Phosphorene analogues: isoelectronic two-dimensional group-IV monochalcogenides with orthorhombic structure
IV族单硫族化物SnS、GeS、SnSe和GeSe形成半导体“磷烯类似物”的更广泛组内的一个家族。在这里，我们使用第一性原理计算，系统地研究它们的结构，电子和光学性质，分析与降维相关的变化，从散装到单层或双层形式。我们发现，所有这些二元磷烯类似物是半导体，带隙能量覆盖部分红外和可见光范围内，在大多数情况下高于磷烯。此外，我们发现，他们有多个谷的价带和导带，与自旋轨道分裂的顺序为19-86毫电子伏。
2015-06-23 cond-mat.mes-hall
Strain and the optoelectronic properties of non-planar phosphorene monolayers
晶格{ \em Kirigami}、超轻超材料、多分散聚集体、陶瓷纳米晶格和二维（2-D）原子材料共享固有的结构离散性，并且它们的材料性质随着它们的形状而演变。为了证明材料性质和局部几何形状之间的密切关系，我们探索了磷烯-一种新的2-D原子材料-在圆锥形结构中的性质，并记录了与其非平面形状直接相关的半导体间隙的减小。无论考虑磷烯同素异形体如何，这种几何效应都会发生，并且它提供了一种独特的光学工具来挑出这种2-D材料上的局部结构缺陷。我们还对其他2-D原子材料的晶体晶胞进行了分类，并提出了直接从其不同的二维结构中获得局部几何形状的方法，同时绕过了基于参数连续体的常见形状描述。
2015-04-27 cond-mat.mes-hall
Nitrogen dioxide and ammonia gas molecules interaction studies on phosphorene nanosheet --- a DFT investigation
采用从头算方法研究了有害气体二氧化氮（NO $_2$）和氨气（NH $_3$）在磷烯纳米片（PNS）上的吸附行为.为了改善原始PNS的结构坚固性，我们在终止边缘处引入了氢和氟的钝化。氢和氟钝化的PNS的结构坚固性在形成能方面得到验证。本研究工作的主要目的是以PNS为基敏感材料，探测NO $_2$和NH $_3$气体。根据平均HOMO-LUMO能隙变化、自然键轨道（NBO）电荷转移、HOMO-LUMO能隙和吸附能研究了这些气体分子的各种优先吸附位点的吸附。值得注意的是，在PNS上吸附NO $_2$和NH $_3$时发现吸附能的负值，并且其在$-1.36$至$-2.45$ eV的范围内。本研究工作的结果表明，氢化和氟化的PNS可以有效地用作NO $_2$和NH $_3$分子的化学传感器。
2019-03-27 cond-mat.mes-hall
Fabrication and Imaging of Monolayer Phosphorene with Preferred Edge Configurations via Graphene-Assisted Layer-by-Layer Thinning
磷烯（Phosphorene）是黑磷（BP）的单层膜，是一种具有高载流子迁移率和面内各向异性等物理性质的二维单质材料。为了从根本上理解这些不同的物理性质，对磷烯进行原子尺度的结构研究是至关重要的，特别是关于各种缺陷和优选的边缘配置。然而，它一直是具有挑战性的调查单层和少层磷烯，因为在制备高品质的样品和损伤过程中引起的表征过程中出现的技术困难。在这里，我们成功地制造高品质的单层磷烯使用受控的减薄过程与透射电子显微镜，并随后进行原子分辨率成像。石墨烯保护抑制了电子束对多层BP的损伤，并且一侧石墨烯保护促进了样品的逐层减薄，从而呈现高质量的单层和双层区域。我们还观察到原子尺度的晶体边缘的形成，主要沿锯齿形和（101）终端，这是源于边缘动力学下的电子束诱导溅射过程。我们的研究展示了一种新的方法来成像和精确地操纵空气敏感的二维材料的厚度和边缘配置。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall
Two Dimensional Phosphorus Oxides as Energy and Information Materials
二维（2D）黑磷（即，磷烯）已经成为电子学中的一颗冉冉升起的新星。最近，已经合成了具有更高稳定性的2D磷氧化物。本文基于全局优化方法和第一性原理计算，系统地研究了二维磷氧化物的结构和性质。我们发现二维磷氧化物PxOy的结构特征随氧浓度而变化。当氧含量较低时，氧原子吸附在磷烯上，可以得到最稳定的二维PxOy。然而，当氧浓度变得丰富时，稳定的结构不再基于磷烯，而是包含P-O-P基序。对于二维P4 O 4，我们发现它具有直接带隙（约2.24 eV），良好的光吸收，在水中的高稳定性，这表明它可能是光化学水裂解应用的良好候选者。有趣的是，2D P2 O3采用两种可能的稳定铁电结构（P2 O3-I和P2 O3-II）作为给定层厚度内的最低能量配置。P_2O_3-I和P_2O_3-II的电极化的强度分别垂直和平行于侧面。我们建议，二维P2 O3可以用于一种新的纳米级多态存储器设备。我们的工作表明，二维磷氧化物可能是优秀的功能材料。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Distinct Correlation between the Vibrational and Thermal Transport Properties of Group \textrm{VA} Monolayer Crystals
研究新型二维材料的热输运性质对于评估其在未来技术应用（如热电发电）中的潜力至关重要。在这方面，研究了\textrm{VA}族元素的单层结构的晶格热输运性质（P，As，Sb，Bi，PAs，PSb，PBi，AsSb，AsBi，SbBi，P $_{3}$ As $_{1}$，P $_{3}$ Sb $_{1}$，P $_{1}$ As $_{3}$，作为$_{3}$ Sb $_{1}$）采用第一性原理计算和声子迭代法对具有类黑磷结构的Puckered结构进行了系统的研究玻耳兹曼输运方程磷被发现具有最高的晶格热导率，$κ$，由于其低的平均原子质量和强的原子间键合特性。作为一个问题，当然，各向异性$κ$得到所有考虑的材料，由于各向异性的声子群速度和散射率（弛豫时间）计算这些结构。然而，P、As和Sb的$κ$中的各向异性之间的确定的线性相关性是显著的。对应于所研究的化合物结构的结果清楚地指出，原始单分子膜的热（电子）导电性可能会被抑制（改善），通过将它们与相同的族元素合金化。例如，PBi沿扶手椅方向的室温$κ$预测为低至1.5 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$，而P的预测为21 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$。尽管在结构和振动性质的明显差异，我们特别揭示了一个有趣的相关性$κ$的所有考虑的材料$κ$ =c $_{1}$ + c $_{2}$ / $m^{2}$，特别是沿Z字形…
2017-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational properties of epitaxial graphene buffer layer on silicon carbide
本文通过第一性原理计算研究碳化硅上外延石墨烯缓冲层的振动性质，发现其声子呈准色散且热振动离域于衬底，为热电应用提供新前景。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational effects in the linear conductance of carbon nanotubes
本文采用密度泛函方法研究了结构晶格涨落对单壁碳纳米管中弹性电子输运的影响。在线性响应机制中，通过畸变晶格上的构型平均来计算线性电导。从冻结声子的方法，以及从分子动力学模拟得到的结果进行了比较。我们进一步建议，结构波动的影响，可以定性地捕获的安德森模型与键无序。个别振动模式的电子输运的影响进行了讨论，以及零点波动的作用。
2005-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparative Study of Strain-Engineered Thermoelectric Performance of 2D-Xene Nanoribbons
本文系统比较了五种二维Xene材料扶手椅型纳米带在应变和宽度调控下的热电势，发现磷烯因大带隙和各向异性电子结构表现出最高热电势，并揭示了3p+2族在应变下由金属态向半导体态转变激活热电性能的设计规律。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-Plane Breathing and Shear Modes in Low-Dimensional Nanostructures
我们使用连续弹性理论来修正准二维纳米结构中径向呼吸和剪切振动模式的标度律，包括有限宽度的纳米带和有限尺寸的薄圆盘。这种模式可以在石墨烯和磷烯的相应纳米结构中通过光谱观察到，并且可以通过原子<i>从头计算</i>密度泛函理论和经典力场计算来数值确定。修订后的标度律不同于以前使用的表达式，其中一些显示非物理的渐近行为。除了描述边缘终止效应的模型假设，连续标度律没有可调参数，并显示正确的渐近行为。这些标度律产生良好的协议与实验和数值计算结果的振动频率在各向同性和各向异性的结构，以及有用的表达式的频率依赖于结构尺寸和边缘终止。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Prediction of a Two-dimensional Phosphorus Nitride Monolayer
今天，二维半导体材料已经扩展到氮族：磷烯，砷烯，锑烯甚至氮。受其启发，基于第一性原理密度泛函计算，我们提出了一种新的二维氮化磷（PN）结构，由于其极高的内聚能，该结构在室温以上是稳定的。与磷烯不同，PN结构耐高温氧化。该结构被预测为具有2.64 eV的宽的间接带隙的半导体。更有趣的是，氮化磷单层在相对小的拉伸应变下经历了间接到直接的带隙转变。这种电子结构的巨大转变，结合结构稳定性和高温抗氧化性，可能为高速晶闸管、功率电子模块、超高效率LED和半导体激光器的令人兴奋的创新铺平道路。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall
Group-IV monochalcogenide monolayers: two-dimensional ferroelectrics with weak intra-layer bonds and a phosphorene-like monolayer dissociation energy
我们进行了密度泛函理论计算与自洽范德华校正的交换相关（XC）泛函捕获的结构的黑磷和12个单硫族化合物单层，并发现以下结果：（a）在平面内的单位电池改变其面积从散装到单层。面内距离的变化意味着比共价键或离子键弱的键在单分子膜本身内起作用。这一观察结果与临界温度$T_c$的预测有关。(b)存在唯一地定义基态铁电晶胞（以及正方形和矩形顺电晶胞）的独立参数的层级：仅需要5个可优化参数来建立铁电基态晶胞的晶胞矢量和四个基矢量，而正方形和矩形顺电结构分别仅由3个或2个独立可优化变量定义。(c)当与正方形顺电结构的弹性能垒相比时，独立结构变量的数量减少与矩形顺电晶胞上的较大弹性能垒相关。这意味着在保持晶格参数固定（例如，使用NVT系综）的结构上获得的$T_c$应该大于在允许改变面内晶格矢量（例如，使用NPT系综）的结构上的转变温度。(d)这些材料的离解能（体裂解能）类似于剥离石墨和MoS $_2$所需的能量。(e)正方顺电晶胞的晶格参数与矩形铁电基态晶胞的晶格参数之间存在线性关系。这些结果突出了这些新颖的二维铁电体的微妙的原子结构。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall
Ab initio calculations of edge-functionalized armchair graphene nanoribbons: Structural, electronic, and vibrational effects
我们提出了一个理论研究窄扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）与羟基功能化的边缘。虽然这种钝化强烈影响带的结构，但高度的边缘官能化被证明是特别稳定的。几何偏差的一个重要后果是严重减少的带隙的调查7-AGNR。这种转变遵循线性依赖于每个单元电池中添加的羟基基团的数量，因此提供了通过边缘官能化的可调带隙的前景。此外，我们还讨论了带本身的特征声子行为以及羟基的指纹模式。一个大的下移突出的拉曼活性模式允许实验确定的边缘功能化的程度。
2011-07-04 cond-mat.mes-hall
Nonlinear atomic vibrations and structural phase transitions in strained carbon chains
本文研究了具有累积多烯结构（$=C=C=)_{n}$）的均匀应变碳链中原子的纵向非线性振动。借助基于密度泛函理论的从头算模拟，我们揭示了当应变超过临界值$η_{c}\approx 11\,{\%}$时，$π$模在一定幅度范围内的软化现象。这种软模的凝聚诱导碳链的结构转变，使其晶胞加倍。这是在应变累积多烯中的Peierls相变，其先前在[Nano Lett. 14，4224（2014）]。Peierls跃迁导致应变碳炔的电子能谱中出现能隙，使材料从导电态转变为半导体或绝缘态。上述论文的作者强调，这种现象可用于构建各种纳米器件。$π$模式软化的发生是因为旧的平衡位置（EQP），周围的碳原子振动在小的应变，失去了它们的稳定性，这些原子开始振动位于旧的EQP附近的新的势阱。我们研究了新的EQP的稳定性，以及在其附近的振动的稳定性。在先前的论文[Physica D 203，121（2005）]中，我们证明了在具有任意粒子间相互作用的单原子链中，只能存在三个由能量决定的Rosenberg非线性简正模。它们是上面讨论的$π$模式和两种其它模式，我们称之为$σ$模式和$τ$模式。与平衡态的晶胞相比，这些模式对应于振动态的晶胞的两倍、三倍或四倍的倍增。我们研究了具有任意粒子间相互作用对势的链模型中这些模的性质。
2017-01-17 cond-mat.mes-hall nlin.PS
