Band renormalization of blue phosphorus on Au(111)
最近，理论计算预测了一种名为蓝磷的新型二维磷蜂窝晶格的稳定性。在这里，我们报告了蓝磷在Au（111）上的生长，并利用衍射、显微镜和理论计算揭示了其结构细节。最重要的是，通过利用角分辨光电子能谱，我们确定其动量分辨电子结构。我们发现Au（111）破坏了蓝磷的亚晶格对称性，导致了（4x4）超结构形成时的轨道相关能带重整化。值得注意的是，半导体二维磷实现其价带最大值在0.9 eV的结合能，然而，移动的动量空间由于衬底诱导的带重整化。
2018-09-01 cond-mat.mes-hall
Observation of tunable bandgap and anisotropic Dirac semimetal state in black phosphorus
黑磷由磷烯的堆叠层组成，磷烯是一种具有前景的器件特性的二维半导体。我们报道了利用原位表面掺杂技术在少层掺钾黑磷中实现宽可调带隙。通过能带结构的测量和计算，我们证明了一个垂直的电场从掺杂剂调制的带隙由于巨大的斯塔克效应和调谐的材料从一个中等的间隙半导体带反转半金属。在这个带反转的临界场，材料变成具有各向异性色散的狄拉克半金属，在扶手椅上线性，在Z字形方向上二次。黑磷的可调谐能带结构可以允许在电子和光电子器件的设计和优化中具有很大的灵活性。
2015-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Plasmons in bias-induced topological phase transition in black phosphorus
我们调查的等离子体在双层黑磷（BP）与偏置驱动的狄拉克锥的形成，通过开发一个有效的两带哈密顿量，捕获这个电子跃迁具有很大的准确性。我们表明，狄拉克锥的外观导致额外的线性分散的声学等离子体模式，在传统的等离子体。此外，费米表面拓扑结构从盘到环或双袋的变化也修改了介电损耗。
2018-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Protected Dirac Cones in Compressed Bulk Black Phosphorus
使用k.p理论和第一性原理模拟，我们报告说，对黑磷施加中等压力（> 0.6 GPa）可以减小其带隙，并产生一维甚至二维（2D）狄拉克锥，使这种材料在新型非化合物拓扑绝缘体中脱颖而出。类似于拓扑绝缘体，这些二维狄拉克锥由两种竞争机制产生：独特的线性能带色散倾向于通过“伪自旋轨道”耦合打开带隙，而能带对称性要求保留材料的无带隙光谱。此外，这些独特的狄拉克锥是不需要时间反演对称性的体态，因此即使在存在表面或磁扰动的情况下，它们也是鲁棒的。最终，我们表明，我们的预测可以检测到材料的不寻常的朗道水平。
2015-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electromechanical Switching and Momentum-Selective Transport in Geometry-Defined Blue Phosphorus Homojunctions
Shenzhen University（深圳大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
研究通过几何定义的蓝磷异质结实现机电开关和动量选择性传输，利用第一性原理计算和量子输运模拟揭示了带隙形成、隧穿传输及轨道分辨散射特性，提出机械可切换存储元件和纳米滑动变阻器的概念。
2026-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Direct observation of structural phase transformations during continuous phosphorus deposition on Cu(111)
本研究通过原位显微镜直接观察Cu(111)上磷沉积过程，发现磷化物中间相转化为蓝磷烯层及多层岛生长的新模式，归因于高浓度P2二聚体，为二维材料生长提供新机制。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect and semiconductor to semimetal transition in biased black phosphorus
研究了在垂直电场和磁场作用下黑磷中二维电子气的量子霍尔效应。在没有偏置电压的情况下，外部磁场导致能谱量子化为等距朗道能级，电子和空穴带具有不同的回旋频率。所施加的电压减小带隙，并且最终发生半导体到半金属的转变。这个非平凡的阶段的特点是出现了一对狄拉克点的频谱。因此，朗道能级不再是等距的，而是遵循狄拉克晶体作为石墨烯的$\varepsilon_n\propto \sqrt{nB}$特性。通过使用Kubo-Bastin公式在核多项式方法的背景下，我们计算的霍尔电导率的系统。我们得到了一个$σ_{xy}\propto 2n$量子化的霍尔电导率在带隙相（标准量子霍尔效应制度），和一个$σ_{xy}\propto 4(n+1/2)$量子化的半金属相，狄拉克系统的特征与非平凡的拓扑结构。
2016-06-28 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
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
Dirac spectrum in gated multilayer black phosphorus nanoribbons
我们研究了垂直电场对锯齿形和扶手椅形边缘的多层磷烯纳米带的影响。在紧束缚模型的背景下，我们探索这些系统的电子性质，强调Dirac-like光谱的出现，当与所施加的位移场相关的门密度大于临界值$n_c$时发生的过渡。我们发现，在这样的系统中的限制性能和屏蔽效应起着重要的作用，$n_c$的测定，提出了一个计划，以确定多层磷烯纳米带的厚度，宽度和边缘取向。我们还探讨了这种转变如何影响这些系统的电子输运性质。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
Optical conductivity of black phosphorus with a tunable electronic structure
黑磷（BP）是由磷原子组成的二维层状材料。最近，它被证明，外部扰动，如一个电场关闭的带隙在几层BP，甚至可以诱导带反转，导致在绝缘体相与有限的能隙或狄拉克半金属相的特点是由两个单独的狄拉克节点。在两个相之间的过渡，出现了半狄拉克状态，其中能量沿一个方向线性分散，沿另一个方向二次分散。在这项工作中，我们研究的光学电导率的少层BP使用晶格模型和相应的连续模型，将外部电场和有限的温度的影响。我们发现，低频光学电导率缩放的幂律，不同的相位，这可以被用来作为一个实验签名的少层BP在不同的阶段。系统地分析了材料参数随电场增大的演化规律，以及对电导率幂律行为的影响。
2019-03-08 cond-mat.mes-hall
Photoinduced dc Hall current in few-layer black phosphorus with a gate-tunable Floquet gap
本文通过 Floquet 工程和自洽 Hartree 计算，证明少层黑磷在圆偏振光驱动下可打开拓扑能隙并产生光致直流霍尔电流，且该电流可由周期驱动场和静电栅控有效调控。
2025-08-27 cond-mat.mes-hall
Proximity effects in graphene on monolayers of transition-metal phosphorus trichalcogenides MPX$_3$
采用第一性原理计算研究了石墨烯在一系列二维磁性过渡金属三硫属磷单分子膜MPX $_3$（M={Mn，Fe，Ni，Co}，X={S，Se}）上的电子能带结构.采用基于量子力学的模型哈密顿量从邻近化的石墨烯的低能狄拉克带提取轨道参数和亚晶格分辨的邻近诱导的交换耦合（$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A}$和$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B}$）。根据MPX $_3$层的磁相（铁磁和三个反铁磁层），可以实现完全不同的狄拉克色散，交换分裂范围从0到10 meV。令人惊讶的是，交换耦合的大小不仅取决于磁相位，而且还取决于全局符号和类型。重要的是，可以在石墨烯中实现均匀（$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} \approx λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B}$）和交错（$λ_{\textrm{ex}}^\textrm{A} \approx -λ_{\textrm{ex}}^\textrm{B}$）交换耦合。从选定的情况下，我们发现，层间距离，以及横向电场是有效的调谐旋钮的狄拉克带的交换分裂。更具体地说，仅将层间距离减小约10%，就发现邻近交换的巨大5倍增强，而施加几V/nm的电场，提供了百分之几十的邻近交换的可调谐性。我们还研究了Hubbard $U$参数的依赖性，发现它是弱的。此外，我们发现，SOC上的近似狄拉克色散的影…
2022-07-21 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
Tuning the electronic structures and transport properties of zigzag blue phosphorene nanoribbons
近年来，单元素二维原子晶体材料在许多应用领域引起了人们的广泛兴趣。不久前，用分子束外延技术在金衬底上成功地合成了蓝磷，它具有特殊的几何和电子结构。采用第一性原理方法研究了锯齿形蓝色磷烯纳米带的电子结构和输运性质，通过在纳米带的两端引入不同的基团钝化，可以明显地调节纳米带的电子结构和输运性质. ZBPNRs-H和ZBPNRs-OH呈现出宽禁带半导体性质。而ZBPNRs-O是金属的。有趣的是，ZBPNRs-O的电流-电压曲线显示负微分电阻效应，这与带宽度无关。通过ZBPNRs-O的电流主要是以P-P键电流的方式沿两个外侧锯齿形磷链流动。通过对ZBPNR的两个边缘进行不同功能基团的修饰，可以使ZBPNR显示出一些重要的功能特性，成为负阻器件的候选材料。
2018-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Blue phosphorene bilayer is a two-dimensional metal -- and an unambiguous classification scheme for buckled hexagonal bilayers
高层次的第一性原理计算预测蓝色磷烯双层是一个二维金属。这种结构以前没有被考虑过，并通过采用方框图方案来确定，该方案产生了一套完整的五个高对称性堆叠结构的屈曲蜂窝层，并允许其明确的分类。我们发现，所有这些堆叠配置都是稳定的或至少亚稳态配置蓝色磷烯和灰色砷烯双层。对于蓝色磷烯，最稳定的堆叠结构尚未报道，令人惊讶的是它是金属的，而所有其他排列都是间接带隙半导体。由于不可能通过平移来交换堆叠配置，因此所有这些都应该通过单层的转移在实验上可以获得。蓝色磷烯双层膜的金属特性是由其3.01 μ m的短层间距离引起的，并提供了设计单元素全磷晶体管的特殊可能性。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Topological edge and corner states and fractional corner charges in blue phosphorene
利用第一性原理计算和紧束缚模型，对单层蓝磷（蓝磷烯）中的边角态进行了理论研究。我们发现，在每个键中心的Wannier轨道的存在产生的锯齿形和扶手椅纳米带的边缘状态。边缘态的性质可以用一个简单的非耦合边缘轨道的有效哈密顿量很好地描述，其中边界附近的结构弛豫显著地影响边缘能带结构。对于角状态，我们研究了两种类型的角结构组成的锯齿形和扶手椅的边缘，在那里我们发现，多个角状态出现在散装间隙的边缘和角落的非耦合轨道的杂交的结果。特别是在扶手椅角，我们证明了角态正好出现在费米能级，这导致了分数角电荷的出现，由于填充异常。最后，我们讨论了蓝磷烯和黑磷烯之间的关系，发现尽管它们的原子结构完全不同，但它们具有相同的Wannier轨道位置和相似的边/角态性质.
2022-02-08 cond-mat.mes-hall
De Haas-van Alphen oscillations near the Lifshitz transition from two electron pockets to one electron pocket in the two-dimensional Dirac fermion systems
通过电子掺杂改变费米面的拓扑结构（Lifshitz跃迁），我们从理论上研究了系统中的de Haas-van Alphen（dHvA）振荡。我们采用了二维紧束缚模型，在第一布里渊区有两个Dirac点，在压力下$α$-（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$.当系统掺杂较轻时，存在两个面积相同的闭合费米面，在固定电子填充（$ν$）和固定化学势（$μ$）两种情况下，dHvA振荡分别为相对于磁场的锯齿形和反锯齿形.通过增加掺杂，系统接近Lifshitz转变，其中两个封闭的费米面彼此接近。然后，我们发现dHvA振荡的模式发生了变化。在固定电子填充的情况下，磁化强度的跳跃出现在基本周期的中心，其幅度增大;而在固定化学势的情况下，跳跃被分成一对跳跃，其间隔变大。这是由于朗道能级的双简并被解除。由于这种提升在具有两个狄拉克点的二维狄拉克费米子系统中可见，因此本研究中所获得的结果不仅可以应用于$α$-（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$，而且可以应用于具有紧密定位的狄拉克点的其他材料，例如单轴应变下的石墨烯、黑磷、扭曲双层石墨烯等。
2022-02-27 cond-mat.mes-hall
Dirac fermions at the H point of graphite: Magneto-transmission studies
本文报道了用高取向热解石墨剥离法制备的薄石墨样品的远红外磁透射测量结果。在磁场中，观察到与sqrtB成正比的吸收线蓝移。这是无质量狄拉克空穴在块状石墨中H点的指纹。费米速度为c*=1.02x10^6 m/s，H点的赝能隙估计低于10 meV。虽然空穴的行为近似为一个严格的二维气体狄拉克费米子，完整的三维能带结构必须考虑到解释所有观察到的光谱特征。
2008-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Solid-State Gravitational Redshift: Transport Signatures of Massless Dirac Fermions in Tilted Dirac Cone Heterostructures
本文研究二维倾斜狄拉克锥异质结构中电子波传播，通过旋量变换与四阶 Runge-Kutta 求解弯曲时空狄拉克方程，揭示类似引力红移的振荡输运特征并提出可调红移/蓝移工程。
2025-03-13 cond-mat.mes-hall gr-qc
