For graphene to be used in semiconductor applications, a wide energy gap of at least 0.5 eV at the Dirac energy must be opened without the introduction of atomic defects. However, such a wide energy gap has not been realized in graphene, except in the cases of narrow, chemically terminated graphene nanostructures with inevitable edge defects. Here, we demonstrated that a wide energy gap of 0.74 eV, which is larger than that of germanium, could be opened in uniform monolayer graphene without the introduction of atomic defects into graphene. The wide energy gap was opened through the adsorption of self-assembled twisted sodium nanostrips. Furthermore, the energy gap was reversibly controllable through the alternate adsorption of sodium and oxygen. The opening of such a wide energy gap with minimal degradation of mobility could improve the applicability of graphene in semiconductor devices, which would result in a major advancement in graphene technology.
First-principles theory of proximity spin-orbit torque on a two-dimensional magnet: Current-driven antiferromagnet-to-ferromagnet reversible transition in bilayer CrI$_3$
Intercalant-induced Kekule ordering and gap opening in quasi-free-standing graphene
Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）；Institute of Theoretical Physics, University of Hamburg（汉堡大学理论物理研究所）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
Electrically tunable exchange splitting in bilayer graphene on monolayer Cr$_2$X$_2$Te$_6$ with X=Ge, Si, and Sn
采用第一性原理方法研究了双层石墨烯在铁磁多层膜Cr $_2$ X $_2$ Te $_6$（X=Ge，Si，Sn）上的电子能带结构和邻近交换效应.在每种情况下，异质结构的本征电场在石墨烯双层中诱导约10 meV的轨道间隙。邻近交换是强烈的波段依赖性。例如，在Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$的情况下，双层石墨烯的低能价带具有8 meV的交换分裂，而低能导带的分裂小30倍（0.3meV）。这种显著的差异源于与铁磁基底的层依赖性杂交。值得注意的是，施加几V/nm的垂直电场可以逆转交换，使我们能够有效地打开和关闭双层石墨烯中的邻近磁性。这样的场效应对于铁磁绝缘体上的范德华双层来说应该是通用的，为基于自旋的设备开辟了新的可能性。
Locally resolved electronic textures of reconstruction domains in marginally twisted monolayer-bilayer graphene
University of Ottawa（渥太华大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Graphene Institute, University of Manchester（曼彻斯特大学国家石墨烯研究所）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
Electrically switchable valley polarization, spin/valley filter, and valve effects in transition-metal dichalcogenide monolayers interfaced with two-dimensional ferromagnetic semiconductors
过渡金属二硫属化物单层中的电子谷驱动新的物理学，并允许设计多功能架构的应用。我们建议通过能带工程来操纵这些系统中的自旋/谷滤波器和阀器件的电子谷。在我们的策略中，电子谷直接耦合到二维铁磁体的自旋极化态，而不是在以前的研究中广泛使用的磁邻近效应。我们发现，这种耦合的结果在谷选择性的间隙开放，由于自旋动量锁定在过渡金属二硫属化物单层。这种物理现象引起了各种意想不到的电子性质和现象，包括半金属性，电可切换的谷极化，自旋/谷过滤器和阀效应的过渡金属二硫属化物单层。基于第一性原理计算，我们在MoTe $_2$/CoCl $_2$和CoCl $_2$/MoTe $_2$/CoCl $_2$ van der Waals异质结中进一步证明了我们的想法.因此，我们的研究提供了一种新概念器件的过渡金属二硫属化物单分子膜的电子谷工程的方法。
Position-dependent tight-binding model for Li impurities in monolayer and bilayer graphene
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)（阿根廷国家科学研究委员会）；Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba (INFIQC)（科尔多瓦物理化学研究所）；Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Ciencias Químicas（科尔多瓦国立大学理学院）；Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG-CONICET)（恩里克·加维亚多物理研究所）；FaMAF, Universidad Nacional de Córdoba（科尔多瓦国立大学数学、物理学和化学学院）
Realization of Quantum Spin Hall State in Monolayer 1T'-WTe2
量子自旋霍尔（QSH）绝缘体是一种新型的二维量子态物质，在没有磁场的情况下具有量子化的霍尔电导，这是由于拓扑保护的无耗散边缘态桥接了由带反转和强自旋轨道耦合打开的能隙。通过使用角分辨光电子能谱（ARPES）和第一性原理计算研究外延生长的单层1 T '-WTe 2的电子结构，我们观察到清晰的拓扑带反转和带隙开放的特征，这是QSH态的标志。扫描隧道显微镜测量进一步证实了正确的晶体结构和体带隙的存在，并提供了证据的修改后的电子结构附近的边缘，这是一致的预期QSH绝缘体。我们的研究结果建立了单层1 T '-WTe 2作为一个强大的二维过渡金属二硫属化物（TMDC）材料家族中的一个新的类QSH绝缘体具有大的带隙。
Two-dimensional van der Waals electrical contact to monolayer MoSi$_2$N$_4$
二维（2D）MoSi $_2$ N $_4$单层膜是一类具有优异电学和力学性能的新型二维半导体材料。尽管最近致力于揭示MoSi $_2$ N $_4$的材料性质的密集的研究努力，但是到目前为止，MoSi $_2$ N $_4$的电接触的物理学仍然在很大程度上未被探索。在这项工作中，我们研究了由MoSi $_2$ N $_4$与石墨烯和NbS $_2$单层接触的范德华异质结构，使用第一性原理密度泛函理论计算。我们发现，MoSi $_2$ N $_4$ /NbS $_2$接触具有超低的肖特基势垒高度（SBH），这是有益的纳米电子应用。对于MoSi $_2$ N $_4$ /石墨烯接触，SBH可以经由层间距离或经由外部电场来调制，从而为可重构和可调谐的纳米电子器件打开了机会。我们的研究结果提供了深入了解的物理学的2D电接触的MoSi $_2$ N $_4$，并将提供一个关键的第一步，设计高性能的电接触的MoSi $_2$ N $_4$为基础的2D纳米器件。
