、MoSSe和$\mathrm{MoSe_2}$单分子膜的弹性性质，其杨氏模量的量级与$κ_L$的相同.计算结果表明，同位素散射导致$κ_L$减少5.8%.还考虑了尺寸对$κ_L$的影响，这通常用于器件实现。当MoSSe单分子层的特征长度为110 nm左右时，$κ_L$减少一半。这些结果可能提供的应…
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction and transport properties of metallic bulk and monolayer transition metal dichalcogenide TaS$_2$
过渡金属二硫属化合物是近年来发展起来的一类具有良好电子性质的二维材料。现有的内禀声子限制的电子输运的计算，到目前为止，集中在这个家庭的admincucting成员。在本文中，我们扩展了这些研究通过调查的电子-声子耦合的电子输运性质和带重整化的原型固有的金属块和单层TaS $_2$的影响。基于密度泛函微扰理论和半经典玻尔兹曼输运计算，发现有前途的室温迁移率和片电导，这可以与其他已建立的2D材料竞争，留下TaS $_2$作为透明导体或原子薄互连的有前途的材料候选人。在整个文件中，电子和输运性质的TaS $_2$相比，其等电子对应物TaSe $_2$和后者的额外信息。我们还评论了传统的超导电性在TaS $_2$，其中没有声子介导的增强TC在单层相比，体状态被发现。
2017-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Excitonic Properties of Semi-Hydrogenated Borophene Sheets
硼氢化物由于其优异的性能，包括机械柔性、多晶型和光电各向异性，引起了人们的极大兴趣。最近，一种新的半氢化硼化物，称为$α'$-4 H，在大规模的独立样品中合成，其表现出优异的空气稳定性和半导体性质。本文利用密度泛函理论（DFT）和多体微扰理论（MBPT）研究了$α'$-4 H硼酚的电子和激子光学性质。DFT结果表明，通过破坏纯$α'$ -硼氢化物的镜像对称性和增加其屈曲高度，氢化导致了轨道杂化，并在$α'$-4 H硼氢化物中打开了1.49 eV的间接带隙.在G 0 W 0、GW 0和GW理论水平下，该值分别校正为1.98、2.23和2.52 eV。从求解Bethe-Salpeter方程获得的光谱显示2.40 eV的光学带隙，其对应于具有1.18 eV的结合能的强束缚且稳定的亮激子。更重要的是，激子态对高达10%的张力是鲁棒的，其中单层是动态稳定的。我们还设计并研究了不同堆叠方式的双层$α'$-4 H硼化物。由于层与层之间的范德华相互作用较弱，双层膜可以保持单层膜的大部分结构和电子性质。我们的研究揭示了$α'$-4 H硼化物的结构，电子和光学性质背后的基本物理，并建议它作为一个非常有前途的候选人灵活的光电应用。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Magnetic Characterization of Epitaxial VSe$_2$ Monolayers on Superconducting NbSe$_2$
具有不同量子基态的二维（2D）范德华（vdW）材料的垂直整合被预测将导致在组成层中没有发现的新颖的电子性质。在这里，我们提出了直接合成超导磁体混合异质结构的超导二硒化铌（NbSe $_2$）与单层（ML）二硒化钒（VSe $_2$）。更重要的是，在超高真空（UHV）中原位生长允许产生干净和原子级尖锐的界面。结合不同的表征技术和密度泛函理论（DFT）计算，我们研究了VSe $_2$在NbSe $_2$上的电子和磁性.低温扫描隧道显微镜（STM）测量表明，减少的超导能隙的VSe $_2$层。这与缺乏电荷密度波签名一起指示片材的磁化，但不是常规巡回铁磁体的磁化。
2019-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Unique Morphologies of Molybdenum Disulphide: Sheets, Diffusion Limited Cluster Aggregates and Fractals, by Langmuir- Blodgett Assembly for Advanced Electronics
本文利用LB技术在液/气界面上对二硫化钼（MoS 2）的片状剥落物进行自组装，制备了大量不同形貌的MoS 2薄膜。MoS 2薄片在各种溶剂中被化学剥离，但它们在基底上的稳定片状组装仅在薄片在二甲基甲酰胺中被剥离的情况下实现。单层片的密度是精细控制的表面压力，而稳定的二硫化钼LB膜上的水亚相的结果，在其自组装成扩散限制簇聚集体和分形。我们进一步证明了LB组装的二硫化钼片的发射上的激发的效果，这揭示了一个新的激子的存在，对应于2.43 eV，除了在1.86 eV的直接带隙发射。最后，在SiO2/Si上制备了场效应晶体管，得到了7.4cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1）的迁移率和10^5的电流开关比。这项工作提供了一种新的方法，系统的沉积溶液处理的剥离片在大规模以及形成图案结构，在一个自然的方式。
2017-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical prediction of sandwiched two-dimensional phosphide binary compounds sheets with tunable bandgaps and anisotropic physical properties
在密度泛函计算的框架下，通过结构优化和动力学稳定性分析，预测了二维GaP和InP二元化合物的新同素异形体.这些稳定的GaP和InP单分子膜具有独特的高屈曲正交晶格对称性，其结合能为~0.14和~0.17 eV/对，低于二维低屈曲蜂窝状GaP和InP二元化合物，表明这些新预测的二维GaP和InP二元化合物是能量优先的。更有趣的是，它们的能带隙甚至比它们的本体对应物宽~ 0.52 eV（对于GaP）和~1.49 eV（对于InP）。这种带隙在扶手椅/锯齿形方向的应变下也是可调的，并且在一定的应变下发生直接/间接带隙转变，这为它们在纳米电子和光电子器件的带隙工程中提供了很好的应用前景。本研究也为此类新型二维磷化物的合成提供了一条可行的途径。
2017-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of the optical dielectric function of transition metal dichalcogenide monolayers: MoS2, MoSe2, WS2 and WSe2
我们报告了四种过渡金属二硫属化物：MoS 2，MoSe 2，WS 2和WSe 2，光子能量为1.5 - 3 eV的单层膜的复杂面内介电函数的测定。从反射光谱使用Kramers-Kronig约束变分分析的结果。从介电函数，我们得到的绝对吸收的单分子膜。我们还提供了相应的散装材料的单层的介电函数的比较。
2016-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Bandgap Engineering of Strained Monolayer MoS2
单层MoS 2的声子能带结构的特征在于声学和光学分支之间的大能隙，这保护了声学模式的振动不被光学声子模式散射。因此，声子带隙工程是具有实际意义的声子相关的机械或热性能在单层二硫化钼的操纵。我们进行声子分析和分子动力学模拟来研究张力对声子带隙的影响和压缩引起的单层MoS 2的不稳定性。我们的关键发现是，声子带隙可以通过单轴张力变窄，并完全关闭在ε =0.145;而双轴张力对声子带隙的影响是有限的。我们还证明了压缩诱导屈曲的单层二硫化钼。通过对单层MoS 2薄膜弯曲模式的能带结构分析，得到了薄膜发生屈曲的临界应变，并通过分子动力学模拟和欧拉屈曲理论进行了验证.我们的研究表明，单轴拉伸作为一种有效的方法操纵的声子带隙的单层二硫化钼，而双轴压缩作为一个强大的工具，阴谋屈曲单层二硫化钼。
2014-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Valley pseudospin in monolayer MoSi2N4 and MoSi2As4
长期以来，二维六方晶系MoS2被认为是一种很有前途的谷电子系统材料。然而，MoS2的生长尺寸有限，载流子迁移率低，限制了其进一步的应用。最近，一种新的六方二维MXene，MoSi2N4，成功地合成了大尺寸，优异的环境稳定性，和相当大的空穴迁移率。本文基于第一性原理计算，预测了单层MoSi_2N_4及其衍生物MoSi_2As_4可以实现谷衬特性。除了传统的两级谷，谷在单层MoSi2As4是多重折叠，这意味着一个新的谷尺寸。这种多重折叠谷可以用三带低功率哈密顿量来描述。本文介绍了单层MoSi_2N_4和MoSi_2As_4在谷电子器件，特别是多信息处理方面的理论进展和潜在应用。
2020-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Large Excitonic Effects in the Optical Properties of Monolayer MoS2
这篇论文已经撤回，由于不确定性的赝势为基础的G0W0能带结构的正确性。
2012-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Engineering bandgaps of monolayer MoS2 and WS2 on fluoropolymer substrates by electrostatically tuned many-body effects
本征电学和激子性质的单层过渡金属二硫属化物的CYTOP氟聚合物基板上进行了研究，大大抑制无意掺杂和介电屏蔽。采用固态回溯法在单层WS2中观察到双极输运行为。单层MoS2和WS2的激子性质由绷带重整化、泡利阻断和载流子屏蔽对载流子掺杂之间的复杂相互作用决定。
2016-04-27 cond-mat.mtrl-sci
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
The Ideal Tensile Strength and Phonon Instability of Borophene
最近，在单晶Ag（111）衬底上成功地生长了具有矩形结构的二维硼片（boroprene），并预测所制备的boroprene具有不同寻常的力学性能。我们进行了第一性原理计算，研究单层硼化物的力学性能，包括理想的拉伸强度和临界应变。结果表明，单层硼化物在a、b方向上可承受的应力分别为20.26N/m和12.98N/m，但其临界应变较小。在a方向上，临界值仅为8%，是所有二维材料中最低的.数值计算结果表明，b方向的拉应变使硼镁合金的屈曲高度增大，导致面外负泊松比，这使得硼片沿b方向表现出优异的机械柔性，并探讨了单层硼化物的破坏机理和声子不稳定性。
2016-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth of monolayer graphene on 8deg off-axis 4H-SiC (000-1) substrates with application to quantum transport devices
使用高温退火条件，其中石墨帽覆盖8度离轴4 H-SiC样品的C面，已经生长了大且均匀的单个外延石墨烯层。拉曼光谱显示这些单层石墨烯片的几乎独立的特征的证据，这是由磁输运测量证实。我们发现一个温和的p型掺杂，高载流子迁移率和半整数量子霍尔效应典型的高品质石墨烯样品。这为石墨烯与构成当今SiC行业标准的晶圆上的SiC器件的完全兼容集成开辟了道路。
2010-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Photoluminescence of Monolayer MoS2 via Chemical Doping
我们证明了通过化学掺杂单层（1 L）-MoS 2的光致发光（PL）特性的可调谐性。高电子亲合势的p型掺杂剂的吸附使1 L-MoS 2的发光强度显著增强，而n型掺杂剂的吸附使1 L-MoS 2的发光强度降低。这种PL调制的结果从激子PL和trion PL之间的切换取决于在1 L-MoS 2中的载流子密度。通过这种基于溶液的化学掺杂方法在1 L-MoS 2中实现载流子的提取和注入使得能够方便地控制原子级薄MoS 2的光学和电学性质。
2013-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial stress transfer in monolayer and few-layer MoS2 nanosheets in model nanocomposites
了解从聚合物基体到二维增强体的应力传递机制对于制备高性能纳米复合材料至关重要。在这项研究中，从一个灵活的聚合物基板的单层和少层二硫化钼MoS2在张力下的界面应力转移进行了研究。层相关和应变相关的光致发光（PL）光谱被用来检查应力转移效率。
2022-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Titanium trisulfide monolayer: A new direct-gap semiconductor with high and anisotropic carrier mobility
一种新的二维层状材料，即三硫化钛（TiS $_3$）单层片，被预测具有所需的电子性能的纳米电子应用。基于密度泛函理论和形变理论框架下的第一性原理计算，我们证明了TiS $_3$二维晶体是一种带隙为1.06 eV、载流子迁移率高的直接带隙半导体.更值得注意的是，2D TiS $_3$的面内电子迁移率是高度各向异性的，在\emph{b}方向上达到$\sim$ 10，000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，其高于MoS $_2$单层的面内电子迁移率。同时，空穴迁移率降低约两个数量级。我们还发现，散装的TiS $_3$具有较低的裂解能量比石墨，表明剥离的TiS $_3$单层或多层的可能性高。通过声子谱计算和\emph{NPT}系综中的Born-Oppenheimer分子动力学模拟，考察了TiS $_3$单层的动力学和热稳定性。预测的新的电子性能，使TiS $_3$单层在未来的纳米电子学应用有吸引力的二维材料。
2015-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reducing sheet resistance of self-assembled transparent graphene films by defect patching and doping with UV/ozone treatment
液相剥离然后进行Langmuir-Blodgett自组装（LBSA）是一种很有前途的方法，可用于可规模化生产用于透明导体应用的石墨烯薄膜。然而，单层组装成薄膜通常会引起高密度的缺陷，导致阻碍实际应用的大的薄层电阻。我们引入UV/臭氧作为一种新型的光化学处理，其将LBSA石墨烯的薄层电阻降低三倍，同时保持高的光学透明度。这种处理对我们的膜的影响与其对机械剥离或CVD膜的影响相反，其中UV/臭氧在石墨烯平面中产生额外的缺陷，增加了薄层电阻。拉曼散射表明，暴露于UV/臭氧降低了LBSA石墨烯中的缺陷密度，其中边缘是主要的缺陷类型。FTIR光谱表明在暴露于臭氧期间氧与石墨烯晶格的结合。此外，功函数测量表明，处理掺杂的LBSA膜，使其更导电。这种与掺杂配对的缺陷修补导致改善LBSA石墨烯的透明导体性能的可访问方式，使得溶液处理的薄膜成为工业用途的候选者。
2019-08-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced absorption of monolayer MoS2 with resonant back reflector
从实验中提取单层二硫化钼的介电常数，从理论上研究了制备在一维光子晶体（1DPC）或金属薄膜上的单层二硫化钼的光吸收特性。1DPC和金属膜充当共振背反射器，其可以由于法布里-珀罗腔效应而在宽光谱范围内显著增强单层MoS 2的吸收。单层MoS 2的吸收也可以通过改变单层MoS 2和背反射器之间的距离或覆盖层的厚度来调节。
2016-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Valley Polarization in Size-Tunable Monolayer Semiconductor Quantum Dots
三维限制允许半导体量子点（QD）表现出尺寸可调的电子和光学性质，从而实现从显示器、太阳能电池和生物医学成像到单电子器件的广泛的光电应用。诸如自旋和谷特性的附加模态可以提供量子信息和自旋电子学所需的进一步的自由度。然而，当试图将这些材料特征结合到QD结构中时，限制可能会导致杂化，从而抑制这些新兴特性插入量子器件的鲁棒性。在这里，我们表明，一类新的横向限制的材料，单层MoS $_2$量子点，可以创建通过自上而下的纳米图案化的原子级薄的二维半导体，使它们表现出相同的谷极化在一个连续的单层片。半导体兼容的纳米纤维工艺允许这些低维材料被集成到复杂系统中，这是推进量子信息应用的一个重要特征。继承的体自旋和谷属性，激子能量的大小依赖性，以及使用光刻机兼容处理来制造MoS $_2$ QD的能力表明，单层半导体QD具有成为集成量子信息和自旋电子学系统的多模态构建块的潜力。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable terahertz coherent perfect absorption in a monolayer graphene
相干完全吸收体（CPA）被认为是激光的时间反演对应体：一个含有损耗介质而不是增益介质的谐振腔可以完全吸收相干光场。在这里，我们利用单层石墨烯以非共振方式实现CPA。研究发现，在悬浮单层石墨烯的太赫兹波段存在准CPA点，在准CPA频率下，通过两束入射光之间的适当相位调制，可以实现CPA。发现石墨烯基CPA具有宽带角选择性：对于正交的$s$和$p$偏振，CPA点在斜入射时分裂成两个频带，并且这两个频带覆盖从零频率开始的宽频率范围。此外，相干吸收可以通过改变栅极控制的费米能量来基本上调谐。非共振石墨烯片CPA的研究结果可以推广到太赫兹/红外探测和二维光电材料的信号处理的潜在应用。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dirac fermions in borophene
第IV族元素的蜂窝结构可以容纳具有非平凡Berry相的无质量狄拉克费米子。它们的电子应用潜力引起了人们极大的兴趣，并促使人们广泛寻找新的狄拉克材料，特别是单层结构。本文详细研究了Ag（111）表面自发形成的β12硼片结构。紧束缚分析表明，β12-折叠的晶格可以分解成两个三角形子晶格，其方式类似于蜂窝晶格，从而容纳狄拉克锥。此外，每个狄拉克锥可以通过引入代表覆盖层-衬底相互作用的周期性扰动来分裂。这些不寻常的电子结构被角分辨光电子能谱证实，并通过第一性原理计算验证。我们的结果表明单层硼可以作为实现新型高速低功耗器件的新平台。
2017-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Photoluminescence Saturation and Exciton Decay Dynamics in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
利用光致发光（PL）和瞬态反射光谱研究了过渡金属双硫族化合物（TMD）中的激子动力学。PL饱和在单层MoSe 2中发生的激发强度比在单层MoS 2中低两个数量级以上。瞬态反射表明，非线性激子-激子湮灭是占主导地位的激子衰减过程中的单层MoSe 2在以前报道的线性激子衰减单层MoS 2。此外，MoSe 2中的激子寿命> 125 ps，比MoS 2中的几ps激子寿命长一个数量级以上。我们发现MoSe_2和MoS_2单分子膜激子衰减机制和PL饱和行为的显著不同可以用激子寿命的差异来解释。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning electronic and optical properties of free-standing Sn2Bi monolayer stabilized by hydrogenation
在这项研究中，我们系统地研究了Sn 2Bi单层的结构，机械，电子和光学特性，这是一种最近实验合成的薄片[PRL，121，126801（2018）]，它已被氢化（Sn 2BiH 2），以使用密度泛函理论（DFT）稳定自支撑形式。为了调节能带结构和电子性质，使用了机械应变和电场。我们的研究表明，在这个独立的样品中，有电子平带和自由空穴带，像最近在硅片上合成的样品，这提供了具有强局域化的电子和高迁移率的自由空穴的可能性。此外，Sn 2BiH 2单层的带隙经历了80%的增长相比，实验样品。应变的相关结果表明，带隙可以适当地操纵双轴应变（-13%至+21%）范围内从0.2至1.6 eV。应该提到的是，相应单分子层在拉伸和压缩应变下的稳定性和柔性是由于原子之间的强σ键。我们还认识到应变可以引起带隙的间接-直接转变。此外，我们的光学研究结果表明，Sn 2BiH 2单分子层在特定范围内的紫外光谱几乎具有金属性质，它是透明的，在红外和可见光谱的电磁辐射。所有这些可调特性和非平凡的功能预示着Sn 2BiH 2单分子膜在近红外探测器、热电器件、场效应晶体管、传感器、电子器件、能量收集和光电子学等方面具有巨大的应用潜力。
2019-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Two-Photon Absorption in Monolayer MoS2
在近红外波段飞秒激光脉冲激发下，单层MoS2具有较强的双光子吸收（TPA），而多层MoS2具有较强的饱和吸收（SA）.采用化学气相沉积的籽晶法在石英或SiO_2/Si衬底上生长了单层MoS_2单晶和多层三角岛状MoS_2。非线性透射测量表明，单层二硫化钼具有巨大的非饱和TPA系数，大于传统的半导体。作为TPA的结果，双光子泵浦的频率上转换发光直接观察到在单层二硫化钼。对于多层MoS2，SA响应被证明与激发态吸收截面的比率为0.18的基态截面。此外，单层MoS2的激光损伤阈值为97 GW/cm 2，大于多层MoS2的激光损伤阈值78 GW/cm 2。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Mechanically Modulated Tunneling Resistance in Monolayer MoS2
我们报告的调制隧道电阻在二硫化钼单层纳米压痕使用原子力显微镜（AFM）。由单层MoS 2分离的导电AFM针尖和底部电极之间的电阻可逆地减少了高达4个数量级，这是由于增强的量子隧穿时，单层被尖端力压缩。在WKB近似下，用金属-绝缘体-金属隧穿二极管模型对实验数据进行了定量解释。作为一种理想的隧穿介质，无缺陷，纳米厚的MoS 2单层可以作为非碰撞纳米机电开关的有源层。
2013-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Current Density in Monolayer MoS$_2$ Doped by AlO$_x$
半导体在晶体管、光电子学和热电学中的应用需要稳定的掺杂。然而，这对于二维（2D）材料是具有挑战性的，其中现有方法要么与常规半导体处理不兼容，要么引入时间依赖性滞后行为。在这里，我们表明，低温（< 200 $^\circ$ C）的亚化学计量的AlO $_x$提供了一个稳定的n掺杂层的单层MoS $_2$，与电路集成兼容。该方法在通过化学气相沉积生长的单层MoS $_2$的晶体管中实现了> 2 × 10 $^{13}$ 1/cm $^2$的载流子密度、低至约7 kOhm/sq的薄层电阻和约480 Ohm.um的良好接触电阻。我们还达到了近700 μ A/μ m（>110 MA/cm $^2$）的记录电流密度在这个三原子厚的半导体，同时保持晶体管的开/关电流比> $10^6$。最大电流最终受到自热的限制，并且在器件散热更好的情况下可以超过1 mA/um。这种掺杂的MoS $_2$器件的截止电流为0.1 nA/um，接近国际技术路线图所要求的几个低功率晶体管指标
2020-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
