First-principles study of the electrical and lattice thermal transport in monolayer and bilayer graphene
我们从第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论（BTE）出发，研究了单层和双层石墨烯的输运性质。我们对单层石墨烯的电阻率研究表明，在一定的化学势范围内，Bloch-Gr ${\rm \ddot{u}}$奈森行为。通过用氮化硼代替石墨烯的碳二聚体，我们预测塞贝克系数增加了两倍。在我们的计算中已经观察到在小电场$\sim 0.3$ eV的影响下双层石墨烯的塞贝克系数的类似增加。具有杂质的石墨烯显示出电导率和迁移率的系统性降低。我们还利用声子BTE计算了单层和双层石墨烯的晶格热导率，在300-700 K的温度范围内与实验数据吻合得很好。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Visualization and Manipulation of Bilayer Graphene Quantum Dots with Broken Rotational Symmetry and Nontrivial Topology
Bernal堆叠双层石墨烯（BLG）中的静电限定量子点（QD）由于其长的自旋退相干时间、高的样品质量和可调谐性而成为一种有前途的量子信息平台。重要的是，QD态的形状决定了电子能谱、电子之间的相互作用以及电子与其环境的耦合，所有这些都与量子信息处理相关。尽管它的重要性，大质量量子点状态的形状仍然没有实验研究。在这里，我们报告了使用扫描隧道显微镜直接观察BLG QD态的情况。引人注目的是，我们发现这些国家表现出强大的破缺旋转对称性。通过使用数值紧束缚模型，我们确定所观察到的破缺的旋转对称性可以归因于低能各向异性带。然后，我们比较限制的空穴和电子，并证明BLG的非平凡带拓扑结构的影响。我们的研究区分BLG量子点从以前的量子点平台与平凡带拓扑。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Bloch Skyrmion Transport by Electric Fields in a Composite Bilayer
研究了在手性磁性（CM）/铁电（FE）双层复合膜中施加电场来操纵磁性Bloch Skyrmions的力学方法。界面处的磁电耦合允许电场刺激磁有序。因此，它提供了生成Skyrmions的可能性[Phys. Rev. B 94，014311（2016）]。在这里，我们设计了一个可移动的和本地化的电场源，驱动skyrmion沿双层运输。必须仔细选择电场源的移动速度，以显示该过程的稳定性和效率。将讨论高速操作的影响。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Suppression of Electrical Noise in Bilayer Graphene Nano Devices
低频1/f噪声是普遍存在的，并且在纳米器件中主导信噪比性能。在这里，我们研究了单层和双层石墨烯纳米器件的噪声特性，并揭示了双层器件的意想不到的1/f噪声行为。石墨烯是单层石墨，其中碳原子形成2D蜂窝晶格。尽管组成相似，但双层石墨烯（以天然石墨顺序堆叠的两个石墨烯单层）是具有不同能带结构和电性质的独特2D系统。在石墨烯单层中，1/f噪声被发现遵循Hooge的经验关系，其噪声参数与体半导体的噪声参数相当。然而，这种1/f噪声在双层石墨烯器件中被强烈抑制，并且表现出与大多数其他材料不同的对载流子密度的不寻常的依赖性。石墨烯双层中的意外噪声行为与其独特的能带结构相关，该能带结构随两层之间的电荷分布而变化，从而有效屏蔽了由于外部杂质电荷引起的电势波动。这些发现为石墨烯双层在低噪声应用中提供了令人兴奋的机会。
2008-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced H$_2$ storage capacity of the bilayer hexagonal Boron Nitride(h-BN) incorporating Van der Waals interaction under applied external electric field
轻质2D材料由于其大的表面积正在研究其储氢应用。研究了氢在电场诱导h-BN双层膜上的吸附特性。根据我们的理论计算，双层的总存储容量为6.7重量%，Eads为0.308 eV/H $_2$。在没有外加电场的情况下，H-$_2$分子从h-BN双层体系中的脱附温度为243 K。在外加电场作用下，E $_{\rm ads}$在0.311-0.918 eV/H $_2$范围内，脱附温度为245-725 K。电荷转移分析表明，h-BN双层膜与H $_2$分子之间的电荷转移为0.001-0.008 |e|。吸附机理为弱范德华相互作用。我们的研究结果表明，外部电场提高了平均吸附能以及脱附温度，从而使h-BN双层储氢的一个有前途的候选人。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic properties of bilayer graphenes strongly coupled to interlayer stacking and an external electric field
具有可调带隙的双层石墨烯（BLG）作为石墨烯的替代品在实际应用中显得很有趣，因此其输运性质正受到积极追求。利用密度泛函理论和微扰分析，我们研究了在外加电场作用下，与最近观察到的复杂结构相关的各种堆叠结构的BLG的电子性质。我们建立了第一个相图总结了堆叠依赖的BLG的间隙开口为一个给定的字段。我们进一步确定了高密度的midgap状态，本地化的晶界上，即使在强电场下，这可以大大减少整体的运输间隙。
2015-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Energy gaps, magnetism, and electric field effects in bilayer graphene nanoribbons
采用第一性原理密度泛函电子结构方法，研究了双层石墨烯纳米带的能隙和磁性随带宽和层间电场强度的变化.我们假设AB（Bernal）堆叠，并考虑扶手椅和锯齿形边缘以及两个边缘对齐，其区别在于一个层相对于另一个层旋转60 $^o$。扶手椅带具有三种类型的双层间隙，其随着带宽度的增加而减小。层之间的外部电场增加了窄带的间隙，并减少了宽带的间隙，这是一种可以使用$π$带紧束缚模型和微扰理论半解析地理解的性质。锯齿形边缘带的磁性是不同的两个不同的边缘对齐，并不强大的所有考虑的交换相关近似。双层带隙对磁性的存在或不存在很敏感。
2008-07-02 cond-mat.mtrl-sci
n-type Rashba Spin Splitting in a Bilayer Inorganic Halide Perovskite with External Electric Field
本文采用第一性原理计算研究了外电场作用下CsPbBr $_3$双层膜的Rashba效应。对于PbBr $_2$封端的双层膜，我们发现只有电子经历EEF下的Rashba分裂，而空穴不。这种n-型Rashba效应可以归因于表面弛豫效应，其反转顶部价带的位置。在1.35 V/nm的EEF下，n型Rashba参数可以单调地调谐到0.88 eV的最大值$Å$，在该最大值处，顶部价带的序列恢复到体样式。在此过程中，p型自旋将不会在这种二维CsPbBr $_3$中存在，这确实暗示了一种制造先进功能自旋电子器件的新方法。
2018-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Observation of an Electric-Field Induced Band Gap in Bilayer Graphene by Infrared Spectroscopy
已经预测，施加垂直于双层石墨烯平面的强电场可以诱导显著的带隙。我们已经测量了具有有效电解质顶栅的双层石墨烯的光学电导率，光子能量范围为0.2 - 0.7 eV。当带隙打开时，我们看到了新的跃迁的出现。当通过电解质门向双层系统施加约1 V/nm的电场时，观察到接近200 meV的带隙，诱导约10^13 cm-2的载流子密度。的带隙的大小和红外电导率光谱中观察到的功能是广泛兼容的紧束缚模型内的计算。
2009-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-induced Z2 topological phase transition in strained single bilayer Bi(111)
为了控制单层双层Bi（111）拓扑相变的临界电场，采用第一性原理计算研究了应变体系中的拓扑相.在拉伸应变为$ε=0.5$ %时，我们发现了一个与半金属态相接触的二次带.在这个应变附近，拓扑相位可以通过无穷小的电场切换到平凡绝缘体。电场诱导拓扑相变中狄拉克锥出现的位置随应变$ε>0.5$ %和$ε<0.5$ %而变化。我们的结果表明这种拓扑相变可以应用于新型的自旋电子器件。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field switchable interlayer magnetic order and anomalous valley Hall effect in Janus VSSe bilayers with different interfaces
School of Physics, Hefei University of Technology（合肥工业大学物理学院）
本研究通过第一性原理计算，发现Janus VSSe双层中不同界面可实现电场调控的层间磁序和谷极化，并展示了全电场控制的反常谷霍尔效应，为低功耗自旋电子和谷电子器件提供新平台。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of the magnetic anisotropy in an ultrathin (Ga,Mn)As/(Ga,Mn)(As,P) bilayer
本文报道了（Ga，Mn）As/（Ga，Mn）（As，P）双层铁磁膜中的磁各向异性的电控制。载流子分布以及因此有效各向异性的强度由场效应器件的栅极电压控制。反常的霍尔效应测量结果证实了上层（Ga，Mn）As层中载流子的耗尽导致了面内各向异性的降低。单轴各向异性场被发现减少了一个因素~ 4在探索的栅极电压范围内，使过渡到一个面外易轴配置几乎达到。
2012-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domain wall dynamics under external electric field in bilayer CrI$_3$
出于操纵双层CrI $_3$的磁序，我们进行微观计算，以找到系统的磁序和各种磁畴中存在的电场。利用密度泛函模拟，自旋模型哈密顿量的介绍，包括各向同性交换耦合，Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）的相互作用，和现场磁各向异性。通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程，得到了双层CrI $_3$的低温（LT）相和高温（HT）相的自旋动力学.结果表明，双层CrI $_3$中的磁性织构依赖于叠层结构，HT叠层中可以出现稳定的磁畴，并且这种磁畴可以通过外加电场和磁场进行调节.因此，我们认为，HT相代表了一个有前途的候选人的数据存储在现代一代的自旋电子器件工作的磁畴工程。
2022-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of magnetism and electric field on the energy gap of bilayer graphene nanoflakes
采用\textit{first principles}密度泛函电子结构方法和半局域交换关联近似，研究了磁场和垂直外电场强度对长度受限的双层石墨烯纳米带（或纳米片）的能隙的影响.我们假设AB（Bernal）双层堆叠，并考虑扶手椅和锯齿形边缘，对于每种边缘类型，我们考虑两个边缘对齐，即$α$和$β$边缘对齐。对于扶手椅型纳米片，我们确定了三种不同的双层能隙，由宽度方向上的碳链数决定（{ \it N} = 3{ \it p}，3{ \it p}+1和3{ \it p}+2，{ \it p}是整数），并且除了3类{ \it p}+2扶手椅型纳米带之外，带隙随着宽度的增加而减小。在扶手椅型双层纳米带中看到的金属样行为被发现在扶手椅型纳米片中不存在。3类{ \it p}+2扶手椅型纳米片显示出显著的长度依赖性。我们发现，由于纳米片的大的本征带隙，带隙随着所施加的电场而减小。因此，我们的计算没有预测到临界能隙的存在。层之间的磁性在增强由几何限制产生的间隙值方面起着重要作用，暗示了在有限尺寸的双层石墨烯中磁性和几何限制的相互作用。
2010-01-28 cond-mat.mtrl-sci
In-plane electric polarization of bilayer graphene nanoribbons by interlayer bias voltage
我们从理论上表明，在AB堆叠的双层石墨烯纳米带扶手椅边缘的层间偏置电压诱导沿带的电极化的强度。紧束缚和从头计算一致表明，当偏置电压是弱的，极化显示相反的迹象取决于带宽度模三。这种非平凡的依赖性解释使用两个波段的有效模型。紧束缚模型中偏置电压的一个强极限为三分之一极化或零极化，这与拓扑论证一致。
2015-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-Electrical Layer-Spintronics in Altermagnetic Bilayer
本研究提出反铁磁双层膜的层-自旋锁定方案，通过第一性原理计算证实CrS双层膜可利用面外电场实现室温下87%的可反转自旋极化，开创了层自旋电子学的新方向。
2024-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electric-Field Control of Terahertz Response via Spin-Corner-Layer Coupling in Altermagnetic Bilayers
University of Wollongong（伍伦贡大学）；Tiangong University（天津工业大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Anhui Normal University（安徽师范大学）
提出二阶拓扑altermagnetic双层中的自旋-角-层耦合机制，通过超低静电场同时控制角态和自旋极化，实现对太赫兹波吸收、发射和偏振的电场调谐。
2025-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor-to-metal transition in bilayer MoSi$_2$N$_4$ and WSi$_2$N$_4$ with strain and electric field
层状MoSi 2N 4具有优异的电气和机械性能以及空气稳定性，最近引起了人们的极大关注。然而，通过应变和电场的能带结构工程，这是至关重要的实际应用，尚未被探索。在这项工作中，我们表明，双轴应变和外部电场的带隙工程的双层MoSi $_2$ N $_4$和WSi $_2$ N $_4$的有效途径。发现应变可以导致间接带隙到直接带隙的转变。另一方面，电场可以导致半导体到金属的转变。我们的研究为双层MoSi $_2$ N $_4$和WSi $_2$ N $_4$的能带结构工程提供了新的见解，并为其未来的纳米电子学和光电子学应用铺平了道路。
2021-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Creating a three dimensional intrinsic electric dipole on rotated CrI$_3$ bilayers
本研究通过相对旋转CrI3双层60度，移除晶体反演中心，将面外本征电偶极子增强十倍，并创建更强的面内电偶极子，从而形成三维电偶极子，增强磁电耦合。
2023-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposal for valleytronic materials: ferrovalley metal and valley gapless semiconductor
Valleytronic材料可以为未来的电子设备提供新的自由度。本文提出了铁谷金属（FVM）和谷无带隙半导体（VGS）的概念，它们可以通过电场调谐在谷电子双层系统中实现，其中面外铁电性和A型反铁磁性之间的相互作用可以诱导层极化反常谷霍尔（LP-AVH）效应。FVM的K谷和-K谷都是金属的，电子和空穴载流子同时存在。在极端情况下，FVM可以通过类比自旋无带隙半导体（SGS）而变成VGS。此外，还提出了在谷电子双层膜系统中，电场可以实现谷分裂增强和谷极化反转。以双层$\mathrm{RuBr_2}$为例，通过第一性原理计算证实了我们的建议。在双层$\mathrm{RuBr_2}$中，通过施加电场可以实现FVM和VGS。在适当的电场范围内，增大电场可以增强谷分裂，翻转电场方向可以使谷极化反转。为了在双层系统中通过电场有效地调节谷特性，母单层应该具有面外磁化，并且具有大的谷分裂。我们的研究结果揭示了电场在调控谷电子双层系统中的可能作用，并为利用电场设计铁谷相关材料提供了一种途径。
2023-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of oxygen vacancy and magnetic phase transition in cobaltite/manganite bilayer
通过改变电场对单层氧化层中的氧空位（V_O）进行操纵，可以对基态产生显著的调制。然而，在许多具有强应用电势的氧化物多层膜中，例如铁电隧道结和固体氧化物燃料电池，由于不同层之间复杂的V_O输运，理解不同层在外加电场下的V_O行为仍然是一个挑战。本文报道了通过扫描外加电压对钴酸盐/锰酸盐（SrCoO_（3-x）/La_（0.45）Sr_（0.55）MnO_（3-y））异质结构中V_O的可逆调控和相应的固定磁相变序列。磁性相变序列证实了复合双层膜体系中电场诱导的V_O生成/湮灭的优先顺序主要由V_O生成能和吉布斯自由能差决定，并得到了理论分析的支持。我们不仅实现了氧化物双层膜中磁性相变的可逆操纵，而且为异质结构中V_O工程的电场控制提供了新的见解。
2017-10-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrical reversal of the sign for magnon thermal Hall coefficient in a van der Waals bilayer antiferromagnet
本研究以双层H型堆叠反铁磁2H-VSe₂为平台，提出垂直电场调控的磁振子热霍尔效应，通过第一性原理计算与线性自旋波近似分析，发现电场反转可改变热霍尔系数符号，为全电磁振子自旋电子学提供平台。
2024-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Dual-Gate Altermagnetic Tunnel Junction Based on Bilayer Cr$_{2}$SeO
State Key Laboratory of Powder Metallurgy, and Powder Metallurgy Research Institute, Central South University（中南大学粉末冶金研究院）
该研究通过双门控交替磁隧道结实现高隧道磁阻比，展示了全电控交替磁器件在自旋电子学中的应用前景。
2026-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of bilayer VI3: Role of trigonal crystal field and electric-field tuning
二维VI 3双层的磁性是我们的第一原理分析的重点，突出了三角晶场效应的作用，并进行了比较与CrI 3原型的情况下，其中的影响是缺席。在VI 3双层膜中，空的a1 g状态-与所观察到的三角畸变一致-被发现在稳定绝缘状态和确定层间磁相互作用中起着至关重要的作用。事实上，基于最大局部化的Wannier函数的分析允许评估在两个不同的VI 3堆叠（标记为AB和AB '）中的层间交换相互作用，以解释在虚拟跳跃机制方面的结果，并且突出显示在磁性层间耦合下的最强跳跃通道。在施加垂直于板的电场后，我们发现AB'堆叠中的磁性基态可以从反铁磁切换到铁磁，这表明VI 3双层是电场驱动的小型自旋电子器件的有吸引力的候选者。
2021-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-field induced half-metallicity in a two-dimensional ferromagnetic Janus VSSe bilayer
本文通过DFT+U计算研究二维铁磁Janus VSSe双层，发现垂直电场可双向调控其带隙，并在0.18 V/Å下诱导出半金属性，为自旋电子器件提供候选材料。
2025-08-28 cond-mat.mtrl-sci
A route to fully-compensated ferrimagnetic metal: electric-field annihilation of the bilayer bandgap
Xi'an University of Posts and Telecommunications（西安邮电大学）；Soochow University（苏州大学）；University of L'Aquila（拉奎拉大学）
本研究针对全补偿亚铁磁金属难以存在的问题，提出通过电场湮灭反铁磁耦合单极磁性半导体双层的带隙实现该材料的方案，经第一性原理计算验证，为这类材料提供了新实现路径。
2025-11-16 cond-mat.mtrl-sci
A scalable network model for electrically tunable ferroelectric domain structure in twistronic bilayers of two-dimensional semiconductors
在具有对称性破缺界面的二维半导体双层膜中，小角度扭曲的莫尔结构形成具有周期性交替的面外极化的铁电畴阵列。在这里，我们提出了一个网络理论，这种FE域结构的可调谐性，通过施加一个电场垂直于二维晶体。使用多尺度分析，我们推导出一个完全参数化的弦理论描述的畴壁网络，并表明它经历了质的变化，弧后的部分位错像畴壁合并（网络节点附近）成条纹的完美的螺旋位错，这发生在依赖于DWN周期的阈值位移场。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure-dependent adhesion between solid-supported PC-lipid bilayers and vesicles under electric fields
该研究直接测量电场中固体支撑 DMPC 与 DSPC 脂质层间的黏附能，发现其具有显著压力依赖性，并归因于融合中间体，为膜电融合机制提供新解释。
2024-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electric field control of spins in bilayer graphene: Local moment formation and local moment interactions
在Anderson杂质模型的平均场论下研究了双层石墨烯（BLG）上吸附原子的局域磁矩形成。的BLG电子的波函数诱导强的粒子-空穴的不对称性和带依赖性的杂交，这是不寻常的功能在杂质模型相图中的结果。我们还研究了不同的化学势的影响，以及不同的电场垂直于双层，后者修改的电子在BLG的状态密度，更重要的是，转移的杂质能量。我们发现，这导致制度的杂质相图中的局部时刻可以打开或关闭，通过施加适度的外部电场。最后，我们表明，RKKY相互作用的局部时刻可以通过调整化学势（也已建议在单层石墨烯），或更有趣的是，通过调整电场，使其引起的BLG的能带结构的变化。
2011-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the non-linear interactions of hybrid interlayer excitons in bilayer MoS2 via electric fields
University Würzburg（维尔茨堡大学）；University of Michigan（密歇根大学）
本研究通过外部电场调控双层MoS2中混合层间激子的偶极相互作用，实现非线性相互作用的增强与切换，为激子调控提供新维度。
2025-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Topological switching in bilayer magnons via electrical control
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Yancheng Institute of Technology（盐城工学院）
提出通过垂直电场调控双层铁磁绝缘体中的层间势能差，从而改变磁振子能带拓扑和非互易动力学，实现电控拓扑磁振子开关。
2025-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-driven magnetic switching and tightly bound interlayer excitons in bilayer CrSBr
Wuhan National High Magnetic Field Center and School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）；School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）；National Institute for Material Science（日本国立材料研究所）
本研究在双层CrSBr中实现了电场驱动的反铁磁-铁磁可逆开关，并发现强束缚层间激子，揭示了线性磁电效应和电场调制的层间交换耦合两种共存机制。
2026-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gap state analysis in electric-field-induced band gap for bilayer graphene
双栅双层石墨烯场效应晶体管在室温下的低电流开/关比的起源被认为是间隙态的可变范围跳跃。然而，尚未进行间隙状态的定量估计。在这里，我们报告的系统估计的能隙的量子电容和运输测量和状态密度的间隙状态的电导方法。在最大位移场为~3.1 V/nm时，得到了~250 meV的能隙，在20 K时电流开/关比为~3*10^3.带隙态的态密度在10^12 ~ 10^13 eV^-1 cm ^-2的后半部分。尽管目前高k氧化物/双层石墨烯界面处的大量能隙态限制了电流的开/关比，但我们的研究结果表明，通过不断改进栅堆叠，能隙态降低到约10^11 eV^-1cm^-2以下，使双层石墨烯成为未来纳米电子器件应用的有希望的候选材料。
2015-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of gap opening and screening effects in gated bilayer graphene
采用密度泛函理论计算方法研究了掺杂双层石墨烯在底栅和顶栅存在下的电子性质。独立地改变底栅和顶栅，可以分别控制样品上的总掺杂电荷和作用在双层上的平均外部电场。结果表明，在一定的掺杂浓度下，布里渊区K点处的带隙与平均电场成线性关系，而相应的比例系数与掺杂浓度成非单调关系.我们发现，DFT计算的带隙在K，对于小的掺杂水平，大约是一半的带隙与标准的紧结合的方法。我们发现，这种差异产生于低估，在TB模型中，系统的外部电场的筛选。特别地，基于我们的DFT结果，我们观察到，当双层石墨烯在外部电场的存在下，层间和层内屏蔽都发生。只有层间屏蔽包括在TB计算中，而这两个屏蔽是基本的带隙开口的描述。最后，我们提供了一个一般的方案，以获得全能带结构的门控双层石墨烯，为任意值的外部电场和掺杂。
2009-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Efficient electron spin manipulation in a quantum well by an in-plane electric field
半导体量子阱中的电子自旋耦合到电场{ \it via}自旋-轨道相互作用。我们表明，标准的自旋轨道耦合机制可以提供非常有效的电子自旋操纵的面内交流电场。
2003-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-Topological Insulator and Trigonal Warping in Gated Bilayer Silicene
双层硅烯由于其屈曲结构和三角对称结构而具有比双层石墨烯更丰富的物理性质。屈曲结构源于硅的大离子半径，三角对称性源于两个硅烯之间的特殊跳跃方式。它是拓扑平凡绝缘体，因为它带有平凡的$\mathbb{Z}_{2}$拓扑电荷。然而，它的物理性质更类似于拓扑绝缘体而不是带状绝缘体。实际上，双层硅烯纳米载体具有几乎无间隙和螺旋的边缘模式。我们可以称之为准拓扑绝缘体。一个重要的观察结果是能带结构可通过向双层硅烯片施加电场来控制。研究了电场作用下双层硅烯的能谱。正如单层硅烯在一定的电场下经历从拓扑绝缘体到能带绝缘体的相变一样，双层硅烯在超过一定的临界电场时也会从准拓扑绝缘体到能带绝缘体的相变。在临界电场下，双层硅烯是金属，而单层硅烯是半金属。此外，我们还发现在双层硅烯中存在几个临界电场，在这些临界电场处，由于三角弯曲效应，能隙关闭。
2012-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field switchable second-harmonic generation in bilayer MoS$_{2}$ by inversion symmetry breaking
我们证明了显着的电场诱导的二次谐波产生自然反转对称的2 H堆叠双层MoS $_{2}$嵌入到微电容器设备。通过施加垂直于晶体基面的强外部电场扰动（$|F| = \pm 2.6 MVcm^{-1}$），我们控制反转对称性破缺，并由此调节非线性转换效率。通过测量在$E_{2ω}$处的二次谐波响应，从A-和B-激子共振光谱失谐，在整个能量范围（$E_ω \sim 1.25 eV - 1.47 eV$）内观察到非线性响应的强可调谐性。对于在$E_{2ω} = 2.49 eV$处的发射，通过$ΔE = E_{2ω} - E_C = -0.26 eV$从C-共振（$E_{C} = 2.75 eV$）能量失谐，获得二阶非线性信号的60倍增强。电场诱导的二次谐波产生信号的显着的光谱依赖性反映了能带结构和波函数的混合物，并表现出特别强的可调谐性低于C-共振，在良好的协议与密度泛函理论计算。此外，我们表明，场诱导的二次谐波产生依赖于双层中的层间耦合。我们的研究结果强烈表明，双层过渡金属二硫属化物的电场诱导的二次谐波产生信号的强可调谐性可能会在小型化电开关非线性器件中找到应用。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-induced spin spiral state in bilayer zigzag graphene nanoribbons
我们研究了双层锯齿形石墨烯纳米带在电场作用下铁磁边缘态的自旋螺旋基态的出现。为了做到这一点，我们采用了广义布洛赫定理，在约束方案方法内为边缘处的所有碳原子的磁矩创建平坦的螺旋排列。小的带宽可以保持铁磁基态，而大的带宽则显示出从一定的电场值开始的螺旋基态。我们还指出，螺旋基态是由自旋刚度的降低引起的。在这种情况下，能量标度表现出一种微妙的性质，只能在低温下考虑。对于最后的讨论，我们还发现，自旋螺旋基态出现更迅速，当厚度增加。因此，我们证明了大的带宽和大的厚度可以在电场的作用下产生许多螺旋态。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biased bilayer graphene: semiconductor with a gap tunable by electric field effect
我们证明了石墨烯双层的电子能隙可以通过施加栅极偏压来外部控制。从磁输运数据（舒布尼科夫-德哈斯测量的回旋质量），并使用紧束缚模型，我们提取的值作为电子密度的函数的间隙。我们表明，间隙可以改变从零到中红外能量的值高达0.3 eV，通过使用字段< 1 V/nm，低于SiO2的电击穿。在量子霍尔体系中可以清楚地看到间隙的打开。
2007-11-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
General Theory for Bilayer Stacking Ferroelectricity
本文提出双层堆叠铁电性通用理论，通过群论分析80个层群中的对称性规律，解释滑动铁电性等已有现象，并证明堆叠中心对称单层（如CrI3）可引入铁电性与多铁性，为设计双层铁电器件奠定基础。
2022-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Ferrimagnetic and antiferromagnetic phase in bilayer graphene nanoflake controlled with external electric fields
计算研究了双层石墨烯纳米片在外电场和磁场作用下的基态磁相。当磁场在平面内时，电场具有平行和垂直分量。该系统由两个矩形层组成，具有扶手椅边缘和Bernal堆叠的锯齿形终端。理论模型是基于紧束缚哈伯德项的哈密顿量。构造了包含总自旋的磁相图，显示了总自旋值等于0和1的相的稳定区域。一个显着的反铁磁，层状安排的稳定范围被发现和广泛讨论。的可能性之间切换的反铁磁，反铁磁和亚铁磁相位与外部电场的两个组件被证明，是磁电效应的表现。分析了磁场对相图的影响。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electrical tuning of layer-polarized exciton gases in WSe2 bilayers
通过堆叠二维原子晶体形成的范德华异质结构是探索新现象和功能的独特平台。层间激子是范德华异质结构中空间分离的电子-空穴对的束缚态，已被证明具有丰富的谷物理和光电子学应用的潜力，并被提出用于促进高温超流性。在这里，我们展示了高度可调层极化激子的平面外电场在同质双层过渡金属二硫属化物。从负到正的层极性的连续调谐已经实现，这是不可能的异质双层由于存在大的内置界面电场。在激子共振能量中观察到了高达~ 100 meV的大的线性场致红移。斯塔克效应伴随着激子复合寿命的增强超过两个数量级至> 20 ns。长的复合寿命使得在中等连续波光泵浦下可以产生密度高达1.2*10^11 cm^-2的层极化激子气体。我们的结果为在原子级薄半导体中实现简并激子气体铺平了道路。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain and Electric Field Modulation of the Electronic Structure of Bilayer Graphene
利用密度泛函理论的{ \it ab initio}方法，采用LMTO和LAPW方法，研究了电场和应变对双层石墨烯（BLG）电子结构的影响.六方和Bernal堆叠结构被认为是。BLG是一种零能隙半导体，类似于石墨烯的隔离层。我们发现，而应变单独不产生的BLG中的间隙，电场这样做的Bernal结构，但不是在六方结构。带的拓扑结构导致狄拉克圆与线性色散的情况下的六边形堆叠的BLG由于狄拉克锥的相互渗透，而Bernal堆叠，色散是二次的。狄拉克圆的大小随着外加电场的增加而增加，这就产生了一种有趣的控制费米面的方法。由于层之间的极化电荷，外部电场被屏蔽，导致带隙和狄拉克圆的尺寸减小。筛选是实质性的，在这两种情况下和分歧的贝尔纳结构的小领域已经指出，由以前的作者。作为这项工作的一个双产品，我们提出了紧密结合的参数为独立的单层石墨烯通过拟合的密度泛函带，无论有和没有狄拉克锥的斜率约束。
2009-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of stacking-configuration-modulated bilayer graphene in electric and magnetic fields
利用紧束缚模型和Kubo公式分别研究了几何调制和场调制双层石墨烯系统的电子性质和光激发。双层石墨烯的堆叠对称性可以通过改变两个正常堆叠的石墨烯内的畴壁（DW）的宽度和位置来操纵。在外场作用下，考虑了所有层间相互作用。堆垛组态的调制引起的能带折叠的能量子带，子包络波函数，态密度和光学吸收谱的显着影响。这项研究清楚地说明了不同的一维现象的能带结构和吸收光谱的DW-和$V_z$ -创建的戏剧性的变化进行了全面的探讨下精确的计算和细致的分析。简明的物理图片，提出了进一步深入了解准一维行为。
2019-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Driving Skyrmions in a Composite Bilayer
磁性Skyrmions和多铁性材料是纳米结构科学中最有趣的对象，在未来的自旋电子技术中具有巨大的潜力。多铁性Skyrmions的研究近年来引起了人们的极大兴趣。本文报道了在手性磁性/铁电双层复合晶格中，由驱动电场诱导产生的磁性布洛赫-斯基尔米恩子。利用自旋动力学方法，在动力学模拟中，我们采用了一个经典的磁自旋模型和一个电赝自旋模型，这两个模型通过强磁电耦合耦合。有趣的是，我们观察到一些skyrmion的对象在电子组件无论是在开关过程中，或通过施加一个磁场，这是由于电和磁结构之间的连接。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Effects on the Optical Vibrations in AB-Stacked Bilayer Graphene
使用第一性原理方法，我们表明，施加的垂直电场$E$打破了AB堆叠双层石墨烯（BLG）的反转对称性，从而稍微混合两个面内高能光学振动（$E_g$和$E_u$模式）。当$E$ $<$为2.0 V/nm时，混合振幅随场强呈抛物线增加，当$E$ $>$为2.0 V/nm时，混合振幅随场强呈线性增加。相反，混合效应的面外振动（$A_{1g}$和$A_{2u}$模式）被发现是更强的，与混合振幅几乎一个数量级大于那些在平面模式。对于这两种面内模，我们计算了它们的声子线宽和频移随电场和费米能级的变化。我们的研究结果揭示了BLG中电子和声子之间的微妙的相互作用，可通过施加的电场和载流子密度来调节。
2013-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient Electric Field Control of Magnetic Phase in Bilayer Magnets via interlayer hopping modulation
State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学 材料行为国家重点实验室）；School of Physics and Materials Engineering, Hefei Normal University（合肥师范大学 物理与材料工程学院）；Key Laboratory of Computational Physical Sciences (Ministry of Education), Institute of Computational Physical Sciences, and Department of Physics, Fudan University（复旦大学 计算物理教育部重点实验室、计算物理研究所、物理系）；Shanghai Qi Zhi Institution（上海奇智研究院）
针对其他二维磁体难以实现静电调控层间磁耦合的问题，本研究发现双层Cr2Ge2Te6可通过压力/滑动增强层间跃迁，结合外电场实现FM-AFM相变调控，并构建四位置模型揭示其机制，为电可调自旋电子器件设计提供新思路。
2024-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain and field modulation in bilayer graphene band structure
利用外加电场，可以通过破坏A-~B对称性来调制Bernal堆叠双层石墨烯的带隙。我们使用扩展的休克尔理论分析了双层石墨烯上的应变效应，发现层间距离的减小导致了更高的带隙调制，正如预期的那样。此外，高于约2.5埃的层间距离，带隙是直接的，遵循与电场的凸关系，并且饱和到由层间距离确定的值。然而，在低于约2.5埃时，带隙是间接的，趋势变为凹的，并且观察到阈值电场，其也取决于堆叠距离。
2008-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene/g-C2N bilayer:gap opening, enhanced visible light response and electrical field tuning band structure
打开石墨烯的带隙和找到合适的衬底是构成纳米电子设备的两个挑战。一种新的二维层状晶体g-C2 N（Nat. Commun. 2015，6，1- 7），其具有新颖的电子和光学性质，可以通过湿化学反应有效地合成。并且g-C2 N可以用作合适的衬底，使石墨烯的带隙开放多达0.239 eV，这对于室温下的带隙开放来说足够大。带隙开放背后的物理是g-C2 N衬底可以在石墨烯层上产生不均匀的静电势。外加电场可以有效地调节石墨烯/g-C2 N杂化材料的带隙，使其从半导体向金属过渡。与纯g-C2 N单层相比，杂化石墨烯/g-C2 N显示出增强的光学活性。
2015-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable correlated and topological states in twisted monolayer-bilayer graphene
具有平坦电子能带的扭曲范德华异质结构最近已经成为实现具有非凡程度的控制和可调谐性的相关和拓扑状态的平台。在基于石墨烯的莫尔异质结构中，相关的相图和能带拓扑结构在很大程度上取决于石墨烯层的数量、它们的相对堆叠排列以及封装晶体的外部环境的细节。在这里，我们报告说，扭曲的单层-双层石墨烯（tMBG）的系统主机的各种相关的金属和绝缘状态，以及拓扑磁性状态。由于其低对称性，当施加的垂直电场从双层指向单层石墨烯时，tMBG的相图近似于扭曲双层石墨烯的相图，或者当场反向时，tMBG的相图近似于扭曲双层石墨烯的相图。在前一种情况下，我们观察到的相关态进行轨道驱动的绝缘过渡以上的临界垂直磁场。在后一种情况下，我们观察到出现电可调铁磁性在四分之一填充的导带，与一个大的相关的异常霍尔效应。独特的是，磁化方向可以在零磁场下完全通过静电掺杂来切换。我们的研究结果建立tMBG作为一个高度可调的平台，调查了广泛的可调相关和拓扑状态。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced Thermoelectric Power in Dual-Gated Bilayer Graphene
材料的热电功率通常由其能带结构和载流子密度决定，可以通过化学掺杂而变化，而化学掺杂通常受到掺杂剂溶解度的限制。显示出大热电功率的材料可用于许多工业应用，例如热电转换和热电冷却装置。在这里，我们展示了通过在双层石墨烯上施加垂直电场来打开带隙而产生的双栅极双层石墨烯器件中的热电功率的完全电场调谐。我们发现了在低温下热电功率的大幅增强，这可能为使用石墨烯基器件的低温热电应用开辟了新的可能性。
2011-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of transverse electric fields on Landau subbands in bilayer zigzag graphene nanoribbons
利用Peierls紧束缚模型研究了准一维锯齿形石墨烯纳米带的磁电性质。准朗道能级（QLL）是指在k空间某个区域内的无色散朗道子带，是磁约束效应和量子约束效应相互竞争的结果。在双层系统中，层间相互作用导致两组QLL，一组发生在费米能级，另一组发生在更高的能量。横向电场能使能谱发生畸变，使两组QLL发生倾斜，并引起超导体-金属的相变。从波函数的角度探索了电子的分布，清晰地讨论了朗道态在电场影响下的演化。更有趣的是，能谱中的能带混合现象与态混合有关，态混合在波函数中可以明显地看到。最后给出了可以通过表面检测和光学实验（如扫描隧道光谱和吸收光谱）验证的态密度。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure and electric field dependence of quasicrystalline electronic states in 30$^{\circ}$ twisted bilayer graphene
30 $^{\circ}$扭曲双层石墨烯表现出具有12重对称性的准晶电子态。然而，这些状态远离费米能级，这使得传统的狄拉克费米子行为在这个系统中的低能谱占主导地位。在紧束缚近似下，研究了外压和电场对准晶电子态的影响。我们的结果表明，通过施加垂直于石墨烯平面的压力，可以将准晶电子态推向费米能级。然后，$\sim$ $4\times10^{14}$ $cm^{-2}$级的电子或空穴掺杂足以使费米能级与这些准晶态重合。此外，我们的研究表明，施加垂直于石墨烯平面的电场可以破坏这些态的12重对称性，并打破12波态的能量简并性，并且在导带中比在价带中更容易达到这一点。重要的是，施加压力可以在一定程度上恢复这些态对电场的12重对称性。我们提出了一个杂化图像，可以解释所有这些现象。
2020-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of anomalous and topological Hall effects in oxide bilayer thin films
自旋电子学的关键技术之一是驯服自旋轨道耦合（SOC），它将电子的自旋和运动联系起来，从而在巡游磁体中产生有趣的磁输运性质。这种基于SOC的现象的突出示例是异常和拓扑霍尔效应。然而，由于电场在巡回磁体中趋于屏蔽，因此通过电场控制它们仍然没有实现。在这里，我们证明了异常和拓扑霍尔效应可以调制由铁磁SrRuO $_{3}$和SrIrO $_{3}$组成的氧化物异质结构的电场。只有当SrIrO $_{3}$插入SrRuO $_{3}$和栅介质之间时，我们才观察到明显的电场效应。我们的研究结果表明，强SOC的SrIrO $_{3}$等超导材料是必不可少的这些霍尔效应和其他可能的SOC相关现象的电调谐。
2018-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
