Strain-controlled thermoelectric properties of phosphorene hetero-bilayers
本研究利用部分二维单层材料的可逆半导体-金属转变特性，提出堆叠磷烯与一硫化碳的异质双层结构，通过第一性原理计算证实单轴应变可调控两层的导电/导热角色，为新型器件设计提供新思路。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Straintronics in Phosphorene: Tensile vs Shear Strains and Their Combinations for Manipulating the Band Gap
本文结合TB模型与DFT模拟研究单轴拉伸、剪切及其组合应变对单层黑磷烯带隙的调控，揭示两种方法在拉伸应变下的差异，并证明组合应变可拓宽带隙范围并在非破坏性应变下诱导半导体—半金属相变。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valence force model and nanomechanics of single-layer phosphorene
为了理解应变和材料性质的关系，既需要将给定应变与原子位移联系起来的微观模型，也需要将施加的应力与诱导应变联系起来的宏观模型。从黑磷（磷烯）的价力模型开始[Kaneta等人，Solid State Communications，1982，44，613]，我们使用最近的实验和计算结果来获得一组改进的价力参数。从该模型出发，我们计算了单层磷烯的声子色散和弹性性质。最后，我们利用这些结果推导出一个完整的连续模型，包括弯曲刚度，有效的磷烯的长波长变形。这个连续介质模型，然后被用来研究加压悬浮磷烯片的性质。
2016-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced topological phase transition in phosphorene and phosphorene nanoribbons
利用紧束缚近似，考虑自旋轨道相互作用，预测了轴向应变下磷烯电子能带结构的拓扑相变。我们推导出一个低能TB哈密顿量，其中包括散装磷烯的自旋轨道相互作用。在结构仍然稳定的范围内施加压缩双轴面内应变和垂直拉伸应变导致拓扑相变。我们还研究了应变对锯齿形磷烯纳米带（zPNR）的影响，以及当系统处于拓扑相时形成相应的保护边缘态。对于宽度高达100 nm的zPNR，能隙比室温下的热能大至少三个数量级。
2016-08-18 cond-mat.mes-hall
Berry Curvature Dipole and its Strain Engineering in Layered Phosphorene
本研究通过对称性设计、应变与交错在位势调控层状磷烯，预测可在 Fermi 能级产生显著且符号可控的 Berry 曲率偶极子，并发现增加层数可降低所需应变。
2023-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-scale approach for strain-engineering of phosphorene
本文提出了一种多尺度方法对形变磷烯进行理论描述。这种方法结合了价力模型与宏观应变微观位移的原子和紧束缚模型与距离相关的跳跃参数，以获得电子特性。由此产生的自洽机电模型是适合于大规模的磷烯器件建模。我们证明了这一点的情况下，一个不均匀变形的磷烯鼓，这可能是作为一个激子漏斗。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall
Strain engineering the charged-impurity-limited carrier mobility in phosphorene
本文基于紧束缚模型，在线性形变条件下，研究了磷烯的电子能带结构随应变的变化规律.我们表明，应变磷烯的电子能带结构，实验上可访问的载流子密度和单轴应变，是很好地描述了一个应变相关的去耦电子空穴哈密顿。然后，采用解耦的哈密顿量，我们考虑的电荷杂质限制的载流子迁移率在磷烯的应变依赖性，这两种类型的载流子，任意的载流子密度和扶手椅和锯齿形方向。我们发现，在正常方向的单轴拉伸（压缩）应变增强（削弱）的载流子迁移率的各向异性，而在Z字形方向的单轴应变的作用相反。此外，在扶手椅方向施加单轴应变被证明是无效的载流子迁移率的各向异性。这些将基于应变对载体有效质量的影响来解释。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall
Unconventional Strain-Dependent Conductance Oscillations in Pristine Phosphorene
磷烯是一种单元素二维半导体，已迅速成为晶体管和光电子器件的高迁移率材料。此外，作为一种2D材料，它可以承受高水平的应变，从而能够对其电子特性进行敏感的修改。本文研究了磷烯纳米晶体的应变相关电学性质。进行广泛的计算，我们确定电导作为单轴和双轴应变刺激的函数，并揭示了一个独特的区域相图。这使我们能够通过简单的应变应用首次发现原始磷烯中的电导振荡。我们表明，这种非常规的电流-电压的行为是如何可调的应变的性质，以及如何额外的栅极电压可以调制所观察到的现象和开关效率的振幅（峰谷比）。此外，我们表明，开关是非常强大的对掺杂和缺陷。我们详细的研究结果提出了新的领导创新的应变为基础的计量和高频纳米电子开关的磷烯。
2019-07-07 cond-mat.mes-hall
Electronic structure and optic absorption of phosphorene under strain
研究了应变下磷烯（黑磷单层膜）的电子结构和光吸收。应变被认为是一个强有力的工具的能带结构工程。扶手椅方向和锯齿形方向的面内应变改变了两个方向上的有效质量分量，而垂直应变只对扶手椅方向上的有效质量有显著影响。面内压缩应变和垂直拉伸应变使带隙变窄。在一定的应变配置下，带隙闭合，能带演化为半狄拉克型：色散在扶手椅方向上是线性的，在锯齿方向上是无带隙的二次型。带边光吸收沿扶手椅方向完全偏振，且偏振率随光子能量的增加而减小。应变不仅改变吸收边，而且改变吸收偏振。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
Electronic and interfacial properties of 2D mxene/blue phosphorene heterostructures: impact of external strain for thermoelectric applications
本文通过第一性原理研究氧官能化MXene/蓝磷烯异质结构在应变下的电子与热电性质，发现应变可调控带隙和能带排列类型并显著提升热电功率因子与品质因数，为其在光电子和高温热电器件中的应用提供依据。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic resonance energy transfer with strained phosphorene
该研究分析单轴应变下黑磷/碳化硅界面附近量子发射体间的共振能量转移速率，发现其具有晶格方向依赖性且可被应变调控，揭示该各向异性是二维各向异性材料的普遍特征。
2025-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strain-tuning of spin anisotropy in single-layer phosphorene: insights from Elliott-Yafet and Dyakonov-Perel spin relaxation rates
本研究提出通过约1.2%锯齿向拉伸应变与垂直电场协同调控单层磷烯的外禀自旋–轨道耦合，实现Γ点附近持续自旋织构，并揭示高达10^5的自旋弛豫各向异性。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm oscillations in phosphorene quantum rings: mass anisotropy compensation by confinement potential
本文研究了静电场作用下磷烯单分子层量子环中电子基态的Aharonov-Bohm（AB）效应。磷烯有效质量的强各向异性抑制了圆环的基态振荡，这是因为环周围持续的电流循环被打断。禁闭势的椭圆变形可以补偿有效质量的各向异性，并产生具有AB周期性的基态宇称变换。此外，确定了特定的半轴比，使其光谱与圆形量子环和各向同性有效质量的光谱相同。我们确定了一个广义的角动量算子，它与连续哈密顿量的选择比的半轴，关闭避免交叉的能级相同的奇偶校验和自旋的状态。还讨论了双电子基态的基态振荡。
2022-04-11 cond-mat.mes-hall
Extrinsic Spin-Orbit Coupling and Spin Relaxation in Phosphorene
本文导出了一个描述单层黑磷分子在自旋轨道耦合和外加电场作用下导带的有效哈密顿量。包络函数近似以及对称性参数和Lowdin分区被用来获得非本征自旋轨道耦合。由此产生的自旋分裂出现在四阶微扰项，并被证明是线性的外部电场的大小和原子的自旋轨道耦合的强度，类似于Bychkov-Rashba表达式，但具有面内各向异性。各向异性取决于导带与能量相近和较远的其它带之间的耦合。传导电子的自旋弛豫，然后计算内的Dyakonov-Perel机制，其中动量散射随机化的自旋系综的极化。我们展示了各向异性费米轮廓和各向异性非本征自旋分裂对自旋弛豫时间各向异性的贡献。衬底中的散射中心被认为是具有屏蔽库仑势的带电杂质。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling electric and magnetic Purcell effects in phosphorene via strain engineering
本文研究单轴应变对磷烯衬底附近量子发射体自发辐射的调控，发现电与磁 Purcell 效应可从近完全抑制到增强超 1300%，并可用应变定制衰变路径。
2023-07-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Exciton in phosphorene: Strain, impurity, thickness and heterostructure
二维电子屏蔽效应是决定激子性质的重要因素，它决定了光电和光子器件的性能。考虑到$GW-$的Bethe-Salpeter形式中的电子-空穴相互作用，我们首先研究了原始磷烯的激子性质，并研究了应变和杂质覆盖的影响。计算结果表明，在这些系统中，各向异性的空间离域强烈束缚激子。进一步，我们提出了一个以各向异性激子质量和有效电子屏蔽为参数的简化类氢模型，相应的结果与现有的$GW-$ BSE计算结果非常吻合.然后用简化模型研究了少层异质结构磷烯中激子的重整化。载流子有效质量随着电子屏蔽的增加而变化，使这些系统中的激子束缚重正化。我们建立了本模型，其中的参数计算在计算成本较低的第一性原理计算，可以预测激子性质具有良好的精度为较大的二维系统，其中的多体$GW-$ BSE计算是不可能的。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall
Direction dependent thermal conductivity of monolayer phosphorene: parameterization of Stillinger-Weber potential and molecular dynamics study
一个Stillinger-Weber原子间相互作用势参数化磷烯。它很好地再现了晶体结构，结合能和声子色散的第一性原理计算预测。磷烯的热导率进一步探讨了平衡分子动力学模拟采用的潜在参数的最佳设置。在室温下，沿锯齿形和扶手椅方向的本征热导率分别为约152.7和33.0 W/mK，具有大的各向异性比为5。磷烯的热导率具有显着的方向依赖性，与以前的报道一致，主要是由于晶格动力学计算揭示的声子群速度的强各向异性和声子寿命的弱各向异性。此外，Z字形和扶手椅方向的有效声子平均自由程分别为141.4和43.4nm。
2015-05-26 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
Ultrafast anisotropic exciton transport in phosphorene
本研究结合微观多体理论与第一性原理计算，探究磷烯结构各向异性对激子光学、动力学及输运的影响，揭示长程交换相互作用对激子扩散各向异性的增强作用，为光电器件设计提供指导。
2025-09-02 cond-mat.mes-hall
2D SnS: a phosphorene analogue with strong in-plane electronic anisotropy
我们研究了二维SnS，磷烯的类似物，通过物理气相输运生长的各向异性电子性质。利用透射电子显微镜和偏振拉曼光谱，我们识别了生长的二维晶体的锯齿形和扶手椅方向。制作了具有交叉霍尔栅结构的二维SnS场效应晶体管。它们显示出重空穴掺杂（~10 $^{19}$ cm $^{-3}$）导电性，具有强的面内各向异性。在室温下，沿Z字形方向的迁移率超过20 cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，其可高达扶手椅方向的迁移率的1.7倍。这种强的各向异性，然后解释沿两个方向的有效质量比，并同意与以前的理论预测。依赖于温度的载流子密度被用来找出受体能级是~45 meV以上的价带最大值。该值与Sn空位的42 meV的计算缺陷水平相匹配，表明Sn缺陷是p型导电性的主要原因。
2016-12-28 cond-mat.mes-hall
Comparison of Optical Response from DFT Random Phase Approximation and Low-Energy Effective Model: Strained Phosphorene
材料的光学响应工程是一个需要微观精度和可靠的预测理论工具的范例。在这里，我们比较和对比的色散介电常数张量，使用低能量有效模型和密度泛函理论（DFT）。作为一种代表性的材料，磷受到应变被认为是。采用低能模型哈密顿量和格林函数电流-电流关联函数，我们计算了动态光电导率及其相关的介电常数张量。对于DFT方法，第一性原理计算利用一阶随机相位近似。我们的研究结果表明，虽然这两个模型是在低应变和低频率范围内的协议，复杂的功能与系统和光电子器件实现的基本物理特性，如带隙，Drude吸收响应，消失实部，吸收率和符号的介电常数在频率范围内显示显着的差异。我们的研究结果表明，广泛使用的DFT软件包中采用的随机相位近似应重新审视和改进，以便能够预测这些基本的电子特性的给定材料的信心。此外，采用这两种模型的介电常数的结果，我们发现磷烯可以在光电子器件中发挥的关键作用，以促进高度可编程的完美吸收的电磁波通过操纵化学势和施加应变，并说明如何可靠的预测给定材料的介电响应是至关重要的精确的设备设计。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Group theory for structural analysis and lattice vibrations in phosphorene systems
对与磷烯相关的二维元素体系进行群论分析，包括（i）石墨烯、硅烯、锗烯和锡烯，（ii）对层数的依赖性，（iii）两种堆积排列.从最对称的$D_{6h}^{1}$石墨烯空间群出发，发现结构具有群-子群关系，并且分析其晶格振动的不可约表示使得可以区分不同的同素异形体。该分析可用于研究应变的影响，理解结构相变，表征层数，晶体学取向和非线性现象。
2015-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Tuning of Third-Harmonic Generation in Monolayer Black Phosphorene
University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所）；Zhengzhou University（郑州大学）
基于紧束缚模型和半导体布洛赫方程，揭示了应变工程调控单层黑磷烯三次谐波产生的微观机制，发现面内压缩和面外拉伸应变增强THG并导致红移，而面内拉伸和面外压缩则抑制THG并导致蓝移，调谐效率遵循z>y>x顺序。
2026-06-08 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling and spin relaxation in phosphorene: Intrinsic versus extrinsic effects
用第一性原理计算研究了磷烯的自旋轨道和自旋弛豫性质。内在的自旋-轨道耦合诱导自旋混合的概率为$b^2 \approx 10^{-4}$，表现出大的各向异性，遵循磷烯的各向异性晶体结构。对于动量弛豫时间的实际值，固有（Elliott-Yafet）自旋弛豫时间为数百皮秒至纳秒。施加横向电场（模拟门控和衬底）在磷烯中产生非本征$C_{2v}$对称自旋轨道场，其激活D 'yakonov-Perel'自旋弛豫机制。结果表明，这种非本征自旋弛豫也有很强的各向异性，并可以支配的Elliott-Yafet一个足够强的电场。因此，磷基片上可以表现出一个有趣的相互作用的两个自旋弛豫机制，其各自的作用可以使用我们的结果破译。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall
Tuning electrical and optical anisotropy of a monolayer black phosphorus magnetic superlattice
从理论上研究了调制周期性垂直磁场对单层黑磷（磷烯）电子态和光吸收谱的影响。我们证明了不同的磷烯磁超晶格（PMS）取向可以产生不同的能谱，即，调谐固有电子各向异性。Rashba自旋轨道耦合（RSOC）将在该磷烯磁性超晶格中发展自旋分裂能量色散。各向异性的动量相关的载流子分布沿/垂直于磁条的证明，和这些奇异的属性，通过调整超晶格的几何形状，磁场和RSOC项（通过外部电场）的操纵系统地解决。相应地，我们在基态电子-空穴对跃迁速率谱和PMS取向依赖的各向异性光吸收谱中发现了亮-暗跃迁。这一特性为我们利用磁超晶格结构对磷烯的电子各向异性进行调制以及利用光学技术检测这种调制能力提供了一种可行的方法。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
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
Proximity induced Colossal Conductivity Modulation in Phosphorene
磷烯是一种单元素二维层状半导体材料，在纳米电子学和自旋电子学领域具有巨大的应用潜力。在这项工作中，我们研究了有机分子（苯）在紧密接近的磷纳米颗粒的效果。我们广泛的计算表明，作为分子吸附的结果，磷烯的半导体性质保持不受影响，而输运性质经历了剧烈的变化。在掺杂原子和外部应变的影响下，观察到电导率的巨大变化，最大增强> 1500%，这是以前没有观察到的。这种效应对于（i）系统尺寸的变化，（ii）掺杂剂的类型、位置和浓度以及（iii）外部应变的性质和大小是相当稳健的。此外，我们还演示了如何使用栅极电压来微调场效应晶体管（FET）结构中的增强电导率响应。我们的研究结果为基于磷的纳米电子学在传感、开关等应用中提供了新的方向，在这些应用中，更高水平的传导可以提供更好的分辨率、更高的开/关比和更高的能效。
2019-07-07 cond-mat.mes-hall
Optical absorption properties of few-layer phosphorene
在无规相位近似下，利用从头算密度泛函模拟和多体微扰理论研究了少层磷烯的光吸收和光透射。在双层磷烯中，价带到导带的光学跃迁沿扶手椅方向出现在约0.72 eV处，而沿Z字形方向不存在。这一现象与实验观察相一致。对少层磷烯的角分辨光吸收研究表明，在近掠入射光照射下，磷烯是透明的。此外，存在通过增加层数来增加吸收的一般趋势。我们的研究结果表明，双层磷烯表现出更大的吸光度相比，双层石墨烯在紫外区。此外，计算的双层MoS2的吸收的最大峰在可见光区，而双层石墨烯和磷烯是透明的。此外，还探讨了少层磷烯的集体电子激发。获得了一种光学模式（同相模式），它遵循低能\sqrt q依赖于所有结构，另一种是阻尼声学模式（异相模式）与线性色散的多层磷烯。在集体等离子体激元激发中，体现了少层磷烯的能带结构沿扶手椅和锯齿方向的各向异性。
2018-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic charged impurity-limited carrier mobility in monolayer phosphorene
原子级薄的2D材料中的室温载流子迁移率通常远低于由声子散射施加的本征极限，声子散射是由其环境中的远程带电杂质散射的结果。我们模拟了带电杂质限制的载流子迁移率$μ$在裸和封装的单层磷烯。我们发现一个显着的温度依赖性的载流子迁移率（$μ\propto T^{-γ}$），结果从温度变化的电荷屏蔽和随晶体取向。有效质量的各向异性导致各向异性载流子迁移率，扶手椅方向上的迁移率比Z字形方向上的迁移率大约大一个数量级。特别地，这种迁移率各向异性在低温和高载流子密度下增强。在用高- $κ$覆盖层封装的情况下，迁移率增加高达一个数量级，尽管其温度依赖性和各向异性降低。
2014-12-10 cond-mat.mes-hall
Tunable Magnetic Semiconductor Behavior Driven by Half-Filled One Dimensional Band in Zigzag Phosphorene Nanoribbons
通过密度泛函理论计算发现锯齿形磷烯纳米带具有反铁磁绝缘态。与其他一维系统相比，ZPNR的磁性表现出几个令人惊讶的特点：（i）磁矩在每个锯齿形边缘反平行排列;（ii）磁性能量相当稳定（约29 meV/磁离子），带隙很大（约0.7 eV）;（iii）适度的压缩应变将诱导磁性到磁性以及半导体到金属的转变。所有这些现象都是由于一种独特的机制而自然产生的，即半充满的一维带在π/2 α附近穿过费米能级引起的电子不稳定性。ZPNR独特的电子和磁性使其在纳米电子器件中具有巨大的应用潜力。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon modes in monolayer and double-layer black phosphorus under applied uniaxial strain
本文利用线弹性理论研究了在长波范围内，施加面内单轴应变对单层、双层和双层磷烯结构等离子体激元色散的影响。在低能量极限下，这些效应可以通过沿扶手椅和Z字形方向的各向异性能带的曲率变化来建模。我们推导出单轴应变下的等离子体激元模式的解析关系，并表明所施加的应变的方向是很重要的。此外，我们观察到沿扶手椅方向，等离子体色散随应变的变化是不同的，比沿锯齿形方向的变化大。利用两层磷烯系统的解析关系，我们发现层的应变依赖的取向因子可以被认为是一种手段来控制等离子体激元能量的变化。此外，我们的研究表明，等离子体激元集体模式更受影响时，应变相等地施加到层的情况下，其中应变不对称地施加到层。我们还计算了应变对双层磷烯结构中的拖曳电阻率的影响，并得到了等离子体激元激发的变化，由于施加的应变，是主要负责预测的结果。这一研究可以很容易地推广到其他各向异性二维材料。
2017-10-21 cond-mat.mes-hall
Electron optics in phosphorene pn junctions: Negative reflection and anti super-Klein tunneling
磷烯$pn$结中的弹道电子表现出类似光学的现象。磷烯是用紧束缚哈密顿量来模拟的，它描述了磷烯在低能量下的电子结构，其中电子在Z字形方向上表现为大质量狄拉克费米子，在正交扶手椅方向上表现为薛定谔电子。应用连续近似，我们导出了磷烯$pn$结中的电子光学定律。由于电子结构的各向异性，这些定律强烈依赖于结相对于子晶格的取向。负反射和异常反射观察倾斜的结，而典型的镜面反射被发现，只有当结是平行于锯齿形或扶手椅边缘。此外，全向全反射，称为反超克莱因隧道，观察到如果结是平行于扶手椅边缘。应用紧束缚模型的非平衡格林函数方法，对电流进行了数值计算。这两种方法的良好一致性证实了非典型的输运性质，它可以用于纳米器件中的电子流的准直和过滤，或切换其方向。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly anisotropic electronic transport properties of monolayer and bilayer phosphorene from first principles
从理论上研究了磷烯的本征载流子输运动力学。利用密度泛函理论的处理，低场迁移率和饱和速度的特点是在单层和双层结构中的电子和空穴。分析清楚地阐明了通过各向异性能带结构和载流子-声子散射率表现出的晶体取向依赖性。在单层中，在室温下，扶手椅方向上的空穴迁移率估计为Z字形方向上的大约5倍（460 cm $^2$ /Vs对90 cm $^2$ /Vs）。另一方面，双层输运表现出更适度的各向异性，具有显著更高的迁移率（分别为1610 cm $^2$ /Vs和760 cm $^2$ /Vs）。对导带电子的计算表明了相当的依赖性，而特征值通常较小约2倍。饱和速度的变化被认为是不太明显。凭借预期的优异性能和减小的各向异性，少层磷烯提供了一个有希望的机会，特别是在p型应用中。
2016-05-14 cond-mat.mes-hall
Probing the edge states in a zigzag phosphorene nanoribbon via RKKY exchange interaction
磷烯是磷原子的各向异性褶皱二维（$2$ D）六方晶格。锯齿形磷烯纳米颗粒（ZPNR）中的边缘模是准平坦的，与体相态完全隔离，这与其他六方晶格如石墨烯、硅烯等相比是独特的。我们从理论上研究了置于纳米颗粒上的两个磁性杂质之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）交换相互作用，并通过其行为提取平坦边缘态的特征。由于边缘态与体相完全分离，我们可以通过调整外部栅极电势，将通过RKKY相互作用的边缘模式贡献与体的边缘模式贡献隔离，相同的边缘。体诱导RKKY相互作用表现出非常平滑的振荡与两个杂质之间的距离，而边缘模式，它波动非常迅速。我们还探讨了拉伸应变的影响，在没有和存在的栅极电压，并揭示了RKKY相互作用强度可以在适当的掺杂下，当两个杂质是在体。
2018-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetothermoelectric transport properties in phosphorene
我们数值研究了磷烯在磁场和无序两种情况下的电输运和热电输运性质。量子化的霍尔电导率类似于传统的二维电子气，但所有的霍尔平台的位置向左移动，由于光谱的不对称性，与实验观察一致。热电电导率和能斯特信号表现出明显的各向异性，热电势接近各向同性。当在磷烯的顶层和底层之间施加偏压时，热电势和能斯特信号都增强，并且它们的峰值变大。
2018-02-02 cond-mat.mes-hall
Crystallographic Characterization of Black Phosphorene and Its Application in Nanostructures
二维材料领域的核心问题是当材料在纳米尺度上以不同的边缘几何形状图案化时，材料的行为如何。由于褶皱结构中固有的各向异性，黑色磷烯纳米结构可以具有更多种类的边缘几何形状。在这里，我们提出了一个全面的二维平面晶体学表征磷烯均匀的手征矢量（角），从中发现一种新的类型的边缘原子配置，斜坡边缘几何。磷烯纳米带（PNR）的斜坡边缘，像以前注意到锯齿形和斜扶手椅PNR，也拥有有趣的双重简并边缘状态。这三个边缘方向，加上没有边缘态的斜锯齿和扶手椅方向，将磷烯分成四个区域，每个区域的电子性质都不同。此外，对于沿任何可能方向切割的PNR，通过考虑结构中的z方向，其是否具有边缘状态取决于沿边缘的周期性类锯齿形态。此外，我们提出了一种基于PNR的z形均匀结，尺度为$\sim$ 100 nm，其中两个PNR电极之间的中心散射区域是具有各种边缘形貌的PNR段的磷烯量子点（PQD）。有趣的是，计算的结电导敏感地依赖于中心PQD边缘态，边缘态在费米能级附近呈现共振振荡平台，否则由于边缘态的缺失，电子输运受阻.值得注意的是，振荡峰的数量与沿着PQD边缘的电子数完全匹配，因为类电子边缘的离散能级提供了电子的传输通道。所得结果可推广到VA族二维材料，用于观察纳米结构的电子性质。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling effects in single-layer phosphorene
本文利用多轨道紧束缚模型推导有效 k.p 哈密顿量，系统研究了单层磷烯在 Γ 点和 S 点的 Rashba 与内禀自旋轨道耦合效应，并给出相关参数解析表达式，为后续电子与自旋输运研究提供基础。
2024-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb drag in anisotropic systems: a theoretical study on a double-layer phosphorene
利用玻尔兹曼输运理论，研究了具有高度各向异性抛物型能带结构的双层电子系统的库仑阻力特性。作为一个例子，我们考虑一个双层磷，我们应用我们的形式主义。这种方法，在原则上，可以调整为其他双层系统的抛物面能带结构。我们的计算表明，一层相对于另一层的旋转可以被认为是控制这种系统中的拖曳电阻率的一种方式。由于旋转，拖曳电阻率张量的非对角元素在任何温度下都具有非零值。此外，我们表明，各向异性拖曳电阻率是非常敏感的两个层之间的动量转移的方向，由于高度各向异性层间的电子-电子相互作用，也等离子体激元模式。特别是，通过改变温度，阻力各向异性比\r{ho} yy/ \r{ho} xx可高达~ 3。此外，我们的计算表明，包括在介电函数的局部场校正改变的结果显着。最后，我们研究了拖曳电阻率和它的各向异性比的各种参数，如层间分离，电子密度，短程相互作用和绝缘衬底/间隔的依赖关系。
2016-05-26 cond-mat.mes-hall
Anisotropic Stark shift, field-induced dissociation, and electroabsorption of excitons in phosphorene
我们计算结合能，斯塔克位移，电场诱导的解离速率，和Franz-Keldysh效应的激子在磷烯在各种介电环境。所有这三种效应都显示出对面内电场方向的显著依赖性，特别是在将电场从扶手椅旋转到Z字形轴时，解离速率降低了几个数量级。为了更好地理解数值离解率，我们推导出一个解析近似的各向异性率诱导的弱电场，从而推广了以前得到的结果为各向同性的二维半导体。这种近似是有效的，在弱场限制，通过比较它的准确率。各向异性也是明显的扶手椅和锯齿形组件的激子极化率张量，我们计算的五个最低的躺状态之间的巨大差异。正如预期的那样，我们还发现了更明显的斯塔克位移，无论是在扶手椅或锯齿形方向，这取决于所讨论的状态的对称性。最后，各向同性的相互作用势被证明是一个很好的近似更准确的各向异性的相互作用来自泊松方程，确认磷烯的各向异性在很大程度上是由于有效质量的方向依赖性。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anisotropic hybrid excitation modes in monolayer and double-layer phosphorene on polar substrates
研究了位于SiO2、h-BN和Al 2 O3等极性基底上的单层和双层磷烯体系中各向异性杂化等离子体激元-SO声子色散关系。我们利用RPA中的动态介电函数，考虑电子-电子相互作用和基底SO声子通过Frohlich相互作用产生的长程电场，计算了这些混合模。在长波长范围内，我们得到了混合等离子体激元-SO声子色散关系的解析表达式，它代表了这些模式的行为，类似于从损耗函数得到的模式。我们的结果表明，在等离子体SO声子模式的各向异性很强，而他们更强的沿轻质量方向在我们的异质结构。此外，我们还发现衬底的类型对耦合模的色散关系有很大的影响。此外，通过调节极性衬底上双层磷烯中层间的错位和分离，我们可以设计混合模式。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall
Plasmon-phonon-polaritons in encapsulated phosphorene
我们考虑了一个由掺杂的单层磷烯嵌入在两个六方氮化硼（hBN）板沿异质结构方向的系统。基于有限温度下的无规相位近似，计算了该混合系统的等离子体激元-极化激元和等离子体激元-声子-极化激元模的波矢方位角依赖关系。集体模表现出较强的各向异性和与极性介质声子模的强耦合，并且当等离子体激元进入带内电子-空穴连续区时，由于带内过程而产生朗道阻尼.我们的数值计算结果表明，等离子体激元模式是高度局限于表面沿锯齿形方向。由于强的电子-声子相互作用，在Reststrahlen带的声子色散也是角度相关的。这些结果也与我们计算的半经典模型的结果一致。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall
Piezoelectric control of the magnetic anisotropy via interface strain coupling in a composite multiferroic structure
本文从理论上研究了通过应变介导的磁电相互作用耦合的铁电/铁磁异质结构中的磁动力学。我们预测一个电场诱导的磁开关在垂直于磁晶易轴的平面，并追溯到这种效果的压电控制的磁弹性耦合。我们还研究了剩磁和电矫顽力。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modification of perpendicular magnetic anisotropy and domain wall velocity in Pt/Co/Pt by voltage-induced strain
通过经由压电换能器施加的应变，在Pt/Co（0.85-1.0 nm）/Pt薄膜中改变蠕变状态下的垂直磁各向异性K $_e$ $_f$ $_f$、磁化反转和场驱动畴壁速度。K $_e$ $_f$ $_f$，通过非常霍尔效应测量，通过面外拉伸应变ε $_z$ = 9 × 10-4降低10 kJ/m $^3$，与膜厚度无关，表明对磁致伸缩的主要体积贡献。相同的应变减少了2-4 Oe的矫顽场，并增加了30- 100%的宽场克尔显微镜测量的畴壁速度，观察到更厚的Co层的变化较大。我们考虑如何应变引起的变化的垂直磁各向异性可以修改的矫顽场和畴壁速度。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement of orbital asymmetry and strain in Co90Fe10/Ni multilayers and alloys: Origins of perpendicular anisotropy
我们利用宽带铁磁共振谱和X射线衍射研究了Co_（90）Fe_（10）/Ni多层膜中垂直各向异性的根本原因。通过仔细评估的光谱g因子，我们确定沿面外和面内方向的轨道矩。对于多层膜，我们发现轨道矩不对称性和垂直各向异性之间存在直接关系，这与Bruno的理论[P.Bruno，Phys. Rev. B，39，865（1989）]一致。系统的X射线衍射研究表明，在某些样品中存在高达0.7%的三角形应变。然而，我们发现应变和各向异性之间没有直接的相关性，表明各向异性不占主导地位的磁弹性效应。为了进一步研究界面结构对各向异性的影响，我们制备了一组等效合金试样。合金样品中的应变与多层样品中的应变相当;然而，合金样品中的轨道矩不对称性显示出非常不同的趋势，使我们能够隔离多层中的界面的影响。
2013-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-assisted magnetization reversal in Co/Ni multilayers with perpendicular magnetic anisotropy
由具有垂直磁各向异性的磁性薄膜与铁电基片结合而成的多功能材料代表了低功耗、快速、高密度自旋电子学的一种新途径。本文报道了在铁电PZT [Pb（Zr_xTi_1-x）O_3]基片上直接生长的饱和磁化强度和垂直各向异性可调的Co/Ni多层膜。高达+/-2 MV/m的电场使PZT膨胀0.1%，并在Co/Ni多层膜中产生至少0.02%的面内压缩。用电压改变应变可以使矫顽场降低30%以上。我们还表明，交替在平面内的拉伸和压缩应变（小于0.01%）可以用来传播磁畴壁。这种操纵高各向异性磁性薄膜的能力可以证明对于降低未来压控自旋电子器件中磁性元件的开关能量是有用的。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$k \cdot p$ theory for phosphorene: Effective g-factors, Landau levels, and excitons
磷烯是一种具有直接带隙的二维半导体材料，具有良好的电荷和自旋输运特性。磷烯的电子能带结构受晶格结构各向异性的强烈影响。我们描述了相关的导带和价带接近$Γ$点的四带和六带（自旋）$k \cdot p$模型，包括以前被忽视的带间自旋轨道耦合，这是必不可少的研究各向异性晶体。所有的$k \cdot p$参数通过稳健拟合{ \it ab initio}数据获得，通过考虑标称能带结构和接近$Γ$点的有效质量的$k$依赖性。包括带间自旋轨道耦合使我们能够确定沿扶手椅和锯齿形方向的偶极跃迁。带间耦合也是决定朗道能级的有效g因子和塞曼分裂的关键。我们预测的电子和空穴的g-因子校正的$\approx 0.03$由于磷烯，这是在现有的实验数据范围内的内在贡献。此外，我们调查激子效应，使用$k \cdot p$模型，并发现激子结合能（0.81 eV）和激子直径与实验和{ \it从头计算}为基础的计算。所提出的$k \cdot p$哈密顿量将有助于研究磷烯的磁性、自旋、输运、光学性质和多体效应。
2019-09-19 cond-mat.mes-hall
Strain tunability of perpendicular magnetic anisotropy in van der Waals ferromagnets VI3
具有高矫顽力的层状铁磁体在电子电路中的纳米级存储元件中具有特殊的应用，例如数据存储。因此，寻找新的硬铁磁体并有效地调节或提高磁性是当今层状磁体研究的热点。在这里，我们报告的应变调谐垂直磁各向异性范德华（vdW）铁磁体VI 3使用磁性圆二色性测量。对于未应变的薄片，M-H曲线显示具有垂直磁各向异性和大的矫顽力（在10 K时高达1.775 T）的矩形磁滞回线。在10 K下，当面内应变为2.9%时，材料的矫顽力最大可达2.6 T.我们的DFT计算表明，磁各向异性能（MAE）可以显着增加后，施加在平原拉伸应变，这有助于在VI 3薄片的磁性增强。同时，具有相似晶体结构的CrI 3的结晶度的应变可调谐性是有限的。其主要原因是与Cr ~（3+）相比，V ~（3+）在Ⅵ 6八面体中具有较强的自旋-轨道耦合。VI 3薄片的应变可调谐性突出了其集成到VDW异质结构中的潜力，为未来的纳米自旋电子器件和应用铺平了道路。
2022-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of magnetic anisotropy in (Ga,Mn)As by lithography-induced strain relaxation
我们获得控制的磁各向异性外延（Ga，Mn）As的各向异性应变弛豫图案化结构。使用复杂的X射线技术来表征结构中的应变。在层的图案化之前的磁各向异性（其示出沿[100]和[010]的双轴易轴）被在大弹性应变弛豫方向上的难轴和在保持赝晶条件的方向上的单轴易轴所取代。这种强的各向异性不能用形状各向异性来解释，而只能归因于晶格应变弛豫。在增加单轴应变各向异性的（Ga，Mn）As条纹，我们也观察到磁各向异性的增加。
2007-01-19 cond-mat.mes-hall
Tuning of Fermi Contour Anisotropy in GaAs (001) 2D Holes via Strain
我们演示了通过施加面内应变对对称GaAs（001）量子阱中二维（2D）空穴的费米轮廓各向异性的调谐。高迁移率空穴载流子的弹道输运使我们能够通过作为应变的函数的可伸缩性振荡来测量2D空穴的费米波矢量。我们的研究结果表明，少量的面内应变，在$10^{-4}$的顺序，可以引起显着的费米波矢各向异性高达3.3，相当于在一个抛物线带的质量各向异性为11。我们调整各向异性的方法\textit{in situ}提供了一个平台来研究各向异性对相互作用的2D系统中的分数量子霍尔效应和复合费米子等现象的作用。
2017-05-26 cond-mat.mes-hall
The effect of dynamical compressive and shear strain on magnetic anisotropy in low symmetry ferromagnetic film
飞秒激光脉冲激发金属膜时产生的动态应变可能成为一种通用工具，能够通过皮秒时间尺度上的逆磁致伸缩来控制薄膜和纳米结构的磁状态。在这里，我们探索了两种替代方法来操纵磁晶各向异性和激发磁化旋进的磁性金属合金galfenol（Fe，Ga）的低对称性薄膜，无论是通过注入皮秒应变脉冲从衬底或通过产生动态应变的复杂的时间分布的膜直接。在前一种情况下，我们实现了超快的磁化动力学激发单独的应变脉冲。在后一种情况下，光学产生的应变突然出现在薄膜中修改其磁晶各向异性，与热诱导的各向异性参数的变化竞争。我们证明，光学产生的应变仍然有效地发射磁化进动时，热诱导的各向异性参数的变化不会触发的进动了。我们强调，在这两种方法中，介导的进动激发的磁各向异性的超快变化依赖于混合，压缩和剪切，动态应变，这是由于低对称性的研究中的金属膜出现的字符。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall
Strain-induced Fermi contour anisotropy of GaAs 2D holes
我们测量了GaAs（311）A二维空穴中由正方形反点阵列引起的磁阻可伸缩性峰随面内应变的变化。这些数据直接探测了由于自旋-轨道相互作用和应变而分裂的两个自旋子带的费米轮廓的形状。实验结果与精确能带计算的预测定量一致，并揭示了大多数自旋子带具有严重扭曲的费米轮廓，其各向异性可以随应变而调整。
2008-01-20 cond-mat.mes-hall
Strain Engineering of Magnetoresistance and Magnetic Anisotropy in CrSBr
本研究通过聚合物基底热冷却传递压缩双轴应变，显著增强少层CrSBr的磁阻与磁各向异性（易轴方向增强两倍），奈耳温度小幅降约10K，第一性原理计算验证了层间交换耦合等的应变调控作用，为二维磁半导体在自旋电子学等领域的应用提供了关键调控手段。
2025-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Measurements and atomistic theory of electron $g$ factor anisotropy for phosphorus donors in strained silicon
本文报道了应变硅（sSi = Si/Si $_{1-x}$ Ge $_x$）环境中磷施主量子位的电子$g$因子各向异性（$| Δg |$ = $| g_{001} - g_{1 \bar 1 0} |$）的测量。进行了数百万原子紧束缚模拟，以了解作为$x$的函数的$| Δg |$的测量减少，这是由于界面相关的各向异性的减少。对于$x <$ 7\%，$| Δg |$的变化呈线性，可用$η_x x$描述，其中$η_x \approx$ 1.62 $\times$ 10 $^{-3}$。在$x$ = 20%时，测得的$| Δg |$为1.2 $\pm$ 0.04 $\times$ 10 $^{-3}$，与计算值1 $\times 10^{-3}$吻合较好。当应变和电场同时施加时，应变效应被预测对$| Δg |$起主导作用。我们的研究结果提供了有用的见解sSi：P自旋量子比特的自旋特性，更一般的自旋电子学和谷电子学研究领域的设备。
2018-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Strain-tunable magnetic anisotropy in monolayer CrCl$_3$, CrBr$_3$, and CrI$_3$
最近在二维（2D）CrI $_3$中观察到的内禀铁磁性与I的强自旋轨道耦合（SOC）引起的大的磁各向异性有关。磁各向异性能（MAE）定义了相对于晶格在特定方向上的磁化强度的稳定性，并且是纳米级应用的重要参数。在这项工作中，我们应用密度泛函理论研究的二维单层三卤化铬CrX $_3$（与X = Cl，Br，和I）的MAE的应变依赖性。详细计算了它们在双轴应变$\varepsilon$作用下的能量、原子结构和电子结构。结果表明，这三种化合物在基态（$\varepsilon$ =0）均表现出铁磁有序性，在施加压缩应变后，发生向反铁磁态的相变.与CrCl $_3$和CrBr $_3$不同，当施加拉伸应变时，CrI $_3$中的电子带隙增加。MAE还表现出应变依赖性的三卤化铬：它增加时，压缩应变施加在CrI $_3$，而在其他两种化合物中观察到相反的趋势。特别是当压缩应变为$\varepsilon$ = 5%时，CrI $_3$的MAE可提高47%.
2018-09-24 cond-mat.mes-hall
