Evidence for metallic 1T phase, 3d1 electronic configuration and charge density wave order in molecular-beam epitaxy grown monolayer VTe2
我们提出了一个相结合的实验和理论研究的单层VTe 2生长在高取向热解石墨的分子束外延。使用各种原位显微镜和光谱技术，包括扫描隧道显微镜/光谱学、同步加速器X射线和角分辨光电子发射以及X射线吸收，以及通过密度泛函理论计算的理论分析，我们证明了在单层VTe 2中的金属1 T相和3d 1电子配置的直接证据，该单层VTe 2还具有在低温下的（4 × 4）电荷密度波序。与以前的理论预测相反，我们的元素特定的X射线磁性圆二色性表征排除了单层固有的铁磁顺序。我们的研究结果提供了必要的知识，了解这个有趣的，但较少探索的金属单层在新兴的家庭范德华磁体。
2019-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallicity in honeycomb-kagome-lattice Mg3C2 monolayer with carrier doping
为了获得高集成度、高性能的自旋电子器件，二维半金属材料一直是人们研究的热点。在这里，我们提出了一种具有蜂窝-kagome晶格的稳定的2D材料，即，基于第一性原理计算的Mg3 C2单分子层。该单层在其基态下是反铁磁（AFM）半导体。我们进一步证明，在这种二维材料中，从AFM半导体到铁磁半金属的转变可以通过载流子（电子或空穴）掺杂来诱导。这种磁性转变可以用Stoner判据来理解。此外，半金属度对于电子掺杂的系统来自于碳（C）原子的2 pz轨道，而对于空穴掺杂的情况来自于C2 px和2 py轨道。我们的研究结果突出了一种新的有前途的材料，具有可控的磁性和电子性能，面向2D自旋电子应用。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci
High Curie temperature half metallic 2D M2Se3 (M = Co, Ni, and Pd) monolayers with superior mechanical flexibility
追求具有高居里温度和高机械柔性的二维内禀铁磁性是柔性自旋电子学的研究热点。本文采用密度泛函理论（DFT）对二维M2Se3（M=Co，Ni，Pd）单分子膜进行了研究，以了解其结构稳定性、电学、磁学和力学性质。结果表明，Co_2Se_3单分子膜具有很高的居里温度（>700K），表现出迷人的半金属铁磁性。此外，由于其独特的屈曲铰链状结构，M2Se3单层具有较大的面外负泊松比（NPR）和优异的机械柔性，其不寻常的临界应变比众所周知的2D材料大两倍。这些结果表明，2D M2Se3家族是在柔性和高密度自旋电子纳米器件的应用有前途的材料。
2018-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional metallic ferroelectricity in PbTe monolayer by electrostatic doping
极性金属的铁电畸变和金属性同时并存的特点引起了人们的极大关注。在低维度下开发这样的材料仍然具有挑战性，因为传导电子和减小的维度都应该淬灭铁电性。在这里，基于第一性原理计算，我们报告的铁电行为的发现，在二维（2D）金属材料与静电掺杂，即使铁电性是非常规的原子尺度。我们发现PbTe单层膜是一种本征铁电体，其非中心对称的屈曲结构导致了明显的面外电极化的强度。在铁电单层中掺杂载流子可以保持铁电畸变，从而使掺杂的PbTe单层能够充当2D极性金属。从参数化的能量空间中提取有效哈密顿量，我们发现弹性-极性模相互作用对掺杂系统中存在鲁棒极性不稳定性具有重要意义.这种掺杂策略的应用并不局限于本晶体，而是相当普遍地应用于其他二维铁电体，以带来迷人的金属铁电性能。这一发现改变了人们对二维材料的传统认识，将有助于低维多功能材料的发展。
2020-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Fragile Symmetry-Protected Half Metallicity in Two-Dimensional van der Waals Magnets: A Case Study of Monolayer FeCl2
二维半金属材料由于其在自旋电子学中的重要应用而引起人们极大的兴趣。虽然理论上已经提出了许多二维半金属，但很少有它们可以在实验上合成。在这里，以单层FeCl 2为例，我们显示了三种机制，在这样的量子磁体，将导致金属-绝缘体过渡使用第一性原理计算。特别是，半金属性，特别是保护的金属性，由以前的理论模拟预测的电子关联，自旋轨道耦合和进一步的结构扭曲，以降低总能量可能会被破坏。我们的工作揭示了在各种竞争性的能量降低机制下，被保护的半金属的脆弱性，在理论上预测和设计具有奇异功能的量子材料时应该考虑到这一点。
2021-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Metallic Indium Monolayers on Si(111)
密度泛函计算用于识别Si（111）表面上的单原子厚度的金属In覆盖层，这是长期以来在寻求自由电子类金属性质的最终二维（2D）极限中所寻求的。我们预测了两个亚稳态单层In相，一个是覆盖率为1.4单层（ML;这里1 ML是指每个顶部Si原子一个In原子）的$\sqrt{7}\times\sqrt{3}$相，另一个是覆盖率为1.43 ML的$\sqrt{7}\times\sqrt{7}$相，这确实与实验证据很好地匹配。这两个阶段揭示了准一维排列的突出的In原子，导致二维金属，但各向异性的能带结构和费米面。这种方向性的功能对比与自由电子类In覆盖层的属性，已知坚持到双层厚度，这意味着我们可能已经实现了自由电子类In覆盖层的2D限制在以前的研究双层In阶段。
2016-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Constructing Metallic Nanoroad on MoS2 Monolayer via Hydrogenation
单层过渡金属二硫属化合物最近作为一种新的二维材料家族出现，由于有限带隙的存在，可能适合电子和光电子器件中的众多应用。许多提出的应用需要在这些半导体单层内有效地传输载流子。然而，如何在这些原子级薄的半导体上构建稳定的导电纳米电极仍然是一个挑战。在这里，我们证明，氢化的二硫化钼单层表面诱导的超导体-金属过渡，和带状图案化的氢化能够产生一个导电nanoroad。带隙的闭合是由于形成了以Mo 4d轨道为主的带隙杂化态，以及氢原子向晶格中的电子贡献。弹道电导计算表明，这样的一个nanoroad在二硫化钼表面表现出整数电导，表明小的载流子散射，因此是理想的作为一个导电通道或互连，而不损害单层的机械和结构的完整性。
2013-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer Magnetic Metal with Scalable Conductivity
本文通过电子输运测量证明二维磁体GdAlSi在单层极限下仍保持金属性，并发现其电导随层数线性扩展，为超紧凑自旋电子学提供了可与硅集成的金属性二维磁体。
2024-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Stable Half-Metallic Monolayers of FeCl$_2$
用第一性原理计算计算了单层铁二氯化物（FeCl $_{2}$）的结构、电子和磁性.我们发现单层FeCl $_{2}$的1 T相比其1H相有利0.17 eV/晶胞。声子计算证实了结构的稳定性。我们发现~ 1 T-FeCl $_{2}$具有三个拉曼活性（130、179和237 cm $^{-1}$）和一个拉曼活性（279 cm $^{-1}$）声子分支。使用GGA-PBE和DFT-HSE 06泛函计算了1 T-FeCl $_{2}$的电子能带色散。这两个泛函都表明1 T-FeCl $_{2}$具有半金属基态，居里温度为17 K.
2015-07-30 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
Molecular Self-Assembly of Jointed Molecules on a Metallic Substrate: From Single Molecule to Monolayer
由于自组织对自下而上的复杂分子结构的纳米组装方法的巨大贡献，自组织目前得到了广泛的研究。许多研究已经解决了超分子手性或低维分子纳米结构，在大多数情况下，使用吸附在金属基底上的小分子和刚性分子。在这种情况下，自组装结构可以用相对简单的术语来理解，考虑分子-分子与分子-底物的相互作用。相比之下，可以采用不同吸附构象的大分子和三维分子的情况更加复杂。本文利用扫描隧道显微镜（STM）研究了V-Landers分子（C_（108）H_（104））在Cu（100）表面的自组装。该分子由通过σ键连接到四个3，5-二叔丁基苯基腿的中心聚芳族板构成。
2006-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Fully spin-polarized two dimensional polar semi-metallic phase in Eu substituted GdI$_2$ monolayer
本文通过第一性原理计算预测 Eu 取代的 GdI$_2$ 单层同时具有铁磁性、铁弹性、极性和全自旋极化半金属性，并发现铁弹性与极性耦合、应变可调控自旋易轴方向，为二维自旋电子学提供了罕见的金属性多铁材料。
2024-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring symmetric metallic and magnetic edge states of nanoribbon in semiconductive monolayer PtS2
原子尺度的金属丝的制造仍然具有挑战性。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，从单层PtS2出发，设计了具有两个平行对称金属边缘和磁性边缘的纳米粒子.系统地研究了PtS2的边能、键电荷密度、能带结构和可能边态的模拟STM。结果发现，铂终止的边缘纳米带是相对稳定的金属和磁性边缘定制从贵过渡金属二硫属化物PtS2。具有两个原子金属线的纳米晶体可能具有作为纳米电力传输线的应用前景，所述纳米电力传输线至少需要两条线。
2017-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Exploring electronic, optical, and phononic properties of MgX (X=C, N, and O) monolayers using first principle calculations
本研究通过第一性原理计算探究三种MgX单层的多类物理特性，验证了其动力学与热力学稳定性，明确了不同材料的电学、热学及光学性能差异，为相关器件应用提供了理论依据。
2023-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Growth, stabilization and conversion of semi-metallic and semiconducting phases of MoTe2 monolayer by molecular-beam epitaxy
单层（ML）过渡金属二硫属化物以不同的相存在，例如六方（2 H）和畸变八面体或单斜（1 T '）相。不同的结构表现出截然不同的性质。例如，2 H MoTe 2 ML是直接带隙半导体，而1 T 'MoTe 2是半金属。有人提出，2 H和1 T 'MoTe 2之间的形成能相差很小，因此很有可能调整MoTe 2的结构，从而带来新的应用，如相变电子学。在这项工作中，我们报告的生长2 H和1 T 'MoTe 2 ML的分子束外延（MBE）。通过改变分子束外延的生长条件和退火，我们证明了外延MoTe 2结构域的可调谐性。我们目前的实验和理论证据表明，在分子束外延过程中，Te表面吸附在促进和稳定，否则亚稳1 T '-MoTe 2的重要作用。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Half-metallic Magnetism in Atom-thin Holey Two-dimensional C$_2$N Monolayer
探索具有磁有序的二维（2D）材料是当前研究的焦点。在不引入外来磁性原子或缺陷的情况下，在单原子厚度的材料中实现可调谐磁性仍然是一个挑战。在这里，基于第一性原理计算，我们建议，可调铁磁性可以实现在最近合成的多孔2D C $_2$ N（$h$ 2D-C $_2$ N）单层通过纯电子掺杂，可以很容易地实现通过门控。我们发现，由于能带结构中显著的范霍夫奇异性，即使在很小的掺杂水平下，该材料也表现出铁磁性。值得注意的是，在4 $\times$ 10 $^{13}$ /cm $^2$至8 $\times$ 10 $^{13}$ /cm $^2$的宽掺杂范围内，系统变为半金属，载流子完全自旋极化。估计居里温度可高达320 K。除了门控，我们发现磁性也可以有效地调整晶格应变。我们的研究结果表明，$h$ 2D-C $_2$ N作为第一个具有单原子厚度的材料，可以托管门可调室温半金属磁性，这表明它是一个有前途的平台，探索纳米磁性和灵活的自旋电子器件。
2017-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Coupling of WS_2 Monolayers with Metallic Photonic Nanostructures at Room Temperature
研究了室温下WS_2单层激子跃迁与金属法布里-珀罗和等离子体光学腔的强耦合。拉比分裂的101毫电子伏的法布里-珀罗腔观察到的，超过两倍的其他2D材料的报告日期。WS_2单层强耦合的增强和可见性归因于较大的吸收系数、较窄的A激子跃迁线宽和较大的自旋-轨道耦合。对于WS_2耦合到等离子体阵列，拉比分裂仍然达到60 meV，尽管不太有利的耦合条件，并显示有趣的光致发光功能。在室温下容易制造的金属谐振器中WS_2单层强耦合的明确特征表明了将轻物质杂化与自旋和谷电子学结合的许多可能性。
2016-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic to ferromagnetic phase transition in CrSH monolayer using DFT+U and BO-MD calculations
本研究通过DFT+U和BO-MD计算揭示1T-CrSH为稳定铁磁半导体、2H-CrSH为亚稳半金属且300K下转变成1T相，解决声子虚频问题，为自旋/谷电子学提供可调材料候选。
2024-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Designing 1D correlated-electron states by non-Euclidean topography of 2D monolayers
二维（2D）双层，扭曲到特定的角度显示电子平带，正在被广泛探索的强关联的2D系统的物理。然而，一维（1D）强关联系统的类似丰富物理仍然难以捉摸，因为它在很大程度上是无法通过扭曲来实现的。在这里，提出了一种独特的方式来创建1D平坦带，通过冲压或生长的2D单层上的非欧几里德地形图案化的表面。以氮化硼（hBN）为例，采用弹性板理论、密度泛函和粗粒紧束缚方法分析表明，hBN的双周期正弦形变产生了具有空间依赖性的赝电场和磁场.这些领域的组合导致各向异性的限制和一维平坦带。此外，改变周期性波动可以调谐带宽，以将系统驱动到不同的强相关区域，例如密度波、Luttinger液体和莫特绝缘体。这些状态的一维性质不同于扭曲材料中获得的状态，可以用来研究一维量子系统的激发物理。
2021-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Half-metallic ferromagnetism in layered CdOHCl induced by hole doping
下一代自旋电子器件将受益于低维性、铁磁性和半金属性，可能由电场控制。我们发现这些技术上有吸引力的功能相结合的异国情调的微观起源的磁性掺杂CdOHCl，范德华材料，从2D层可以剥离。通过第一性原理模拟，我们预测均匀空穴掺杂会在体相和单层相中产生$p$带磁性，并根据Stoner不稳定性解释我们的发现：由于费米能级通过类2D态密度中的奇异性经由空穴掺杂来调谐，铁磁性以每个空穴1 $μ_B$的大饱和磁化强度发展，导致层载流子密度为10 $^{14}$ cm $^{-2}$量级的半金属行为。此外，我们提出了静电掺杂作为一个额外的处理，以诱导磁性的CdOHCl的单层和双层。当施加垂直于原子薄膜的临界电场（在双层和单层情况下分别低至0.2 V/ $A°$和0.5 V/ $A°$）时，我们设想磁性半金属态的出现。单层与双层系统的不同行为，以及所观察到的不对称的响应，积极和消极的电场在双层，被解释在CdOHCl原子堆，材料的一个显着特点的固有极性。在透视图中，给定CdOHCl双层中实验可获得的临界场的幅度，可以设想在小型化自旋电子器件中利用$p$带磁性。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of Spin Frustration in Vanadium Diselenide Monolayer Magnet
VSe 2是二维过渡金属二硫属化合物（2D-TMD）家族中一种独特的范德华磁体，具有电荷密度波和磁性现象。在此，通过原位显微镜和光谱技术，包括扫描隧道显微镜/光谱，同步辐射X射线和角分辨光电发射，和X射线吸收，直接光谱签名建立，识别的金属1 T-相和钒3D 1的电子配置在单层VSe 2生长在石墨上的分子束外延。元素特定的X射线磁性圆二色性，辅以磁化率测量，进一步揭示单层VSe 2作为一个受抑的磁铁，其自旋表现出微妙的相关性，虽然在没有一个远程磁秩序下降到2 K和高达7 T的磁场。这一观察结果归因于铁磁和反铁磁基态的相对稳定性，这是由其原子尺度的结构特征（如旋转无序和边缘）引起的。这项研究的结果扩展了目前对金属2D-TMD在寻找奇异低维量子现象方面的理解，并激发了对范德华单层磁体的进一步理论和实验研究。
2022-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Ferroelectricity, Ferromagnetism, and Anomalous Hall Effect in Half-metallic Monolayer CrTe
研究证明单层CrTe在室温以上具有动力学稳定的多铁性，结合铁磁性、半金属性、铁电性及磁电耦合，并实现电场可调谐的反常霍尔效应，在自旋电子学领域具应用潜力。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Induction of a photostationary ring-opening/closing state of spiropyran monolayers on the semi-metallic Bi(110) surface
金属表面上的分子开关通常表现出非常小的光反应性。使用扫描隧道显微镜，我们表明，开环/闭环开关硝基螺吡喃的热和光学异构化的开放mercury形式的Bi（110）表面上。单层螺吡喃分子的蓝光照射导致两种异构体的混合域。在大的光照强度下，建立了光稳态，表明这些分子在铋表面上的双向开环和闭环反应。增强的光活性与吸附在其他金属表面上的情况形成对比，这可能是由于半金属Bi（110）表面的费米能级处的低态密度。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Prediction of interesting ferromagnetism in Janus semiconducting Cr$_2$AsP monolayer
采用第一性原理预测Janus Cr$_2$AsP单层为本征铁磁半导体，发现Se掺杂与双轴应变可将其调控为半金属材料，并在特定压缩应变下诱发铁磁-反铁磁转变，展现出在自旋电子器件中的巨大应用潜力。
2023-04-10 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
Composition Dependence of the Charge Driven Phase Transition in Group-VI Transition Metal Dichalcogenides
如果相变是可控的，则呈现多个稳定相的材料可以用作电子和光学应用中的功能部件。已知VI族过渡金属二硫属化物（TMD，MX $_2$，其中M=Mo、W且X = S、Se）经历从半导电H相到金属T相的电荷诱导转变。这发生在例如本体TMD借助于碱离子嵌入剂剥离时。然而，它是很难实验解耦的组合物相关的相变障碍的间接影响有关的剥离过程的影响。在这里，我们使用第一性原理计算，研究了不同的结构多型体之间的过渡的能量学的四个VI族TMD锂吸附。我们发现，无论是从H相的金属相的带电单分子膜和中性单分子膜的反向势垒的激活势垒需要解释实验结果。我们发现，高比例的金属相发现在WS $_2$单分子膜碱处理后，可以解释由高的过渡势垒恢复到H相一次在中性状态。然而，计算的障碍不能解释在某些实验中发现的金属相的比例低的MoS $_2$单分子膜，因此非电子效应也必须发挥作用。
2019-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional multiferroic metal with voltage-tunable magnetization and metallicity
我们设计了一个多铁性金属，结合了看似不兼容的铁磁性，铁电性，和金属性的空穴掺杂的二维（2D）铁电体与费米能级附近的高密度的状态。采用第一性原理计算，研究了空穴掺杂和砷掺杂的单层α-In 2 Se 3薄膜的强磁电效应。利用由面外极化产生的带相反电荷的表面，可以在非对称掺杂的单层中电接通和关断2D磁化和金属性。替代砷缺陷对表现出一个有趣的电场可调电荷极化过程，伴随着局部磁矩的开关。电荷有序化过程可以通过应变工程调节原位库仑排斥和缺陷偶极-极化耦合的相对强度来控制。我们的设计原则不依赖于过渡金属，拓宽了二维多铁性金属材料的设计空间。
2021-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Total energy calculation for the metallic hcp phase of Zn in the bulk, layered, and quantum dot limits
用总能量计算方法研究了Zn的金属六方晶系相在体、单层、双层和量子点极限下的结构和电子性质。从我们计算的态密度和电子能带结构，与以前的工作一致，大块杂化的Zn- $4s$，$3p$，和$3d$轨道得到。此外，我们发现这种轨道杂化也获得了单层，双层，和量子点系统。同时，我们发现Zn单层和双层体系显示出层状体系的电子特性，而量子点体系显示出0 D体系的预测行为。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Two-Dimensional Semiconducting Boron Monolayers
二维硼单分子膜在以前的理论预测和实验观察中都被报道为金属性的，然而，我们首次发现了一族具有新颖半导体性质的硼单分子膜，并通过准粒子G0W0方法的第一性原理计算证实了这一点.我们证明了金属性消失的特点是pz衍生带穿过费米能级归因于一个三重六角空位的图案，各种半导体硼单层被设计成实现带隙工程的潜在应用在电子器件。我们预测的半导体硼单分子膜有望在合适的衬底上合成，因为其稳定性与实验观察到的相似。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Propylenidene: A Novel Metallic Carbon Monolayer with Unconventional Ring Topology
本研究提出一种源自双环亚丙基的新型二维金属碳同素异形体PPD，其具有含3/8/10元碳环的矩形晶格，经DFT模拟验证具有各向异性力学性能与方向依赖的光吸收特性，在储能等领域具应用潜力。
2025-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure Determination of Disordered Metallic Sub-Monolayers by Helium Scattering: A Theoretical and Experimental Study
采用He散射方法建立了38 K下Ag/Pt（111）无序亚单层外延生长的原子级结构模型。量子散射计算被用来拟合结构模型的测量角强度分布的He原子从这个系统中散射。得到的结构对应于窄尺寸分散的紧凑集群与适度的平移无序，而不是分形，这可能是由于低的表面温度预期。团簇的高度最多为两层，较低的一层只有很少的缺陷。角散射分布的具体特征与诸如团簇大小和形状、团簇间距离分布等性质之间的关系，讨论了结果表明，作为一种工具，解开新的复杂的表面相的有用性，他散射。
1998-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
First-principles calculations on the mechanical, electronic, magnetic and optical properties of two-dimensional Janus Cr$_2$TeX (X= P, As, Sb) monolayers
本研究通过第一性原理计算系统探究二维Janus Cr$_2$TeX单层的多类物理性质，发现其为本征铁磁半金属，居里温度较高，宽应变范围下保持特性且可见光吸收性能有差异，为纳米器件应用提供候选材料。
2023-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Observation of metallic electronic structure in a single-atomic-layer oxide
过渡金属氧化物（TMOs）中的关联电子表现出多种不同的出射相位。当TMO被限制在单原子层厚度时，迄今为止的实验表明，它们通常会失去各种特性并成为绝缘体。在试图扩大的范围内的单原子层氧化物的电子相，我们寻找一个金属相在单层厚的外延SrRuO $_3$膜。结合原子尺度外延和角分辨光电发射测量，我们表明，单层SrRuO $_3$是一个强相关的金属。系统的研究表明，尺寸和电子关联之间的相互作用，使单层SrRuO $_3$的非相干金属轨道选择相关。此外，单层SrRuO $_3$的独特的电子相被发现是高度可调的，作为电荷调制演示了二维金属的非相干到相干交叉。我们的工作强调了单原子层氧化物的潜在丰富的阶段，并提供了一个指导，其二维相关电子系统的操作。
2021-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two-Dimensional Scandium Carbide Monolayer and its Nanotubes
用第一性原理密度泛函理论研究了一个含有Sc 3C 10原胞（Sc 3C 10片层）的二维碳化钪单分子膜.在Sc 3C 10片层中，存在与Volleybalene Sc20 C60中的Sc 8 C10亚基类似的基本结构，其中两个连接的碳五边形被一个钪八角形包围。Sc d轨道和Cs-p轨道之间的杂化对于稳定Sc 3C 10片层是至关重要的。从头算分子动力学模拟表明，这种Sc 3C 10片是非常稳定的。此外，通过对Sc_3C_10片进行卷绕，得到了一系列稳定的ScC纳米管。所有研究的纳米管都被发现是金属的。
2015-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Beyond Janus Atomic Ordering: High-Throughput First-Principles Search for Hidden MoSO Monolayer Structures
College of Physical Science and Technology, Guangxi Normal University（广西师范大学物理科学与技术学院）；College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院）
研究通过高通量第一性原理计算，结合多种理论方法，从众多候选结构中筛选出新型非Janus二维MoSO单层，其具有低结合能、高稳定性、独特电学特性及良好析氢活性，为二维材料研究提供了新策略。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic Metallic Monolayer Cu(CrSe2)2
该研究通过密度泛函计算、蒙特卡罗模拟和从头算分子动力学，揭示了二维多铁性金属单层Cu(CrSe2)2的铁磁、铁电及磁电耦合特性，并展示了掺杂和应变调控其居里温度与极化的潜力。
2025-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of One-Dimensional Peierls-Type Charge Density Wave in Twin Boundaries of Monolayer MoTe$_2$
过渡金属双硫族化合物（transition metal dichalcogenides，TMDC）中的一维金属镜孪晶界（metal mirror-twin boundaries，MTB）具有周期性的电荷调制，为研究受限体系中的集体电子行为提供了一个理想的平台。电荷调制的基本机制以及电子如何在一维结构中移动仍然存在争议。在这里，第一次，我们观察到原子级结构的电荷分布在一个周期内的MTB的单层MoTe 2通过使用扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）。同时存在的周期性晶格畸变和U型能隙清楚地表明了Peierls型电荷密度波（CDW）。沿着金属MTB在CDW带隙外还发现了周期性变化的等距离量子化能级。密度泛函理论（DFT）计算结果与能隙电子结构符合得很好，表明它们主要来自Mo的4d轨道.我们的工作提出了标志性的证据，1D Peierls型CDW的金属MTB，并提供了机会，研究的基础物理的1D电荷调制。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ferroelectricity in strained Hf$_2$CF$_2$ monolayer
低维铁电体是一种极具应用价值的物理现象。在这里，从理论上研究了官能化的MXene Hf $_2$ CF $_2$单层，其在中等双轴压缩应变下表现出非极性到极性的转变。伴随着这种结构转变，发生金属-半导体转变。单侧氟层的面内位移导致偏振指向面外。这种铁电性是非常规的，类似于最近提出的层间滑动铁电性，但不完全相同。由于其特定的六瓣势能分布，可能的铁电开关路径和畴壁是不平凡的，这是通过金属顺电态介导的。在这个意义上，可以通过重塑铁电畴来操纵金属壁。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-tunable thermoelectric performance in monolayer chromium pnictides
从历史上看，由于对热自旋波动的不稳定性，寻找二维（2D）磁体是一项困难的任务。金属通常也被认为是差热电（TE）材料。将二维的内禀磁性与导电性质相结合，人们可能会期望得到最差的热电材料。然而，我们将证明情况并非总是如此。在这里，我们研究自旋依赖TE性能的单层铬磷属元素化物（CrX，其中X = P，As，Sb和Bi）使用第一性原理计算的电子和声子，随着玻尔兹曼输运形式主义下的能量依赖的弛豫时间近似。所有的CrX单分子膜是动态稳定的，他们也表现出半金属铁磁有序。使用自旋阀设置与反平行自旋配置，在单层CrX的半金属性和铁磁性，使自旋自由度的操纵，以调整TE的优值（ZT）。在优化的化学势和工作温度为500 K，最大ZT值（= 0.22，0.12，和0.09）与反平行自旋阀设置CrAs，CrSb，和CrBi提高了几乎两倍的原始值（ZT = 0.12，0.08，和0.05）没有自旋阀配置。只有在CrX中自旋极化程度最低的CrP中，无自旋阀结构时的最大ZT（= 0.34）大于有自旋阀结构时的ZT（= 0.19）。我们还发现，在500 K，所有的CrX单层具有约0.02-0.08 W/m.K2，这可能是二维导体中的最佳值之一的特殊TE功率因数。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Many-body electronic structure, self-doped double-exchange, and Hund metallicity in 1T-CrTe2 bulk and monolayer
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
研究揭示 1T-CrTe2 为自掺杂双交换铁磁体，具有显著的 Hund 金属性，通过分析其多体电子结构，发现 Cr-d 轨道的 itinerant eg 电子与 localized t2g 时刻共存，Hund 耦合驱动双交换铁磁性，为高 Tc 铁磁性提供新视角。
2026-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multimorphism and gap opening of charge-density-wave phases in monolayer VTe2
钒硫族化合物由于其电荷密度波现象和可能的铁磁性而引起人们的极大兴趣。在这里，我们报告的多相行为和间隙开放的单层VTe2分子束外延生长。扫描隧道显微镜和光谱研究揭示了（4*4）金属和（2root3*2root3）带隙的电荷密度波相，其能隙约为40 meV。通过钒原子的面内凝聚，在（4*4）和（2root3*2root3）相中分别形成了典型的大卫之星团簇和截角三角形团簇，并通过密度泛函理论计算证实了不同的表面形貌和电子结构. CDW驱动的原子结构重组削弱了铁磁超交换耦合，相反加强了反铁磁交换耦合，抑制了单层VTe 2中的长程磁有序.
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci
A promising candidate for ising ferromagnetism of two-dimensional kagome V$_2$O$_3$ honeycomb monolayer
本文通过第一性原理计算研究二维kagome V$_2$O$_3$单层，发现其具有稳健铁磁基态、约0.544 meV垂直磁各向异性能、准半金属性及640 K居里温度，并兼具平带和狄拉克点等拓扑特征。
2024-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Carbon Phosphide Monolayer with Superior Carrier Mobility
具有有限带隙和高载流子迁移率的二维（2D）材料从基础和技术两个角度都在寻求材料。本文采用粒子群优化方法和密度泛函理论，预测了由六角网络中sp2杂化的C原子和sp3杂化的P原子组成的磷化碳（CP）单分子膜的三种几何不同相.两个相，称为α-CP和\b{eta} -CP，分别具有褶皱和屈曲表面，是具有高度各向异性的电子和机械性能的半导体。更值得注意的是，它们在已知的2D半导体中具有最轻的电子和空穴，从而产生优异的载流子迁移率。γ-CP具有扭曲的六边形网络，并表现出狄拉克锥的半金属行为。这些理论研究结果表明，二元CP单分子层是尚未开发的二维材料，在高性能电子学和光电子学中具有很大的应用前景。
2016-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Large-gap insulating dimer ground state in monolayer IrTe2
二维范德瓦尔斯材料的单层表现出不同于其体的新的电子相，由于对称性破缺和减少屏蔽的情况下的层间耦合。在这项工作中，我们结合角度分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜/光谱，以证明出现了一个独特的绝缘2 × 1二聚体基态在单层1 T-IrTe 2，具有较大的带隙的金属双层到散装形式的这种材料。第一性原理计算表明，声子和电荷的不稳定性以及局部键的形成共同增强和稳定的电荷有序的基态。我们的研究结果为在没有强层间耦合的情况下发生的具有相似能量尺度的相互作用的微妙平衡提供了重要的见解，这为设计2D单层的特性提供了新的机会。
2022-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Reversible Electrochemical Phase Change in Monolayer to Bulk MoTe2 by Ionic Liquid Gating
Stanford University（斯坦福大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
通过离子液体栅极在单层到bulk MoTe2间实现可逆电化学相变，揭示该机制无需单层隔离，具有更广泛的应用潜力。
2019-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh stiffness and anisotropic Dirac cones in BeN4 and MgN4 monolayers: A first-principles study
多氮化铍，BeN 4是一种新型的层状材料，其最近在高压下制造（Phys. Rev. Lett. 126（2021），175501）。作为一种新型的二维材料，我们利用第一性原理计算研究了MN 4（M= Be，Mg，Ir，Rh，Ni，Cu，Au，Pd，Pt）单分子膜的稳定性和电子性质.所获得的结果证实了BeN 4，MgN 4，IrN 4，PtN 4和RhN 4单分子膜的动力学和热稳定性。有趣的是，BeN 4和MgN 4单分子膜的电子结构显示出各向异性的狄拉克锥。虽然PtN 4单层被预测为窄带隙半导体，IrN 4和RhN 4单层被发现是金属系统。我们还详细探讨了原子层数对BeN 4纳米片电子特性的影响，揭示了非常吸引人的物理学。我们的研究结果强调了BeN 4纳米片产生的弹性模量和机械强度，优于所有其他无碳2D材料。值得注意的是，预测RhN 4纳米片分别对于Li、Na和Ca离子存储产生562、450和900 mAh/g的高容量。这项研究提供了对MN 4纳米片内在性质的全面理解，并突出了其出色的物理特性。
2021-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of Kitaev interaction in the monolayer 1T-CrTe$_2$
本文通过密度泛函理论与自旋螺旋方法，证明Kitaev相互作用、单离子各向异性及非对角交换共同解释了单层1T-CrTe$_2$的锯齿形反铁磁取向，并提取RKKY相互作用解释其金属性，表明该材料可能是罕见的金属性Kitaev材料。
2023-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Three Dimensional Metallic and Two Dimensional Insulating Behavior in Tantalum Dichalcogenides
本文利用增加在位相互作用的密度泛函理论（DFT+U）研究了层状过渡金属二硫属化物$1T-TaS_2$的体相、单层和双层的电子结构。我们发现，一个二维的自旋- $\frac{1}{2}$莫特阶段存在的单层的电荷密度波状态（CDW），这样的一个阶段是系统地破坏包装的扭曲层导致一个一维的金属散装，CDW-扭曲的TaS $_2$。后一个发现与以前的DMFT预测相反-我们解释的CDW状态中的电子感受到的弱有效相互作用的不一致。绝缘行为的实验观察可能源于堆垛层错引起的无序。
2014-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystal Field Effect Induced Topological Crystalline Insulators In Monolayer IV-VI Semiconductors
最近预测了二维（2D）拓扑晶体绝缘体（TCI）的薄膜的SnTe类的IV-VI族半导体，它可以主机金属边缘状态的镜像对称保护。随着厚度的减小，量子限制效应将增加并超过临界厚度以下的反向间隙，将TCIs变成正常的绝缘体。令人惊讶的是，基于第一性原理计算，我们证明了（001）单层IV-VI族岩盐半导体XY（X=Ge，Sn，Pb，Y= S，Se，Te）是二维TCI，在单层PbTe中基本带隙高达260 meV，为实现带隙可调的二维Dirac费米子系统提供了材料平台。这种意外的非平凡拓扑相源于单层中的强{ \it晶场效应}，其提升了$p_{x,y}$和$p_z$轨道之间的简并性，并导致阳离子$p_z$和阴离子$p_{x,y}$轨道之间的能带反转。这种晶场效应诱导的拓扑相为寻找和设计其他原子级薄的二维拓扑材料提供了一种新的策略。
2015-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Ferromagnetism in Monolayers of MnSi
Zhejiang University（浙江大学）；National Research Center “Kurchatov Institute”（库尔恰托夫国家研究中心）
研究揭示单层MnSi薄膜表现出二维铁磁性，其Curie温度受弱磁场影响，为硅基自旋电子学提供新应用可能。
2026-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the two-dimensional electron gas at the LaAlO3/SrTiO3(001) interface by metallic contacts
第一性原理计算表明，在LaAlO 3/SrTiO 3（001）上添加金属覆盖层可消除极性LaAlO 3薄膜内的电场，从而抑制未覆盖薄膜中观察到的厚度依赖的绝缘体-金属转变。与LaAlO 3厚度无关，表面和界面都是金属性的，在金属化过渡之后，相对于LaAlO 3/SrTiO 3（001）具有增强的界面载流子密度。此外，单层厚的金属Ti接触表现出有限的磁矩和薄SrTiO 3-衬底诱导自旋极化的2D电子气在n-型界面由于限制效应。给出了M/LaAlO_3/SrTiO_3（001）的能带排列图和M=Ti、Al和Pt的肖特基势垒。
2011-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Engineering the electronic, magnetic, and optical properties of GaP monolayer by substitutional doping: a first-principles study
本文通过第一性原理系统研究了替位掺杂对GaP单层电子、磁性和光学性质的调控，发现掺杂可实现间接-直接带隙转变、诱导磁性及半金属性，并表明该材料在纳米电子、自旋电子和光电子等领域具有广泛应用潜力。
2023-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Phase Transformations and Energy Gap Variations in Uniaxial and Biaxial Strained Monolayer VS$_2$ TMDs: A Comprehensive DFT and Beyond-DFT Study
本研究利用DFT及多种计算方法系统分析了单层VS$_2$在-5%至+5%单轴与双轴应变下的电子结构和能隙变化，发现压缩应变可诱导半导体-金属相变，为应变工程调控二维TMD电子器件提供了理论依据。
2024-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of half-metallic ferromagnetism and valley polarization in transition metal substituted WSTe monolayer
Indian Institute of Technology（印度理工学院）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
二维Janus材料由于其独特的晶格结构和涌现性质，在自旋电子学和谷电子学应用中具有重要意义。它们本质上表现出面内反转和面外镜像对称破缺，这为材料中的电子提供了新的自由度。然而，这些材料的多功能应用中的主要限制之一是，它们通常本质上是非磁性的。在这里，使用第一性原理计算，我们建议诱导磁自由度的非磁性WSTe通过掺杂过渡金属（TM）元素- Fe，Mn和Co。此外，我们全面探讨了这些系统中的电子，自旋电子和valleytronic属性。我们的模拟预测内在的Rashba和塞曼型自旋分裂在原始的WSTe。获得的Rashba参数为沿$Γ- K$方向的$\sim$ 422 meV\;。我们的研究表明，单轴和双轴应变，我们观察到的增强$\sim$ 2.1\%与3\%的双轴压缩应变的强烈依赖。电子结构显示出半金属性质，其中Fe的含量为6.25和18.75%，Mn的含量为25%，Co的含量为18.75和25%，自旋极化率为100%.对于6.25%的Fe、Mn和Co，所获得的谷极化值分别为65、54.4和46.3meV，与文献中其它Janus材料的数据一致。此外，我们的计算表明，应变依赖的可调性谷极化，我们发现一个增加（减少）的趋势与单轴和双轴拉伸（压缩）应变。当Fe含量为6.25%时，在3%的双向拉伸应变下，$\sim$的最大增强值为$\sim$ 1.72%。
2024-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
