Sexiphenyl on Cu(100): nc-AFM tip functionalization and identification
在扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）图像中获得的对比度是由尖端终止和对称性决定的。用单个金属原子、CO分子或有机物种官能化尖端已被证明提供高空间分辨率和对尖端-表面相互作用的了解。利用这一概念的主题是有机分子在表面的吸附。通过这项工作，我们的目标是促进不断增长的数据库的有机分子，允许分配分子内成像。利用低温扫描隧道显微镜（STM）和具有分子内分辨的非接触式原子力显微镜（AFM）研究了有机分子对六苯基（C36 H26，6P）在Cu（100）表面的吸附行为。在亚单层制度，我们发现一个平面和平坦的吸附与6P分子旋转10°的方向<010>。在这种构型中，六个苯环中的四个占据了表面上几乎相等的位置。6P分子进一步研究与CO官能化的提示，在比较的单原子金属和6P-终止的提示。我们还表明，当尖端用有机分子封端时，Hofmann等人Phys.Rev.B112（2014）066101引入的使用吸附的CO来表征尖端的程序是有用的。
2018-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Infrared Spectrum and STM images of Cyclohexene-2-Ethanamine: First Principle Investigation
本文从理论和实验两方面研究了环己烯-2-乙胺的结构。理论研究是基于第一原理技术密度泛函理论（DFT），使用平面波基组和超软赝势，而实验技术是红外（IR）光谱。在局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）框架下，对DFT的交换关联势进行了近似。该分子的振动性质由波数4000-400 $cm^{-1}$范围内的归属给出。用LDA和GGA得到了分子的稳定平衡结构。优化得到的几何结构用于计算振动性质和STM图像。理论和实验结果吻合得很好，特别是在NH基团的对称和非对称振动方面。
2007-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Plumbene on a magnetic substrate: a combined STM and DFT study
作为石墨烯的重质类似物，铅烯是一种具有强自旋轨道耦合效应的二维材料。利用扫描隧道显微镜（STM），我们观察到Pb在Ir（111）上的Fe单层上形成了一个扁平的蜂窝晶格。相反，在没有Fe层的情况下，发现Pb在Ir（111）上的c（2x4）结构，我们使用密度泛函理论（DFT）计算来合理化这些发现，并分析杂化对铅烯能带结构的影响。在未被占用的状态下的狄拉克锥的分裂的自旋轨道相互作用被清楚地观察到，而在被占领的状态下的独立的铅，我们发现一个带反转，导致形成一个拓扑非平凡的差距。通过与Fe层的强杂化介导的交换分裂驱动量子自旋霍尔到量子反常霍尔态跃迁。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Density Functional Theory and Deep-learning to Accelerate Data Analytics in Scanning Tunneling Microscopy
我们介绍了第一个系统的数据库，扫描隧道显微镜（STM）图像获得的密度泛函理论（DFT）的二维（2D）材料，使用Tersoff-Hamann方法计算。它目前包含716种可剥离2D材料的数据。讨论了二维材料的五种可能的布拉维晶格类型及其傅立叶变换的例子。在这项工作中产生的所有计算STM图像将在JARVIS-DFT网站上提供（https：//www.ctcms.nist.gov/JVASP.html）。我们发现所选材料的计算和实验STM图像之间的定性协议。作为该数据库的第一个示例应用，我们训练卷积神经网络（CNN）模型以从STM图像识别布拉维晶格。我们相信该模型可以帮助高通量的实验数据分析。这些计算STM图像可以直接帮助识别相位，分析实验STM图像中的缺陷和晶格畸变，以及被纳入自主实验工作流程。
2019-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Local detection of X-ray spectroscopies with an in-situ AFM
扫描探针显微镜（SPM）与X射线微束的原位结合为同步辐射技术的发展增添了新的可能性。在本文中，我们描述了一个免费的光学AFM/STM，可以直接安装在同步辐射终端站这样的组合实验。该仪器可用于AFM成像的调查样品或可用于检测光发射的电子与一个尖锐的STM样尖，从而导致本地测量的X射线吸收信号。或者，可以测量撞击尖端最尖锐部分的光子通量，以局部映射从样本衍射的光束图案。在本文中，我们最终提供了一些本地检测的XAS和衍射的例子。
2008-08-26 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Enhanced Atomic Precision Fabrication by Adsorption of Phosphine into Engineered Dangling Bonds on H-Si Using STM and DFT
使用扫描探针氢去钝化光刻技术的Si掺杂已被证明能够以纳米精度放置和定位少量P原子。几个研究小组现在已经利用这种能力来建造设备，这些设备表现出由其原子细节决定的所需量子行为。然而，仍然难以实现的是以100%的产率控制放置在选定位置的原子的精确数量的能力，从而限制了可实现的复杂性和完美程度。作为精确控制掺杂剂数量的重要一步，我们探索的P前体分子，膦，到原子上完美的悬挂键补丁故意不同的大小组成的3个相邻的硅二聚体沿二聚体行，2个相邻的二聚体，和1个单一的二聚体的吸附。使用低温扫描隧道显微镜，我们通过生成和比较模拟图像的目录来识别吸附产物，在选择的情况下探索吸附后的原子操作，并跟进将P掺入到衬底中。对于1-二聚体补丁，我们表明，操作的吸附物种导致单P掺入12的12次尝试。基于在这项研究中所作的观察，我们提出了这种1-二聚体补丁方法作为一个强大的方法，可用于制造设备，它是确保每个网站的兴趣正好有一个P原子。
2022-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Pt$_3$Zr(0001): A substrate for growing well-ordered ultrathin zirconia films by oxidation
我们用扫描隧道显微镜（STM）、俄歇电子显微镜（AES）和密度泛函理论（DFT）研究了Pt $_3$ Zr（0001）的表面。良好退火的合金表面显示出完美的长程化学有序。偶尔的畴界可能是由非化学计量引起的。Pt $_3$ Zr显示沿[0001]的ABAC堆叠; STM仅观察到A终止表面，与DFT结果一致，显示A终止的表面能较低。DFT进一步预测一个更强的向内松弛的表面Zr比Pt，尽管更大的原子尺寸的Zr。通过在400 $^\circ$ ℃下在$10^{-7}$ mbar O $_2$中氧化并在$\approx 800 ^\circ$ ℃下后退火获得封闭的ZrO $_2$膜。氧化物由O-Zr-O三层组成，相当于立方ZrO $_2$的萤石结构的（111）三层，但横向收缩。氧化物形成$(\sqrt{19} \times \sqrt{19})$ R23 $^\circ$超结构。基底的第一个单层由Pt组成并收缩，类似于纯Pt（111）的亚稳态重构。DFT计算表明，氧化物三层结合相当弱的衬底。尽管O-封端的氧化物，键合到基板上主要发生通过Zr原子的氧化物，强烈向下弯曲的Pt基板原子，如果靠近Pt的位置。根据DFT，氧化物具有带隙; STM表明导带最小值位于$E_\mathrm{F}$之上的$\approx 2.3$ eV处。
2018-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Reconstruction-Dependent Imaging, Reactivity and Local Reduction of the CeO$_2$(100) surface
Osaka University（大阪大学）；National Institute for Materials Science (NIMS)（物质材料研究机构）
该研究结合扫描探针显微实验与第一性原理建模，揭示CeO₂(100)两种表面重构的原子尺度反应性，明确STM对不同重构表面还原状态的敏感性差异，建立了相关实验-理论框架。
2026-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
DFT study of Pt-induced Ge(001) reconstructions
沉积在Ge（001）表面的Pt自发形成纳米线阵列。这些纳米线是化学稳定的，可以是数百个原子长。纳米线仅出现在重建的Pt-Ge表面上，其中它们填充表面上的二聚体行之间的槽。纳米线和底层衬底之间的这种独特连接使得对后者的透彻理解对于理解纳米线的生长是必要的。在本文中，我们研究可能的表面重建含有0.25和0.5的单层铂。计算的STM图像的表面重建的实验STM图像的比较表明，Pt原子位于顶层，创建一个结构与行的交替Pt-Ge和Ge-Ge二聚体在c（4x 2）的安排。我们的结果还表明，第二层或第三层中的Pt原子不能对实验观察到的STM图像负责。
2011-02-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Decoupling of graphene from Ni(111) via oxygen intercalation
结合表面科学技术（STM，XPS，ARPES）和密度泛函理论计算，研究了石墨烯与Ni（111）的氧嵌入脱耦。发现在石墨烯和铁磁（FM）Ni之间的界面处形成反铁磁（AFM）NiO层，其中石墨烯保护下面的AFM/FM三明治系统。发现石墨烯在该系统中是完全解耦的，并且通过电荷转移强烈掺杂$p$，其中狄拉克点的位置为$(0.69\pm0.02)$ eV高于费米能级。我们的理论分析证实了所有的实验结果，也解决了石墨烯和AFM NiO之间的界面特性。
2017-02-08 cond-mat.mtrl-sci
New fabrication technique for highly sensitive qPlus sensor with well-defined spring constant
介绍了一种用于原子力显微镜（AFM）的高灵敏度qPlus传感器的制作新技术。聚焦离子束用于切割，然后焊接到裸石英音叉上的尖锐的微尖从电化学蚀刻钨丝。所得到的qPlus传感器表现出高谐振频率和品质因数，允许增加力梯度灵敏度。它的弹性常数可以被精确地确定，这允许精确的定量AFM测量。该传感器被证明是非常稳定的，可以进行通常的UHV尖端清洗，包括电子束和场蒸发，以及在原位STM尖端处理。初步结果与STM和AFM原子分辨率成像在硅$Si(111)-7\times 7$表面的$4.5\,K$。
2015-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The chemisorption thermodynamics of O$_2$ and H$_2$O on AFM UO$_2$ surfaces unraveled by DFT+U-D3 study
本研究通过DFT+U-D3计算提出1k AFM表面模型，揭示O₂和H₂O在UO₂不同表面的化学吸附热力学与机制，结合原子热力学获吸附相图，为核燃料储存及铀腐蚀研究提供理论基础。
2025-02-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Site dependency of the magnetism for Mn adsorption on MgO/Ag(001): a combined DFT$+U$ and STM investigation
低温下过渡金属原子与金属衬底绝缘界面上的电子和磁性结构的理论和实验研究是相当具有挑战性的。在本文中，我们显示了一个密度泛函理论加Hubbard $U$为基础的协议，研究了三个对称允许的吸收位点，即在O，空心（两个Mg和两个O之间）和Mg上MgO（001）的Mn吸附原子。我们在MgO下面添加了足够厚的（块状）金属Ag板，用于忠实地复制扫描隧道显微镜（STM）实验。我们的研究表明，要确定最稳定的结合位点，我们需要从密度泛函理论（DFT）计算得到一个Hubbard $U$值，我们的结果与STM实验结果一致。我们计算的Hubbard $U$值的三个吸附原子的网站是不同的。当Mn位于O上时，其保留2.4 $μ_B$自旋矩，接近其原子自旋矩。然而，当Mn位于其他吸附原子位置时，自旋矩减小。利用原子投影态密度，我们发现Mn在O原子上的\textit{d}轨道之间表现出很窄的晶场分裂，而在其它吸附原子上Mn的\textit{d}轨道则表现出明显的晶场分裂。我们计算电荷和自旋密度，并显示电荷和自旋密度的垂直和水平传播的网站之间的变化很大。Mg上的Mn显示出一个不寻常的特征，即Mn推动下面的Mg，使Mn几何形状与四个氧原子共面。此外，我们解释了自旋泄漏到Ag层的原因。MgO/Ag上的Mn在STM中没有显示出任何自旋翻转行为，这是一种不寻常的现象，我们使用基于第一原理的方法来解释这一独特的观察结果。
2020-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High-throughput screening of Half-antiperovskites with a stacked kagome lattice
半反钙钛矿（HAP）是一类由堆叠的可果美晶格组成的材料，因此具有奇异的磁性和电子态。我们进行高通量计算的基础上的密度泛函理论（DFT）和原子自旋动力学（ASD）模拟预测稳定的磁性HAPs M $_3$ X $_2$ Z $_2$（M = Cr，Mn，Fe，Co和Ni; X是从Li到Bi的元素之一，除了稀有气体和4 $f$稀土金属; Z = S，Se和Te），与结晶和机械稳定性评估。此外，磁基态是通过利用DFT计算结合ASD模拟得到的。原子力显微镜kagome晶格中存在的自旋阻挫表现为面内FM和AFM耦合的竞争行为。对于总数为930 HAP组合物考虑，我们已经发现了23个化合物，稳定在非共线反铁磁（AFM）状态和11个化合物，具有铁磁（FM）秩序。
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Atomic and Electronic Structure of Si Dangling Bonds in Quasi-Free-Standing Monolayer Graphene
在准自立单层石墨烯（QFMLG）的界面处没有H终止的Si悬挂键是已知的散射中心，其可以严重影响载流子迁移率。在这份报告中，我们研究的原子和电子结构的Si悬挂键QFMLG使用低温扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS），原子力显微镜（AFM），和密度泛函理论（DFT）计算。利用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）在平台上观察到两种不同对比度的缺陷。它们的STM对比度随偏置电压而变化。在STS中，它们在不同的能量1.1和1.4 eV处显示出特征峰。与DFT计算的比较表明，它们分别对应于3和4 Si悬挂键的簇。这些结果的优化石墨烯合成的相关性进行了讨论。
2017-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the magnetism of the top-layer FeAs on BaFe$_{2}$As$_{2}$(001): First-principles study
用第一性原理电子结构计算方法研究了BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）表面的磁性.我们发现，对于As终止表面的磁性基态的顶层FeAs是在交错的二聚体反铁磁（AFM）秩序，而Ba终止表面的共线（单条纹）AFM秩序是最稳定的。当Ba或K原子覆盖到As表面时，计算得到的BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）上顶层FeAs的原子力显微镜能级差减小，表明自旋涨落增强.为了确定新的交错的二聚体AFM秩序的终止，我们模拟了扫描隧道显微镜（STM）图像为这个状态，它显示了不同的$\sqrt{2}\times\sqrt{2}$图案的情况下，半钡覆盖。我们的研究结果表明：（1）表面掺杂可以有效地调节BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）上顶层FeAs的磁性;（2）表面终止和顶层FeAs中的原子力显微镜有序度都可以影响BaFe $_{2}$ As $_{2}$（001）的STM图像。
2017-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ni-doped epitaxial graphene monolayer on the Ni(111) surface
以丙烯为原料在Ni（111）表面合成了镍掺杂石墨烯，并利用扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）对其进行了研究。已经确定，镍中心是在通过化学气相沉积（CVD）和程序升温生长（TPG）在Ni（111）表面上合成石墨烯期间形成的;显然，它们总是存在于在Ni（111）上合成的石墨烯中。在STM图像中观察到的中心作为单缺陷或缺陷链，并通过DFT计算确定为碳双空位中的Ni原子。这些镍原子带正电荷，可能对单原子催化有意义。结合的Ni原子在从衬底脱离之后应当保留在石墨烯中，因为它们与石墨烯中的碳原子的结合比与衬底镍原子的结合更强。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Jahn-Teller distortion induced magnetic phase transition in cubic BaFeO$_{3}$
采用密度泛函理论（DFT）的局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）关联泛函，研究了立方BaFeO $_{3}$在铁磁（FM）和反铁磁（AFM）态下的电子和磁性结构.我们的LDA/GGA和LDA $+U$ /GGA $+U$计算结果表明立方BFO具有FM基态，与最近的实验结果一致.两种类型的Jahn-Teller（JT）失真，表示为JT 1和JT 2，被认为是。我们发现FM亚铁磁（FM）和FM AFM磁相变n在JT 1和JT 2型的扭曲，分别。与FM-AFM过渡相比，FM-AFM过渡需要更大的应变。密度泛函$+U$计算还表明，磁矩显着减少，在大应变，由于强烈的重叠之间的Fe和O原子。这些转变的起源进行了讨论，在双交换和超交换相互作用之间的竞争。因此，氧和Fe的位移负责的磁相变和磁矩的减少。
2013-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Fe Nanoclusters on the Ge(001) Surface Studied by Scanning Tunneling Microscopy, Density Functional Theory Calculations and X-Ray Magnetic Circular Dichroism
利用低温扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）计算研究了Fe纳米团簇在Ge（001）表面的生长. STM结果表明，Fe在Ge（001）表面成核，形成尺寸均匀的有序纳米团簇。根据制备条件，观察到两种类型的纳米团簇，其在纳米团簇内具有四个或十六个Fe原子。DFT计算证实了这一结果。在420 K下退火的纳米团簇导致形成纳米排结构，由于在这样的温度下的团簇迁移率。通过X射线磁性圆二色性测量，在Ge（001）表面形成的Fe纳米团簇和纳米线结构显示出超顺磁性行为。
2016-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Noninvasive Embedding of Single Co Atoms in Ge(111)2x1 Surfaces
我们报告了基于扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）的Ge（111）2x 1表面Co原子的联合研究。当沉积在冷表面上时，单个Co原子在原子级平坦区域上具有有限的扩散率，并且显然仅驻留在上部π键合的链排的顶部上。电压依赖的STM成像揭示了一个高度各向异性的电子扰动的Ge表面周围的这些Co原子和明显的一维限制沿π键合链。密度泛函理论计算表明，Co原子实际上是嵌入在Ge表面的，它们在第3层和第4层Ge原子层之间的大的7元Ge环中占据准静止位置。Co原子克服穿透Ge表面的势垒所需的能量由沉积过程产生的动能提供。密度泛函理论计算进一步证明了嵌入的Co原子形成四个共价Co-Ge键，导致Co 4+价态和3d 5电子构型。计算的STM图像与实验的原子分辨率STM图像的宽范围内施加的隧穿电压是完全一致的。
2012-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
PBr3 Adsorption and Dissociation on the Si(100) Surface
本研究通过STM和DFT发现PBr3在Si(100)表面室温下完全解离为P和Br原子，退火后磷掺入硅中，为通过卤素掩模实现单个磷原子插入硅提供了依据。
2025-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Water Adsorption at the Tetrahedral Titania Surface Layer of SrTiO$_3$(110)-(4$\times$1)
水与氧化物表面的相互作用对于基础科学和应用都具有极大的兴趣。我们提出了一个相结合的理论[密度泛函理论（DFT）]和实验[扫描隧道显微镜（STM），光电子能谱（PES）]研究水与二维二氧化钛覆盖层，终止SrTiO $_3$（110）-（4 $\times$ 1）表面和TiO $_4$四面体组成的相互作用。STM、芯能级和价带能谱表明，H $_2$ O在室温下既不吸附也不解离在化学计量比表面，而在氧空位处解离.这与DFT计算结果一致，DFT计算结果表明，化学计量和还原表面上的水解离能垒分别为1.7和0.9 eV。我们建议，水弱吸附在二维，四面体协调覆盖层。
2013-11-21 cond-mat.mtrl-sci
STM study of single phosphorus incorporation into silicon by heating PBr3 on Si(100)
Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普罗霍洛夫普通物理研究所）；HSE University（高等经济大学）
研究通过STM结合DFT，揭示了PBr3在Si(100)表面解离后，磷原子加热时与硅原子交换形成络合物的单原子掺杂机制，为精确单原子掺杂提供了原子级基础。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice Reconstruction and Orbital Hybridization Suppress Magnetism in TaCo$_2$Te$_2$
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；Synchrotron SOLEIL（SOLEIL同步辐射中心）；Aalto University（阿尔托大学）
通过STM/STS、nc-AFM、ARPES和DFT研究，发现TaCo$_2$Te$_2$中晶格重构导致电子对称性从六角变为四方，并通过增强轨道杂化稳定非磁基态，抑制了未重构结构中的磁性不稳定性。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Susbtrate-Induced Stabilization and Reconstruction of Zigzag Edges in Graphene Nanoislands on Ni(111)
我们结合扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）的实验观察，揭示了Ni（111）上石墨烯最稳定的边缘结构以及堆叠驱动的激活和抑制边缘重构的作用。根据最外层碳原子相对于中空和顶部Ni位点的位置，锯齿形边缘具有非常不同的能量。三角形石墨烯纳米岛仅由更稳定的锯齿形中空边缘约束。在六边形纳米岛中，其被几何形状约束为沿着其周边交替的锯齿形中空和锯齿形顶部边缘，只有中空边缘是稳定的，而顶部边缘自发地重建成（57）五边形-七边形结构。原子分辨的STM图像与石墨烯和Ni位点的顶面-fcc或顶面-hcp外延堆叠一致，其中前者受到DFT的青睐。最后，我们发现，有一个一对一的关系之间的边缘类型，石墨烯堆叠，和取向的石墨烯岛。
2015-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Decagonal Sn clathrate on $d$-Al-Ni-Co
利用扫描隧道显微镜（STM）、低能电子衍射和密度泛函理论（DFT）研究了Sn薄膜在$d$ -Al-Ni-Co上的十次准周期有序结构。有趣的是，在165 $\pm$ 10 K下生长的10 nm厚的薄膜中，十边形结构的相关性得到部分保留。STM在亚单层厚度下发现的“Sn白花”形核中心被认为是具有低吸附能的十角笼形结构的有效补丁。由于在笼形结构中的Sn十二面体柱和在$d$ -Al-Ni-Co表面的五边形基序之间的优异的晶格匹配（在1%以内），界面能有利于笼形物而不是竞争的Sn结晶形式。DFT研究的Sn/Al-Ni-Co复合物模型显示出良好的机械稳定性，如所示的工作，从Al-Ni-Co板的分离Sn的笼形物的自分离能。R $_2$ T $_4$笼形物近似物的弛豫表面末端与从单层到最厚Sn膜的STM图像中观察到的图案具有自相似性对应。
2022-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of the Scanning Tunneling Microscopy Images of the Charge Density Wave Phase in Quasi-one-dimensional Rb0.3MoO3
蓝青铜RbMoO_3的CDW相的STM实验图像已成功地解释的第一性原理DFT计算的基础上。虽然费米能级附近的态密度强烈地集中在三种类型的钼原子Mo-II和Mo-III中的两种中，但STM测量主要探测与Mo-IO 6八面体相关的表面最上面的O原子的贡献。此外，它被发现，Rb原子的表面浓度起着关键作用，在确定的表面嵌套矢量，从而CDW调制的周期性。显著的实验不均匀性的b* 表面组件的波矢量的调制，探测STM，报告。计算的表面嵌套矢量的变化与观察到的实验不均匀性是一致的。
2006-06-27 cond-mat.mtrl-sci
CuTe chains on Cu(111) by deposition of 1/3 ML Te: atomic and electronic structure
采用低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜和能谱（STM/STS）、角分辨单光子和双光子光电子能谱学（ARPES /AR-2 PPE）和密度泛函理论（DFT）等方法，研究了1/3单层（ML）Te在Cu（111）表面沉积后的表面原子和电子结构.与文献中的当前状态相反，Te不产生二维表面合金，而是在$\left(2\sqrt{3} \times \sqrt{3}\right)\textrm{R30}^\circ$超结构中形成Cu $_2$ Te $_2$吸附物链。我们建立了一个高精度的LEED-IV结构分析与Pendry $R$因子的$R = 0.099$和证实DFT和STM的结果。表面相的电子结构由费米能$E_F$处的各向异性向下分散态和$E-E_F = + 1.43\,\textrm{eV}$处的更各向同性向上分散的未占据态主导。这两种状态与投影能带结构的体态共存，因此是表面共振。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Building the Chessboard-like Supramolecular Structure on Au (111) Surfaces
利用扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）研究了蒽衍生物3（5）-（9-蒽基）吡唑（ANP）在Au（111）表面的自组装行为.在Au（111）衬底上发现了由ANP分子组成的棋盘状网络结构。我们的STM结果和DFT计算表明，棋盘状网络的形成源于一个基本的晶胞，一个四聚体结构，这是由四个ANP分子通过C-H-N氢键连接。每个四聚体内部的氢键和分子吸附相互作用在为形成超分子网络提供驱动力方面是至关重要的。
2013-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mott metal-insulator transition from steady-state density functional theory
我们提出了一个计算有效的方法来获得的光谱函数的整体系统的稳态密度泛函理论（i-DFT）的框架内使用理想化的扫描隧道显微镜（STM）的设置。我们计算通过STM尖端的电流，然后从有限偏置微分电导中提取光谱函数。虚构的非相互作用系统的i-DFT功能的交换相关（xc）的贡献，以保证相同的电流在真正的相互作用系统的偏置。精确的xc偏置的属性，建立使用费米液体理论，并随后实施构建近似的哈伯德模型。我们表明，两种不同的晶格结构的金属-绝缘体过渡被捕获的i-DFT。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ground-state properties of the narrowest zigzag graphene nanoribbon from quantum Monte Carlo and comparison with density functional theory
利用量子MonteCarlo（QMC）第一性原理计算方法，研究了具有无限线性并苯结构的锯齿形石墨烯纳米颗粒的基态性质.我们表明，这个准一维系统是相关的，其基态是由本地化的$π$电子的自旋是反铁磁（AFM）有序。QMC预测的AFM稳定能（36（3）meV/碳原子）和绝对磁化强度（1.13（1）$μ_\textrm{B}$/晶胞）是相当大的，它们表明反铁磁相关在室温以上仍然存在。这些值可以在一定程度上再现的密度泛函理论（DFT）只有假设强相互作用，无论是在DFT+U框架内或使用混合泛函。基于我们的QMC结果，我们然后提供适合于这类系统的DFT+U中的Hubbard排斥强度。
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topographic and electronic contrast of the graphene moiré on Ir(111) probed by scanning tunneling microscopy and non-contact atomic force microscopy
由于石墨烯和下面的金属表面之间的晶格失配，在过渡金属表面上生长的外延石墨烯通常表现出莫尔图案。我们使用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）实验来探测Ir（111）表面上石墨烯莫尔条纹的电子和形貌对比度。虽然STM形貌的影响，接近费米能量和本地隧道势垒高度的状态的局部密度，AFM是能够产生的“真正的”表面形貌，一旦从尖端和衬底之间的范德华力（VDW）相互作用所产生的背景力被考虑在内。我们观察到35 $\pm$ 10 μ m的莫尔条纹，其中石墨烯-Ir（111）距离在石墨烯蜂窝位于下面的铱原子顶部的区域中最小，而在fcc或hcp三重中空位点上较大。
2011-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of anti-ferromagnetic ordering and electron correlation on the electronic structure of MnTiO$_3$
本研究结合光电子能谱与多种DFT相关理论方法，探究了MnTiO$_3$的电子结构，证实电子关联与磁有序的重要作用，证明DFT+DMFT可准确描述其顺磁和反铁磁相的电子结构。
2024-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A polymorphous band structure model of gapping in the anti-ferromagnetic and paramagnetic phases of the Mott insulators MnO, FeO, CoO, and NiO
用普通的单行列式密度泛函理论方法对经典NaCl结构莫特绝缘体MnO、FeO、CoO和NiO的反铁磁（AFM）和顺磁（PM）相的能带结构进行了描述.正如以前的作者所指出的，有序的AFM相已经在能带理论中显示出显着的带隙。然而，对于无序的PM相，常用的能带模型一直假设宏观观察到的平均NaCl结构，其中所有过渡金属位点被迫为单态等价的（单态描述）;对于PM相，这迫使在原子的基础上为零力矩，从而产生无间隙的PM状态，与实验尖锐冲突。相反，我们允许更大的NaCl型超晶胞，其中每个TM位点可以具有不同的局部成键和自旋环境（多态描述），从而获得几何灵活性，以降低总能量并打破d轨道的对称性。不同的本地自旋和键合环境的分布的存在允许大的现场磁矩自发地在DFT+U计算中发展，从而导致在经典的莫特绝缘体MnO、FeO、CoO和NiO的AFM、FM和PM相中的显著（1-3 eV）带隙。我们适应的自旋无序的配置在PM阶段的“特殊的准随机结构”，从而超胞近似代表最好的随机配置平均为有限的超胞的一个给定的晶格对称性的构造。因此，避免了单态描述的无序磁相允许甚至普通DFT+U，它代表了N电子系统与单行列式波函数，描述的间隙不仅在AFM阶段，而且在PM阶段的MnO，FeO，CoO，和NiO。
2017-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Sub-atomic electronic feature from dynamic motion of Si dimer defects in bismuth nanolines on Si(001)
扫描隧道显微镜（STM）揭示了在Si（001）上自组装的无缺陷铋纳米线的不寻常的尖锐特征。它们在正偏压下表现为垂直于铋纳米线的亚原子细线，在负偏压下表现为原子大小的珠子。密度泛函理论（DFT）模拟表明，这些特征可以归因于在纳米线中取代Bi二聚体的屈曲Si二聚体，其中尖锐特征是这些二聚体在扫描期间翻转的违反直觉的签名。STM数据和DFT模拟之间的完美对应，突出了我们对复杂Bi-Si（001）Haiku系统的详细理解。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
DFT Studies of Adsorption of Benzoic Acid on the Rutile (110) Surface: Modes and Patterns
利用维也纳从头计算模拟软件包（VASP），研究了苯甲酸在金红石（110）表面的吸附，包括未重构和（1x 2）重构的金红石，在饱和覆盖度下，每两个相邻的五配位Ti 5c位置上有一个苯甲酸盐.为了研究氢键和范德华力对不同吸附质覆盖层超结构相对稳定性的影响，采用局域密度近似（LDA）、广义梯度近似（GGA）和DFT-D2方法进行了研究.通过计算发现，虽然优化结构与实验结果符合较好，但不同覆盖层结构的相对能量稳定性与实验结果存在一定差异。在GGA计算中，涉及沿（001）方向排列的苯环的覆盖层结构被证明比垂直于它排列的那些更稳定，无论苯甲酸酯是在（1x 1）-未重构表面上还是在（1x 2）-重构表面上以（1x 1）或（1x 2）对称排列。这与使用STM的实验研究相反，STM的观察结果显示，当吸附在（1x 2）重构表面上时，苯环的构型沿（110）方向排列。
2014-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Quasiperiodic gallium adlayer on i-Al-Pd-Mn
本研究结合实验表征与理论计算，证实i-Al-Pd-Mn表面可形成准周期镓吸附层，解析了三类准周期基元的原子结构与吸附机制，为低维准晶材料的构筑提供了实验与理论依据。
2023-12-19 cond-mat.mtrl-sci
The Structure and Local Variations of the Graphene Moiré on Ir(111)
利用动态低能电子衍射仪（LEED-I（V））和非接触原子力显微镜（AFM）研究了在铱（111）衬底上外延生长的石墨烯的无公度莫尔结构。我们的LEED-I（V）结果给出了表面单胞中所有原子的平均位置，并与用密度泛函理论（DFT）得到的结构定性一致。AFM实验揭示了莫尔结构的局部变化：在42和56 pm之间的几个莫尔晶胞上，折射率平滑地变化。我们将这些变化归因于莫尔对称位点和底层基底之间的不同注册表。我们还观察到孤立的异常值，其中莫尔条纹顶部位置可以被额外的10 pm抵消。这项研究表明，原子力显微镜成像可用于直接产生的局部表面形貌与pm精度，即使在不相称的2D结构与不同的化学反应。
2013-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Origin of Chiral Charge Density Wave in TiSe2
本研究结合STM和DFT计算，揭示了TiSe2中手性电荷密度波源于Se-Ti键畸变的螺旋性及层间平移，该结构打破反演与反射对称性，能量低于传统非手性模型，为层状材料的CDW手性提供了原子级理解。
2024-01-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Co atoms on Bi$_{2}$Se$_{3}$ revealing a coverage dependent spin reorientation transition
我们通过扫描隧道显微镜和光谱[STM/STS]、X射线吸收光谱[XAS]、X射线磁二色性[XMCD]和密度泛函理论[DFT]计算研究了Bi $_{2}$ Se $_{3}$上的Co纳米结构。在单吸附原子制度，我们发现两个不同的吸附位点的STM。我们的计算表明，这些是fcc和hcp的衬底空心网站。STS示出了一个明显的峰，只有一个物种的钴吸附原子表明不同的电子性质的两种类型。这些都解释了我们的DFT计算的基础上，通过不同的杂交基板。使用XMCD，我们发现一个覆盖依赖于自旋重取向过渡从易平面到出平面。我们认为集群是这种观察的主要原因。
2013-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of CO on the Ca3Ru2O7(001) surface
利用低温扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）研究了CO分子在Ca3Ru2O7（001）表面的吸附. Ca3Ru2O7可以容易地沿着（001）面裂开，产生光滑的CaO封端的表面。STM显示出一种特征性的图案，由RuO $_6$八面体的倾斜引起的明暗交替的条纹。在78 K时，CO吸附在沟道边缘的顶面O处，预测结合能为$E_{ads} = -0.85$ eV。在室温下退火后，CO与顶端O形成强键（$E_{ads}= -2.04$ eV），并且所产生的羧酸盐取代了先前的表面O。这种羧酸盐可以通过用+2.7V的高样品偏压扫描表面来分解，恢复原始表面。
2018-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Semimetal-to-semiconductor transition and charge-density-wave melting in $1T$-TiSe$_{2-x}$S$_x$ single crystals
过渡金属二硫属化物$1T$-TiSe $_2$是一种准二维层状材料，在临界温度T $_{c}\approx 200$ K下具有朝向相称电荷密度波（CDW）的相变。CDW不稳定性的起源与正常态的半金属或半导体性质之间的关系，即，与非重建费米表面拓扑，仍然难以捉摸。结合角分辨光电子能谱（ARPES）、扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）计算，我们研究了$1T$ -TiSe $_{2-x}$ S $_x$单晶.使用STM，我们首先表明，长程相位相干CDW状态是稳定的，对浓度至少高达$x=0.34$的S取代。然后，ARPES测量揭示了一个缓慢的，但连续的减少之间的重叠的电子和空穴（$e$ - $h$）带的半金属正常状态以及再现的DFT和相关的CDW序参数和$T_c$的轻微减少。我们的DFT计算进一步预测在较高的临界S浓度$x_c$ =0.9 $\pm$ 0.1，这与STM测量的TiSeS中的熔融CDW状态相一致的正常状态的半金属到半导体的转变。最后，我们合理化的$x$ -依赖的$e$ - $h$带重叠的等价取代引起的竞争化学压力和电荷本地化效应。我们的研究强调了$e$-$h$带重叠对CDW不稳定性的关键作用.
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Long-range interactions between substitutional nitrogen dopants in graphene: electronic properties calculations
石墨烯作为一种真正的二维晶体，具有特殊的性质。特别地，石墨烯中的点状缺陷可能具有长范围的影响。这种特殊性的问题的有效性，使用一个超级细胞的几何形状，试图探索一个孤立的缺陷的属性。尽管如此，这种方法经常用于从头计算电子结构计算。这种方法如何收敛于超级原胞的大小通常不会解决，原因很明显，就是要将计算负载保持在可承受的水平。本论文研究了石墨烯的取代氮掺杂问题。DFT计算已经进行了9x9和10x10的超级细胞。虽然这些计算对应的N浓度相差约10%，发现缺陷上和周围的局部态密度显着依赖于超晶胞的大小。拟合DFT结果的紧束缚哈密顿量使得有可能探索的替代N原子的随机分布的影响，在有限浓度的情况下，并接近孤立的杂质的情况下，当浓度为零。紧束缚哈密顿量被用来计算孤立的N原子周围的石墨烯的STM图像。还计算了掺杂有0.5%浓度氮的石墨烯的STM图像。结果进行了讨论，在最近的实验数据和计算的结论扩展到其他点缺陷的石墨烯。
2012-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent degradation and optical access in epitaxial 2H-MoTe2 protected by metallic capping layers
University of Lodz（罗兹大学）；University of Warsaw（华沙大学）；Military University of Technology（军事理工大学）；Polish Academy of Sciences, Institute of Physics（波兰科学院物理研究所）；Ensemble3 Centre of Excellence（卓越中心 Ensemble3）
该研究针对GaAs衬底上外延2H-MoTe2薄膜，探究金属覆盖层的保护效果，明确其厚度依赖的降解特性与光学可及性，为空气敏感的MoTe2等范德华材料的相关表征与处理提供实用指南。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci
The classical molecular dynamics simulation of graphene on Ru(0001) using a fitted Tersoff interface potential
由于缺乏足够的界面势，弱结合的粘附复合物（如负载的石墨烯）的精确分子动力学模拟是具有挑战性的。取代广泛使用的Lennard-Jones势的弱和长程相互作用，我们使用一个新的参数化的Tersoff势的石墨烯/Ru（0001）系统。新的界面力场提供了足够的莫尔$\acute{e}$超结构，根据扫描隧道显微镜图像和DFT结果。特别地，发现$ξ\approx 1.0 \pm 0.2$ $\hboxÅ$的叠栅比DFT方法（$ξ\approx 1.2$ $\hboxÅ$）发现的略小，并且接近STM测量（$ξ\approx 0.8 \pm 0.3$ $\hboxÅ$）。新的潜力可以在石墨烯研究的许多领域中打开对具有足够的叠栅$\acute{e}$超晶胞的支撑石墨烯的大规模模拟的道路。此外，新的界面势可能提供了一个新的策略，在一般情况下，获得精确的相互作用势的弱结合的大规模系统中，原子动力学是不可访问的，但通过精确的DFT计算。
2013-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Near-degenerate competing magnetic orders in EuAgAs: a tunable route to altermagnetism
University of Notre Dame（圣母大学）；Stavropoulos Center for Complex Quantum Matter, University of Notre Dame（圣母大学斯塔夫罗普洛斯复杂量子物质中心）；Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室纳米材料科学中心）；Rutgers University（罗格斯大学）；Neutron Scattering Division, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室中子散射部）；George Mason University（乔治梅森大学）
研究揭示 EuAgAs 中 AFM 结构与近退简的 FM/AM 磁序，通过 DFT 计算显示其磁序可调，压力下可转为 alternate 磁性，为拓扑 alternate 磁性提供平台。
2026-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic transport through carbon nanotubes -- effects of structural deformation and tube chirality
使用经典力场和密度泛函理论（DFT）相结合的原子模拟表明，碳原子基本上保持sp2协调无论是弯曲的管或管推动原子尖锐的AFM针尖。随后的格林函数为基础的运输计算表明，扶手椅管的电导没有显着下降，而锯齿形管的电导可以下降几个数量级的AFM推管。这种效应可以归因于在尖端变形下管的简单拉伸，这在费米表面处打开了能隙。
2002-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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）
Sn插入通过解耦缓冲层并引入局部晶格畸变，诱导石墨烯中凯克勒有序和能隙打开，揭示了插入剂均匀性和应变对石墨烯性质的调控作用。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for a conical spin spiral state in the Mn triple-layer on W(001): spin-polarized scanning tunneling microscopy and first-principles calculations
结合SP-STM与DFT研究W(001)上Mn三层，发现c(4×2)磁衬度对应小开口角锥形自旋螺旋，并指出需手性双二次等高阶作用解释其稳定。
2023-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon chains and graphene nucleus synthesized on Ni(111) surface
在石墨烯成核之前，预测约10-13个碳原子的线性链是不同金属表面上最有利的相。然而，与理论和实验上广泛研究的石墨烯不同，金属表面上的碳链还没有被STM直接研究。在这里，我们填补了这一空白，并报告了通过脱氢丙烯分子表面偶联在Ni（111）上合成的线性碳链的STM实验。链的识别与DFT计算和建议的模型包括12个碳原子，可能被氢原子覆盖。加热到580 K导致碳链的急剧减少和新相的出现-石墨烯核与碳化镍共存。在快速退火至773 K（石墨烯合成温度）后，在Ni（111）表面上存在少量链，以及石墨烯岛和碳化镍。碳链在室温下是稳定的，并且它们的移动性由STM直接观察到。
2017-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Next-Generation Time-Resolved Scanning Probe Microscopy
本研究开发了一套紧凑且易用的光学泵浦-探针扫描隧道显微镜（OPP-STM）系统，通过电学精确控制激光脉冲定时，并将其应用于原子力显微镜（AFM）以高信噪比捕获时间分辨力信号，为探索导电和绝缘材料中的光诱导现象提供了强大工具。
2024-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Unravelling the atomic and electronic structure of nanocrystals on superconducting Nb(110): Impact of the oxygen monolayer
本文结合 STM、XPS、扫描隧道谱与 DFT 计算，阐明 Nb(110) 氧单层的纳米晶结构源于表面重构形成的四配位氧列，并验证其电子结构。
2023-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structure of BSCCO supermodulation from ab initio calculations
我们对BSCCO-2212结构的结构超调制进行了密度泛函理论（DFT）计算，结果表明超调制是名义晶体对称性的自发对称性破缺，而不是间隙氧掺杂驱动的现象.所获得的结构是在最近的X射线研究的定量协议，并再现几个定性方面的扫描隧道显微镜（STM）实验以及。影响CuO_2平面的主要结构调制是CuO_5半八面体倾斜的屈曲波，最大倾斜角在最近STM实验发现的超导能隙增强的超调制相位附近。我们认为半八面体的倾斜和伴随的平面屈曲直接调制超导对相互作用。
2007-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Atomic-Scale Visualization and Manipulation of Domain boundaries in 2D Ferroelectric In2Se3
铁电材料中的畴界表现出与其母体材料不同的丰富多样的物理性质，并已被提出用于纳米电子学和量子信息技术中的新应用。由于其复杂性和多样性，内部原子和电子结构的域边界，支配电子性质以及动力学域切换仍然远未阐明。利用扫描隧道显微镜和光谱（STM/S）结合密度泛函理论（DFT）计算，我们直接观察了二维铁电体β 'In_2Se_3中畴界的原子结构，并首次揭示了60°尾对尾畴界的双势垒能势.我们进一步可控地操纵与原子精度的畴边界STM和显示，畴边界的运动可以驱动的电场从STM尖端和进行集体转移的原子在畴边界。这些结果将加深我们对二维铁电材料畴界的理解，并促进这些材料的创新应用。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
