Optoelectric spin injection in semiconductor heterostructures without ferromagnet
我们已经表明，电子自旋密度可以产生由直流电流流过$pn$结与嵌入的非对称量子阱。当传导电子的动量分布相对于自旋分裂价电子带中的空穴的动量分布发生偏移时，通过辐射电子-空穴复合在量子阱中产生自旋极化。当自旋极化从量子阱注入到$pn$结的$n$掺杂区时，出现自旋电流.从量子阱伴随的圆偏振光的发射可以用作自旋偏振检测器。
2001-08-21 cond-mat.mes-hall
Moiré minibands in graphene heterostructures with almost commensurate sqrt3 x sqrt3 hexagonal crystals
本文提出了一种石墨烯中Dirac电子低能莫尔带的唯象理论，该理论将电子置于一个几乎相同的六方晶格上，其晶胞尺寸是石墨烯的三倍，由于石墨烯中电子的不稳定性，导致电子的谷间散射发生周期性的调制.与石墨烯的完全相称的凯库勒畸变相反，这种超晶格扰动使零能量狄拉克锥保持完整，但能够在第一莫尔子带的边缘打开带隙，在导带和价带中不对称。
2013-06-18 cond-mat.mes-hall
Superposition of intra- and inter-layer excitons in twistronic MoSe$_2$/WSe$_2$ bilayers probed by resonant Raman scattering
组装成双电子异质结构的二维材料的电子带的杂化使人们能够通过选择共振层间杂化的条件来调节其光电性质。共振层间杂化定性地改变了这种异质结构中的激子，将这些光学活性模式转化为层间和层内激子的叠加态。对于MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构，在WSe $_2$的自旋分裂价带中的空穴和MoSe $_2$的顶部价带中的空穴之间发生强杂化，特别是当两者结合到WSe $_2$的最低导带中的相同电子时。在这里，我们使用共振拉曼散射提供直接证据的激子的杂化在双电子MoSe $_2$ /WSe $_2$结构，通过观察特定的激子散射的声子在WSe $_2$和MoSe $_2$。我们还表明，共振拉曼散射光谱开辟了广泛的可能性，用于量化的层组成的叠加态的激子和层间杂化参数的异质结构的二维材料。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall
Indirect doping effects from impurities in MoS$_2$/BN heterostructures
我们进行了密度泛函理论计算的单层异质结构的六方BN和MoS $_2$评估的BN片和间隙Na原子的掺杂对相邻的MoS $_2$层的电子性质的影响。我们的计算预测，$n$ -掺杂的氮化硼子系统的氧，碳和硫杂质引起显着的电荷转移到导带的MoS $_2$片，而$p$ -掺杂的铍和碳离开二硫化钼层基本上不受影响。插入的钠原子导致的异质结构的层间距离的显着增加，并到金属基态的MoS $_2$子系统。这种$n$ -掺杂剂的存在导致价带和导带偏移的明显变化，表明掺杂的BN仍然是$n$ -型MoS $_2$应用的合适衬底和栅极材料.
2014-03-21 cond-mat.mes-hall
Valence-band effective-potential evolution for coupled holes
我们提出了变态的层状异质结构的有效电位分布，为几个III-V族半导体二元化合物，当轻，重空穴的带混合增加。一个根轨迹样的程序，直接适用于从耦合模的多通道系统的特征值二次问题，在多带有效质量近似的上下文中。通过让增长的价带混合，它表明标准的固定高度的矩形势能的散射体分布，是一个可靠的测试运行输入重空穴。相反，该方案不再是有效的轻空穴和可变的有效\emph{band offset}的配置文件，而必须考虑，每当面内动能的变化。
2013-02-27 cond-mat.mes-hall
Emergence of Frohlich polaron from interlayer electron-phonon coupling in van der Waals heterostructure
范德华异质结构，垂直堆叠的层状材料，提供了新的机会，新的量子现象，缺乏在其组成部分。在这里，我们报告的出现极化子准粒子在石墨烯/六方氮化硼（h-BN）异质结构的界面。利用纳米点角分辨光电子能谱，我们观察到h-BN价带最大值的带角复制品，其能量间隔与异质结构的最高声子能量一致|Fr指示由于前向散射电子-声子耦合而形成Ohlich极化子。h-BN带的抛物线拟合产生约2.3的有效质量增强，表明中间耦合强度。我们的理论模拟的基础上Migdal-Eliashberg理论证实了实验结果，允许提取的微观物理参数。此外，由于与h-BN带的杂化，观察到石墨烯$π$带的重正化。我们的工作概括了从过渡金属氧化物到具有更高材料弹性的范德华异质结构的极化子研究，突出了层间耦合作为探索涌现现象的额外自由度。
2017-11-23 cond-mat.mes-hall
Zero-energy modes and valley asymmetry in the Hofstadter spectrum of bilayer graphene van der Waals heterostructures with hBN
我们调查的双层石墨烯（BLG）和六方氮化硼（hBN）组成的异质结构的磁性微带的数值对角化的两个带的哈密顿量，描述在存在的莫尔电位的BLG中的电子。由于莫尔势的反转对称性破缺特性，谱的谷对称性被破缺，但尽管如此，BLG中的零能量朗道能级仍然存在，尽管简并度降低。此外，我们推导出有效的模型的低能量功能的磁迷你带，并证明了二次狄拉克点的外观在价带，我们证实了数值模拟。然后，我们分析了在载流子密度和磁场变化的情况下，分形能谱中的单粒子隙如何产生一系列不可压缩态。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall
Tunable Electronic Properties and Large Rashba Splittings Found in Few-Layer Bi$_2$Se$_3$/PtSe$_2$ Van der Waals Heterostructures
我们使用第一性原理计算表明，范德华（vdW）异质结构组成的几层Bi $_2$ Se $_3$和PtSe $_2$表现出电子和自旋电子学性能，可以通过改变组成层。最值得注意的是，我们揭示了Rashba型自旋分裂（具有大的$α_{\rm R}$参数）的导带和价带共存，分别来自少层Bi $_2$ Se $_3$和PtSe $_2$，这已被证实的自旋织构图。我们讨论了反转对称性破缺，轨道杂化和自旋轨道耦合的变化在改变费米能级附近的电子色散的作用。由于低温生长机制可用于两种材料，我们相信，少层Bi $_2$ Se $_3$ /PtSe $_2$ vdW异质结是可行的实验实现，提供了巨大的潜力，为电子和自旋电子学的应用。
2020-12-14 cond-mat.mes-hall
Mapping the phase diagram of the quantum anomalous Hall and topological Hall effects in a dual-gated magnetic topological insulator heterostructure
我们使用双栅极磁性拓扑绝缘体异质结构中的磁输运绘制出拓扑霍尔和量子反常霍尔效应的相图作为化学势（主要由背栅电压决定）和非对称势（主要由顶栅电压决定）的函数。包括表面态和价带量子阱态的理论模型允许的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和载流子密度与栅极电压的变化的评价。实验和理论之间的定性协议提供了强有力的证据，拓扑霍尔效应的存在，在研究系统中，开辟了一条新的路线，理解和操纵手征磁自旋纹理在真实空间。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall
Large and Controllable Spin-Valley Splitting in Two-Dimensional WS2/h-VN Heterostructure
受谷电子学的深刻物理内涵和潜在应用前景的启发，设计了二维WS 2/h-VN磁性范德华（vdW）异质结，并通过第一性原理计算研究了谷自由度的控制。在K谷得到了627 meV的自旋分裂，并伴随着对K'谷自旋分裂的强烈抑制。在价带中产生376 meV的本征大谷分裂，对应于2703 T的有效塞曼磁场。导带除了价带外，还具有明显的自旋分裂，在K'谷处存在谷标暗激子态。自旋和谷分裂的强度依赖于界面轨道杂化的进一步调谐不断的面内应变和层间距。最大自旋分裂和谷分裂分别达到654和412 meV，有效塞曼磁场在应变为-3%时可提高到2989 T.时间反演对称性破缺和异质结中较大的Berry曲率导致在K和K'谷处显著的反常霍尔电导。基于这些发现，提出了一个原型过滤装置的谷和自旋。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Rashba Effect and Raman Spectra of Tl$_2$O/PtS$_2$ Heterostructure
通过Rashba自旋轨道效应实现电荷-自旋转换的可能性为纳米自旋电子学的发展提供了刺激性的机会。本文采用第一性原理计算方法研究了Tl $_2$ O/PtS $_2$异质结构的电子和自旋电子学性质，并通过正声子频率证实了其动力学稳定性.每晶胞约0.38 eV的出乎意料的高结合能描绘了Tl $_2$ O和PtS $_2$之间的强层间相互作用。有趣的是，我们发现了T1 $_2$ O的价带中的Rashba自旋劈裂（具有大的$α_R$值），其来源于PtS $_2$引起的界面自旋轨道效应。利用电子局域化函数和原子轨道投影研究了范德华束缚对轨道重排的影响，详细解释了费米能级附近的电子色散.此外，我们还解释了T1 $_2$ O/PtS $_2$异质结在动量空间中的能带结构排列，而在实空间中的能带结构分离.由于二维Tl $_2$ O仍有待实验证实，我们首次计算了原始Tl $_2$ O和Tl $_2$ O/PtS $_2$ O异质结构的拉曼光谱，并讨论了原子振动模式对应的峰位。这些发现提供了一个有前途的途径，探索自旋物理的潜在自旋电子学应用通过二维异质结构。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable negative differential resistance in multifunctional van der Waals heterostructure
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；SINTEF Industry（辛特夫工业）；Université Paris-Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）
研究人员构建p-MoTe₂/n-SnS₂异质结，利用双栅结构实现兼具整流功能的高栅极可调负微分电阻，为二维材料基神经形态及高能效电子器件开辟了路径。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall
Atomistic and continuum modeling of a zincblende quantum dot heterostructure
采用多尺度方法计算了自组装半导体量子点的束缚态。虽然已经获得了接近实验数据的结果与量子点中的受限量子态的原子应变和紧束缚（TB）电子结构描述的组合，TB计算需要大量的计算资源。为了解决这个问题，采用了一种集成的方法来计算原子应变场影响下的连续八带k.p哈密顿量的能态。这种多尺度模拟产生大约六倍的模拟速度。原子分辨率的应变被添加到k.p哈密顿通过插值到一个粗糙的连续网格。通过多尺度方法获得足够的数值精度。光学跃迁波长在相应TB结果的7%内，具有适当的p型子带分裂。系统地较低的发射波长的k.p是由于低估了导带和价带之间的耦合。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall
Gate Tunable Quantum Oscillations in Air-Stable and High Mobility Few-Layer Phosphorene Heterostructures
作为唯一的非碳元素层状同素异形体，少层黑磷或磷烯已成为一种新型的二维（2D）半导体，具有高的体迁移率和带隙。在这里，我们报告的制造和运输测量的磷六方氮化硼（hBN）异质结构与一维（1D）的边缘接触。这些晶体管是稳定的，在环境条件下为>300小时，并显示双极的行为，栅极依赖的金属-绝缘体过渡，和迁移率高达4000 $cm^2$ /Vs。在低温下，我们观察到栅极可调舒布尼科夫德哈斯（SdH）磁振荡和塞曼分裂磁场与估计的g-因子~2。当费米能级向价带边缘移动时，少层磷烯空穴的回旋质量从0.25增加到0.31 $m_e$。我们的研究结果强调了少层磷烯（FLP）作为新的二维物理平台和半导体应用的电子材料的潜力。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall
Topological Phase Transition Coupled with Spin-Valley Physics in Ferroelectric Oxide Heterostructures
探讨了在具有eg电子组态的铁电氧化物异质结构中实现自旋和谷物理耦合的可能性。我们表明，极性结构畸变诱导自旋谷耦合性能的外观，在同一时间负责从量子自旋霍尔绝缘相到平凡的带绝缘体的拓扑转变。耦合自旋谷物理的拓扑带反转的影响在一个非平凡的方式，而谷依赖的自旋极化的传导和价带被保存，贝里曲率和自旋谷选择规则的变化被预测，导致不同的圆二向色性响应以及谷和自旋霍尔效应。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effect of an InP/In$_{0.53}$Ga$_{0.47}$As Interface on Spin-orbit Interaction in In$_{0.52}$Al$_{0.48}$As/In$_{0.53}$Ga$_{0.47}$As Heterostructures
本文报道了在In $_{0.52}$ Al $_{0.48}$ As/In $_{0.53}$ Ga $_{0.47}$ As量子阱中插入InP/In $_{0.53}$ Ga $_{47}$ As界面对Rashba自旋轨道相互作用的影响。InP中的小自旋分裂能在该系统的价带中产生非常有趣的带列。在In $_{0.53}$ Ga $_{0.53}$上方有或没有该InP层的情况下，自旋-轨道耦合常数$α$的总体值对于具有正面掺杂位置或背面掺杂位置的样品分别被证明是增强或减小的。这些实验结果，使用弱反本地化分析，与$\mathbf{k\cdot p}$理论的结果进行了比较。界面和材料的实际条件应考虑测量值和计算值之间的数量差异。
2004-11-20 cond-mat.mes-hall
Direct STM Measurements of R- and H-type Twisted MoSe2/WSe2 Heterostructures
当半导体过渡金属二硫属化物异质结构堆叠时，扭曲角和晶格失配导致周期性莫尔电位。随着层间角度的改变，电子特性也会改变。随着角度接近0度或60度，预测会发生有趣的特性和性质，例如带边缘的调制、平坦带和限制。在这里，我们报告的扫描隧道显微镜和光谱测量的带隙和带调制MoSe 2/WSe 2异质结构与近0度旋转（R型）和近60度旋转（H型）。我们发现一个调制的带隙为两个堆叠配置具有较大的调制R型比H型的理论预测。此外，局域态密度图像显示，电子在价带和导带边缘的局域化不同。
2022-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical and transport properties of van der Waals Transition-metal Dichalcogenides Heterostructures: A First-principle Study
二维过渡金属二硫属化物（TMD）MX $_2$（M = Mo，W; X= S，Se，Te）具有独特的性质和新颖的应用。在这项工作中，我们进行第一性原理计算的范德华（vdW）堆叠MX $_2$异质结构，系统地研究其电子，光学和输运性质。我们执行所谓的安德森规则分类的异质结构，提供了两种半导体材料的异质结构的能带图的建设方案。对于大多数MX $_2$异质结构，导带最大值（CBM）和价带最小值（VBM）位于两个独立的半导体中，形成II型能带结构，因此电子-空穴对在空间上分离。我们还发现在形成MX $_2$异质结构后，在$Γ$点处有很强的层间耦合，甚至导致间接带隙。而在$K$点附近的能带结构保持为独立的单分子层。讨论了MX $_2$异质结的载流子迁移率与弹性模量、有效质量和形变势常数的关系，并与单层MX $_2$的载流子迁移率进行了对比。
2018-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles predictions of band alignment in strained Si/Si1-xGex and Ge/Si1-xGex heterostructures
Nanoacademic Technologies Inc.（纳米学术技术有限公司）；McGill University（麦吉尔大学）
本文通过第一性原理密度泛函理论计算了Si/Si1-xGex和Ge/Si1-xGex异质结的价带和导带偏移，提供了解析拟合表达式，用于量子技术设备的设计。
2026-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Charge transport and electron-hole asymmetry in low-mobility graphene/hexagonal boron nitride heterostructures
石墨烯/六方氮化硼（G/ $h$ -BN）异质结构为开发纳米电子器件和探索周期性超晶格势调制下石墨烯中的相关态提供了一个极好的平台。在这里，我们报告近$0^{\circ}$扭曲的G/ $h$ -BN异质结构的输运测量。研究的异质结构是通过干转移和热退火工艺制备的，并在低迁移率制度（约$3000~\mathrm{cm}^{2}\mathrm{V}^{-1}\mathrm{s}^{-1}$在1.9 K）。在异质结构的空穴输运侧观察到了复制的狄拉克谱和霍夫施塔特蝴蝶谱，但在电子输运侧没有观察到。我们将所观察到的电子空穴不对称性与导带和价带中的开隙之间存在的较大差异以及低迁移率G/ $h$ -BN异质结构中电子输运侧的带间贡献的强烈增强相关联。我们还发现，在中心狄拉克点和空穴分支二次狄拉克点处的能隙较大，表明在G/ $h$ -BN异质结构中存在较强的石墨烯-衬底相互作用和电子-电子相互作用.我们的结果提供了额外的有用的洞察G/ $h$ -BN异质结构的输运机制。
2018-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermalization of photoexcited carriers in two-dimensional transition metal dichalcogenides and internal quantum efficiency of van der Waals heterostructures
范德华半导体异质结构可以成为下一代光电和光伏器件中利用热光激发载流子的平台。热载流子器件的内量子效率取决于光生载流子提取率和热化率之间的关系。利用\textit{ab-initio}方法，我们证明了单层过渡金属二硫属化物的光生载流子热化时间强烈地依赖于声子谱和电子自旋轨道耦合的特性。详细地说，在价带中提升的自旋简并抑制了声学声子上的空穴散射，与电子相比，将空穴的热化减慢了一个数量级。此外，在MoS $_2$和WSe $_2$中，空穴热化时间表现不同，因为在这些看似相似的材料中自旋轨道相互作用不同。我们预测隧穿范德华半导体异质结构的内部量子效率定性地取决于是否使用MoS $_2$或WSe $_2$。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Studies of Hot-Hole Dynamics in Au/p-GaN Heterostructures
从光激发的金属纳米颗粒中收获非平衡热载流子使得等离子体激元驱动的光化学转化和具有共振纳米天线的可调谐光电探测成为可能。尽管对超快电子动力学的研究很多，但迄今为止，金属-半导体异质结构中热空穴的时间演化仍然是未知的。需要对热空穴驱动系统中载流子动力学的更好理解，以帮助将热载流子光电子学的范围扩展到基于热电子的器件之外。在这里，使用超快瞬态吸收光谱，我们表明，等离子体激元诱导的热空穴注入到p型氮化镓（p-GaN）的价带的金（Au）纳米粒子发生在200 fs内，放置热空穴转移类似的时间尺度上的热电子转移。我们进一步观察到，从下面的Au费米能级的热空穴的去除施加了明显的影响，热电子上面的热化，降低峰值电子温度和减少电子-声子耦合时间相对于Au样品没有热空穴收集的途径。第一性原理计算证实了这些实验观察，表明热空穴注入修改的d-带电子结构的超快调制的Au纳米粒子中的热电子的弛豫动力学。总之，这些超快的研究大大提高了我们的理解的时间演变的热空穴在金属-半导体异质结构，并提出了新的策略，操纵和控制超快时间尺度上的热载流子的能量分布。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall
Cyclotron Resonance in Ferromagnetic InMnAs/(Al,Ga)Sb Heterostructures
报道了在宽温度范围内观察到的InMnAs/（Al，Ga）Sb异质结中的空穴回旋共振（CR）现象，该现象既包括顺磁相，也包括铁磁相。我们观察到两个明显的共振，表现出激烈的变化，在位置，线宽和强度在温度高于居里温度，表明可能的本地磁有序或集群。我们将这两种共振归因于量子极限中离域价带空穴的基本CR跃迁。使用一个8带{ \bf k $\cdot$ p}模型，它采用了平均场近似内的铁磁性，我们表明，温度相关的CR峰位移是一个直接的载流子Mn交换相互作用的措施。在低温下观察到显着的线变窄，我们解释为本地化的自旋波动的抑制。
2003-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing energy barriers and quantum confined states of buried semiconductor heterostructures with ballistic carrier injection: An experimental study
一个三端光谱，探测两个亚表面的能垒和带间的光学跃迁在半导体异质结构的演示。研究了一种以InAs/GaAs量子点为集电极的单极性p型半导体金属基区晶体管。利用少/多载流子注入、弹道电子发射谱和热载流子散射谱分别测量了Al_xGa_（1-x）As埋层导带和价带的势垒高度，从而确定了Al_（0.4）Ga_（0.6）As的带隙为2.037 ± 0.009 eV（9 K）。在正向集电极偏压下，注入具有亚带隙动能的少数载流子引起带间电致发光。三个发射峰从InAs量子点，InAs润湿层，和GaAs观察一致的少数载流子注入。
2007-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of beryllium chalcogenides/silicon heterostructures
我们用半经验$sp^{3}s^{*}$紧束缚方法计算了Si/BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$异质结的电子和光学性质。紧束缚参数和能带弯曲的BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$被认为是通过最近的高度失配的半导体合金模型。能带弯曲和导带偏移的测量导致Si/BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$的II型异质结构，导带最小值在Si层中，价带最大值在BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$层中。研究了不同（Si）$_{2})_{n }$ /（BeSe）$_{0.41}$ Te $_{0.59})_{m}$ [001]超晶格的电子结构和光学性质。在体硅的带隙内发现了两个界面态带。我们的计算表明，光学边缘低于体硅的基本带隙和过渡是光学允许的。
2006-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band Alignment of 2D Semiconductors for Designing Heterostructures with Momentum Space Matching
我们提出了一个全面的二维（2D）半导体材料的能带排列的研究，并强调形成动量匹配的I，II和III型异质结的可能性;一个诱人的可能性是原子异质结构的构成单层在区域中心的带边。我们的研究，其中包括第IV和III-V族化合物单层材料，第V族元素单层材料，过渡金属二硫属化物（TMD）和过渡金属三硫属化物（TMT）揭示了几乎一半的这些材料具有导电和/或价带边缘驻留在区中心。使用第一性原理密度泛函计算，我们提出了这些2D材料的903种不同的可能组合的异质结的类型，建立了异质结的周期表。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Circular photogalvanic effect in 2D van der Waals heterostructure
利用自旋自由度或谷自由度是实现更节能信息处理的有前途的途径之一。在2D过渡金属二硫属化物中，可以通过利用循环光电效应（CPGE）来产生自旋/谷电流，即，由圆偏振光产生的光电流。在这里，我们表明，在平面内电场在MoS 2/WSe 2异质结电极边界的结果在一个电可调的圆形光电流效应（CPGE）的光激发下，垂直入射。观察到的CPGE可以解释由于面内电场和空穴和电子之间的不同的有效弛豫时间结合谷光学选择规则的价带移动。此外，我们表明，CPGE可以通过使用面外电场改变费米能级来控制。这种现象即使在室温下也会持续存在。这一发现可能有助于将2D异质结构用作光谷电子学和光自旋电子学器件平台。
2019-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bandgap and Band Offsets Determination of Semiconductor Heterostructures using Three-terminal Ballistic Carrier Spectroscopy
利用弹道电子和空穴的三端隧道发射，我们已经开发了一种方法来自洽地测量半导体的带隙和半导体异质结的带不连续性，而无需任何先决条件的材料参数。对晶格匹配的GaAs/AlxGa 1-xAs和GaAs/（AlxGa 1-x）0.51In 0.49P单势垒异质结进行了测量。在4.2 K下测量了AlGaAs和AlGaInP的带隙，分辨率为几meV。对于GaAs/AlGaAs界面，测得的伽马带偏移比为60.4：39.6（+/-2%）。对于GaAs/AlGaInP界面，该比率随Al摩尔分数而变化，并且更多地分布在价带中。一个非单调的Al组分依赖的GaAs/AlGaInP界面处的导带偏移观察间接间隙制度。
2009-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable MoSe$_2$/WSe$_2$ heterostructure-based quantum dot
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Ottawa（渥太华大学）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）
基于密度泛函理论和紧束缚模型，研究了电可调MoSe$_2$/WSe$_2$异质结构中量子点的电子结构，揭示了垂直电场对谷极性和占据的控制。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall
Long-Lived Charge Separation Following Pump-Energy Dependent Ultrafast Charge Transfer in Graphene/WS$_2$ Heterostructures
由石墨烯和过渡金属二硫属化合物（TMDC）组成的范德华异质结构最近在高性能光电应用中显示出巨大的前景。然而，深入了解器件操作的关键过程，即界面电荷转移（CT）和复合，迄今为止仍然难以捉摸。在这里，我们研究这些过程中的石墨烯WS $_2$异质结构，通过互补探测超快太赫兹光电导石墨烯和WS $_2$的瞬态吸收动力学光激发。我们发现，CT通过石墨烯-WS $_2$界面发生的亚A激子激发的光电子发射，和直接从WS $_2$的价带的石墨烯的A激子激发的空穴转移。值得注意的是，我们观察到，在CT后的异质结构中分离的电荷寿命非常长：超过1 ns，与以前的研究中报道的~1 ps电荷分离相反。这导致石墨烯的有效光选通。这些发现为进一步优化光电子器件的性能，特别是光电探测性能提供了相关的见解。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Linear-in-momentum spin orbit interactions in planar Ge/GeSi heterostructures and spin qubits
本研究利用原子紧束缚方法发现Ge/GeSi异质结构界面对称性破缺引发了重空穴的线性Dresselhaus等自旋轨道相互作用，并分析了其对空穴自旋驱动及磁场下器件物理行为的影响。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall
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
Mechanism of the double heterostructure TiO2/ZnO/TiO2 for photocatalytic and photovoltaic applications: A theoretical study
了解异质结的机制是实现基于光催化和光伏器件的可控和可调界面的重要一步。为此，我们提出了一个深入的研究，由两个半导体具有大的带隙，即纤锌矿ZnO和TiO 2的双异质结构系统。我们证明通过第一性原理计算两个稳定的配置ZnO/TiO 2界面。我们的结构分析提供了一个关键的信息，复杂的界面和晶格畸变的性质时，结合这些材料。对三明治结构TiO 2/ZnO/TiO 2的电子性质的研究表明，其导带主要来自于Ti 3d轨道，而价带则由ZnO的O2 p维持，并且在双界面体系中，单异质结构中常见的能隙区中的陷阱态大大减少。此外，我们的工作解释了在实验研究中观察到的某些光学跃迁的起源。出乎意料的是，由于不同的键畸变，能带排列的结果显示电子积累在TiO 2的左壳层，而不是右壳层。这为TiO 2表面的敏化和功能化提供了更多的选择。
2019-01-16 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Giant proximity exchange and valley splitting in transition metal dichalcogenide/$h\mathrm{BN}$/(Co, Ni) heterostructures
从第一性原理出发，研究了由六方氮化硼（hBN）和铁磁（FM）钴（Co）或镍（Ni）组成的自旋注入器几何结构中的过渡金属二硫属化物（TMDC）中邻近诱导的交换耦合.我们采用一个最小的紧束缚哈密顿量，捕捉低能带的TMDC周围的K和K'谷，提取轨道，自旋轨道，和交换参数。TMDC/hBN/FM异质结构计算表明，由于hBN缓冲层，TMDC的能带结构被保留，在能带中具有额外的邻近诱导的交换分裂。我们提取邻近交换参数在1- 10毫电子伏的范围内，根据FM。邻近诱导的交换和TMDC的固有自旋轨道耦合（SOC）的组合导致谷极化，转化为数十特斯拉的磁交换场。提取的参数是有用的，为随后的激子计算TMDC中存在的hBN/FM自旋注入器。我们计算的吸收光谱显示激子峰的大分裂;在MoS $_2$ /hBN/Co的情况下，我们发现约8 meV的值，对应于裸TMDC中约50特斯拉的外部磁场。原因在于能带结构，其中与Co $d$轨道的杂化导致大于10 meV的巨大价带交换分裂。与Ni的结构不显示任何$d$水平的杂交功能，但仍然相当大的邻近交换和激子峰分裂约2毫电子伏的存在于TMDC。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall
Confining type-II spherical core-shell quantum dot heterostructures with narrow and wide band gaps
采用单带模型，分析了导带最低未占分子轨道（LUMO）和价带最高已占分子轨道（HOMO）之间的最低跃迁能。我们专注于分类的限制强度在II型核壳量子点（CSQDs）的基础上的阶跃电位，并显示它将如何影响它们的跃迁能量。我们的模型被应用到CSQDs的异质结PbS/CdS和ZnTe/ZnSe通过窄和宽的带隙，分别。研究发现PbS/CdS CSQDs表现出强约束，与ZnTe/ZnSe CSQDs的弱约束情况相比，其跃迁能增加更多。弱约束的情况下，也表现出蓝移和红移的光致发光发射相比，散装碲化锌和硒化锌，它可以被推断为伪II型CSQDs。这将有助于实验学家调整II型模型的跃迁能量，以制造具有比I型模型更长载流子寿命的光子。
2021-11-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-electrical creation and control of giant spin-galvanic effect in 1T-MoTe2/graphene heterostructures at room temperature
通过电场设计新的物质状态并控制其电子和自旋电子学性质的能力是现代信息技术的核心，也是二维材料的范德华（vdW）异质结构的最新进展背后的驱动力。在这里，我们利用邻近诱导的Rashba-Edelstein（REE）效应在VDW异质结构的Weyl半金属候选MoTe 2和CVD石墨烯，在那里出现了前所未有的栅极控制开关的自旋电流效应，由于在室温下的有效的自旋-电荷转换。所测得的自旋电流信号的大小被发现是一个数量级大于其他系统，从而产生一个巨大的稀土元素。自旋电流信号的幅度和符号被示出为强烈调制的栅极电场附近的电荷中性点，这可以理解考虑的Rashba自旋轨道耦合诱导的自旋分裂的自旋织构的传导和价带的异质结构。这些发现打开了利用自旋电子存储器和逻辑技术中的自旋电流效应的门控开关的机会，以及在具有门可调功能的vdW异质结构中实现具有新颖自旋纹理的新物质状态的可能性。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thickness and twist angle dependent interlayer excitons in metal monochalcogenide heterostructures
层间激子，或其组成准粒子位于不同堆叠半导体层中的束缚电子-空穴对，正在二维半导体异质双层中被深入研究。它们的存在归功于两层之间固有的II型能带对准，将其转换为pn结。在这里，我们揭示了一个显着的层间激子（IX）在异质双层的金属monocalcohalcogenides，即γ-InSe的ε-GaSe，其显着的发射是可调的，只是通过改变它们的厚度给出它们的层数依赖于直接带隙。随时间变化的光致发光光谱揭示了相当长的层间激子寿命相对于层内的，从而证实了它们的性质。线性斯塔克效应产生了一个束缚的电子-空穴对，其间距d正好是（3.6 \pm 0.1）μ m，其中d非常接近dSe = 3.4 μ m，这是计算的界面Se间距。IX的包络是扭曲角相关的，并且可以通过叠加的发射来描述，这些发射在能量上几乎相等地间隔开，就好像由于小莫尔周期性引起的局部化而被量化。这些异质叠层的特征在于极其平坦的界面价带，使它们成为观察载流子掺杂后的磁性或其他相关电子相的主要候选者。
2022-10-15 cond-mat.mes-hall
Pressure-Driven Moiré Potential Enhancement and Tertiary Gap Opening in Graphene/h-BN Heterostructure
针对莫尔势强度难以动态调控的问题，本文发展高压量子输运技术，在石墨烯/h-BN中证实压力可增强莫尔势并首次观测到三级带隙。
2025-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Curvature-Controlled Band Alignment Transitions in 1D van der Waals Heterostructures
本文通过第一性原理计算揭示了一维TMDC纳米管范德华异质结构中曲率、管径和管间耦合对能带对齐的调控机制，发现小直径下VBM轨道特性转变及挠曲电压效应可导致Type II到Type I能带对齐转变，为异质结构设计奠定基础。
2022-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric effect in band insulator-ferromagnet heterostructures
我们从理论上研究了一般带绝缘体和铁磁体的异质结构中的磁电效应。与金属中的动力学磁电效应（称为Edelstein效应或逆自旋电流效应）相反，我们的机制依赖于价带和导带之间的虚拟带间跃迁，因此不受无序或杂质散射的影响。通过线性响应理论计算电场诱导磁化强度，我们发现，磁电效应显示没有特定的参数选择。磁电效应通过改变铁磁体中的磁矩的方向而定性地变化：对于面外磁矩，响应是对角的，而对于面内磁矩，响应是非对角的。我们还发现，在光学频率，磁电信号可以大大增强通过带间共振激发。最后，我们估计的混合卤化物钙钛矿半导体的带绝缘体的例子的磁电效应的大小，并与其他磁电材料进行比较。我们强调，我们的机制是相当普遍和广泛预期的，只需要Rashba自旋轨道耦合和交换耦合。我们的研究结果为自旋电子器件中磁矩的无焦耳热电操纵提供了一种很有前途的方法。
2019-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topologically protected flatness in chiral moiré heterostructures
本文通过隐藏运动常数将手性莫尔异质结中的非阿贝尔规范场分解为两个阿贝尔场，揭示第一魔角平带受拓扑指标定理保护，而更高魔角因涨落磁场过大而失去稳健性。
2024-11-25 cond-mat.mes-hall
Twist-angle dependent proximity induced spin-orbit coupling in graphene/transition-metal dichalcogenide heterostructures
本文用第一性原理计算研究扭转石墨烯/TMDC异质结构，通过应变线性关系和补偿电场提取不同扭转角下的 valley-Zeeman 与 Rashba 邻近自旋轨道耦合。
2023-06-02 cond-mat.mes-hall
Spin/valley coupled dynamics of electrons and holes at the ${\text{MoS}_{2}-\text{MoSe}_{2}}$ interface
过渡金属二硫族化合物（TMD）中的自旋和谷自由度耦合被认为是一种很有前途的信息处理平台。在这里，我们使用一个TMD异质结构${\text{MoS}_{2}-\text{MoSe}_{2}}$研究跨界面的自旋/谷极化载流子的光泵浦，并阐明其随后的弛豫机制。通过应用时间分辨克尔和反射率光谱，我们发现，光激发载流子保存其自旋的两个隧穿方向的接口。在此之后，我们测量显着不同的自旋/谷退极化率的电子和空穴，$\sim 30\,{\text{ns}}^{-1}$和$< 1\,{\text{ns}}^{-1}$，分别表明，这种差异涉及到的导带和价带的TMD的自旋轨道分裂的差距。我们的工作提供了深入了解不受复杂激子过程影响的自由载流子的自旋/谷动力学，并建立了TMD异质结构作为自旋/谷电子器件中的自旋电流发生器。
2021-07-09 cond-mat.mes-hall
Electric field and Strain-induced Band-gap Engineering and Manipulation of the Rashba Spin Splitting in Janus van der Waals Heterostructures
Janus过渡金属二硫属化物（J-TMDs）及其范德华异质结构（vdW HSs）中的成分和结构不对称性诱导了内在的Rashba自旋分裂。利用第一性原理计算，研究了三种不同的AB叠层Mo $XY$ /W $XY$（$X$，$Y$ = S，Se，Te; $X\neq Y$）结构的Janus异质结在$Y-Y$界面上的带隙和Rashba参数的变化.我们考虑了外电场和面内双轴应变对本征电场强度的调节作用，从而导致带隙和Rashba自旋分裂的显著改变.特别是，它被发现，正的外加电场和压缩面内双轴应变可以导致一个显着的增加在$Γ$ -点附近的价带的Rashba自旋分裂。此外，我们的\textit{ab-initio}密度泛函理论（DFT）计算揭示了在这些异质结构中存在的II型带对齐，这仍然是强大的正外场和双轴应变。这些建议工程的电子，光学和自旋性质的J-TMD范德华异质结的自旋电子学和光电器件持有巨大的希望的新方法。详细的$\mathbf{k\cdot p}$模型分析已经进行了调查附近的$Γ$和布里渊区的K点的电子和自旋性质。
2022-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of excitation energy on microscopic quantum pathways for ultrafast charge transfer in van der Waals heterostructures
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）
研究探讨了激发能如何影响范德瓦尔斯异质结中超快电荷转移的微观量子路径，发现更高的激发能能加速电荷分离，这是由于C激子共振吸收产生高于直接带隙的能量电子-空穴对，从而打开更高效的电荷转移通道。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twist Angle Dependent Ultrafast Transient Dynamics of MoSe$_2$/WSe$_2$ van der Waals Heterostructures beyond the Exciton Mott Transition
本文通过超快泵浦-探测光谱研究大扭转角MoSe$_2$/WSe$_2$异质结在Mott转变以上的载流子动力学，发现公度角处层间复合时间与俄歇复合强度均最小，揭示大扭转角对光电器件设计的重要性。
2025-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Striped Spin Density Wave in a Graphene/Black Phosphorous Heterostructure
本研究针对石墨烯-黑磷异质结构的复杂能带特性，构建有效紧束缚模型并通过平均场分析发现其基态存在栅压可调的条纹自旋密度波序，且该有序态经中间金属相实现金属-绝缘体转变，同时指出了相关实验特征。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Giant light emission enhancement in strain-engineered InSe/MS$_2$ (M=Mo,W) van der Waals heterostructures
该研究提出将层选择性应变工程作为范德华异质结的调控自由度，通过对InSe/MS₂异质结中的MS₂单层施加应变，使InSe发光增强1-3个数量级，证实了应变激活的直接电荷转移，拓宽了InSe的光电子应用范围。
2024-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental observation of spin-split energy dispersion in high-mobility single-layer graphene/WSe2 heterostructures
邻近诱导的自旋轨道耦合在石墨烯中已经导致观察到有趣的现象，如时间反演不变的$\mathbb{Z}_2$拓扑相位和自旋轨道过滤效应。如果要将这些令人兴奋的观测结果转化为现实世界的应用，了解自旋轨道耦合对石墨烯能带结构的影响是必不可少的。在这篇研究文章中，我们报告了实验测定的能带结构的单层石墨烯（SLG）在存在强邻近诱导的自旋轨道耦合。我们通过测量量子振荡在高迁移率hBN封装的SLG/WSe 2异质结构中实现了这一点。我们观察到清晰的自旋分裂的石墨烯带随着费米速度的大幅增加。使用一个理论模型与现实的参数，以适应我们的实验数据，我们发现的SLG的带隙开放和带反转的证据。此外，我们建立的低能量能带结构从原始的SLG的偏差主要是由谷塞曼SOC和Rashba SOC，与Kane-Mele SOC无关紧要。尽管强有力的理论预测和观测带分裂，定量测量的自旋分裂的价带和导带和随之而来的低能量色散关系SLG是失踪-我们的实验和理论研究相结合，填补了这一空白。
2022-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-Consistent Model for Gate Control of Narrow-, Broken-, and Inverted-Gap (Topological) Heterostructures
Physikalisches Institut, Universität Würzburg（维尔茨堡大学物理研究所）；Institute for Topological Insulators（拓扑绝缘体研究所）
研究通过自洽Hartree方法分析小电势对窄隙、断裂隙和倒置隙材料带结构的影响，提出全带包络函数方法在厚HgTe量子井中实现稳定且准确的子带密度演化模拟。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Effect of interdiffusion and quantum confinement on Raman spectra of the Ge/Si(100) heterostructures with quantum dots
利用拉曼散射研究了分子束外延生长的自组织Ge/Si量子点的声子模。结果表明，在{λ}3价带和{λ}1导带（跃迁E1和E1+{Delta}1）之间的激子激发下，Ge-Ge和Si-Ge振动模显著增强，这使得可以从极小体积的Ge，甚至从一层厚度为~ 10 A的量子点中观察到拉曼散射光谱。结果表明，Si从Si间隔层扩散到Ge量子点中形成Ge_ xSi_{1-x}固溶体，并估算了Si的浓度。结果表明，由于声子尺寸限制效应，Ge-Ge模的频率随Ge层厚度从10埃减小到6埃而减小10 1/cm。
2009-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Determination of band alignment in the single layer MoS2/WSe2 heterojunction
过渡金属二硫属化合物（TMD）作为二维电子材料的出现激发了基于TMD异质结构的新型电子和光子器件的建议。本文报道了用微束X射线光电子能谱学（μ-XPS）和扫描隧道显微镜/能谱（STM/S）测量TMD异质结构能带偏移的方法。我们确定了$\textrm{MoS}_2$和$\textrm{WSe}_2$之间的II型对齐，其价带偏移（VBO）值为0.83 eV，导带偏移（CBO）为0.76 eV。第一性原理计算表明，在这种异质结构与不同的硫族元素原子，电子结构的$\textrm{WSe}_2$和$\textrm{MoS}_2$被很好地保留在各自的层，由于一个弱的层间耦合。此外，从密度泛函理论（DFT）得到0.94 eV的VBO，与实验测定一致。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-tunable valley Zeeman effect in bilayer graphene heterostructures: Realization of the spin-orbit valve effect
根据Gmitra和Fabian的理论预测，我们报告了在双层石墨烯（BLG）和单层WSe 2的原子尖锐异质结构中发现从拓扑平凡到拓扑非平凡的能带结构的电场诱导的转变[Phys.Rev.Lett. 119，146401（2017）]。通过对BLG电导的量子修正的详细研究，我们确定了BLG能带结构的演化是由邻近诱导的强自旋轨道相互作用（SOI）和层极化率之间的相互作用引起的。BLG中的低能量载流子经历有效的谷塞曼SOI，其在一定程度上是完全栅极可调的，其可以通过施加横向位移场来接通或关断，或者可以在价带和导带之间可控地转移。我们证明，这将导致在一个恒定的电子密度从弱本地化弱反本地化的净位移场是从一个积极的调整到一个负面的价值与随之而来的SOI诱导分裂的低能带的BLG附近的K（K '）谷，这是一个独特的签名的理论预测的自旋轨道阀效应。我们的分析表明，量子修正的强诱导SOI狄拉克材料中的德鲁德电导只能令人满意地解释的理论，占SOI诱导的BLG低能带的自旋分裂。我们的研究结果表明，在双栅二维材料的谷塞曼效应的基础上实现高度可调的设备的潜力。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Imaging moiré flat bands in 3D reconstructed WSe2/WS2 superlattices
过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中的莫尔超晶格可以由于窄莫尔平带和强长程库仑相互作用的相互作用而具有新颖的相关量子现象1 -5。然而，原子重构的莫尔超晶格和由此产生的平带的微观知识仍然缺乏，这对于相关莫尔现象的基本理解和控制至关重要。在这里，我们定量研究了三维（3D）重建的WSe 2/WS 2莫尔超晶格的莫尔平带通过比较高质量的剥离TMD异质结构器件的扫描隧道光谱（STS）和从头计算模拟的TMD莫尔超晶格。在我们的WSe 2/WS 2云纹异质结构中，确定了一个强大的三维屈曲重建伴随着大的面内应变再分布。STS成像表明，这导致在异质结构的价带边缘处的非常窄且高度局部化的K点莫尔平坦带。在不同的能量下观察到一系列莫尔平带，它们表现出不同程度的局部化。我们的观察结果与以前的简化理论模型相矛盾，但与从头算模拟完全捕获3D结构重建定量一致。在这里，应变重新分布和3D屈曲控制有效莫尔势，并在布里渊区K点处产生莫尔平带。
2020-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
