Excitonic properties of semiconducting monolayer and bilayer MoTe2
MoTe 2属于半导体过渡金属二硫族化物家族，具有与其他研究充分的成员（Mo，W）（S，Se）2不同的一些性质。光学带隙在近红外区域中，并且单层和双层都可以具有直接光学带隙。我们首先用DFT-GW方法模拟了单层和双层MoTe 2的能带结构。我们发现一个直接（间接）的单（双）层电子带隙。通过求解Bethe-Salpeter方程，我们计算了单层和双层中直接激子态的相似能量。然后，我们研究了光致发光（PL）激发，时间分辨PL和功率依赖PL光谱的光学性质。我们确定了单层和双层中的B激子态具有相同的能量。在圆极化激发后，我们在大范围的激发能下没有发现任何激子极化。在低温下（T=10 K），我们测量类似的PL衰减时间的顺序为4 ps的单层和双层激子与一个稍长的双层。最后，我们观察到减少激子-激子湮灭的贡献的非辐射复合双层。
2016-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Transition from band insulator to excitonic insulator via alloying Se into Monolayer TiS$_3$: A Computational Study
采用第一性原理密度泛函理论和Bethe-Salpeter方程计算方法研究了单层三硫族钛合金TiS $_{3-x}$ Se $_x$（$x$ =1和2）的电子和激子性质.研究发现，带隙和激子结合能对Se取代S的取代度表现出非对称的依赖性。虽然与原始的TiS $_3$相比，带隙可以显著降低，但激子结合能仅略有变化，而与Se取代的位置和浓度无关。当中心S原子被Se原子取代时，激子形成能为负，表明存在自发激子凝聚的多体基态.因此，我们的工作提供了一个新的见解工程激子绝缘体。
2020-09-27 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening assisted discovery of a stable layered anti-ferromagnetic semiconductor: CdFeP2Se6
二维（2D）磁性的最新进展提高了人们对层状磁性材料的兴趣，因为它们具有自旋电子学的潜力。特别是，层状半导体反铁磁体表现出有趣的低维半导体行为与电荷和自旋作为载流子控制。然而，这些化合物的合成是具有挑战性的，并且仍然罕见。在这里，我们进行了基于第一性原理的高通量搜索，以筛选潜在稳定的混合金属磷三硫属化物（MM'P2X6，其中M和M'是过渡金属，X是硫属化物），其具有宽范围的可调带隙和有趣的磁性。在潜在的候选人，我们成功地合成了一个稳定的半导体层状磁性材料，CdFeP2Se6，表现出短程反铁磁秩序在TN = 21 K的间接带隙为2.23 eV。我们的工作表明，高通量筛选辅助合成是发现层状磁性材料的有效方法。
2022-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Semiconducting Boron Monolayers
二维硼单分子膜在以前的理论预测和实验观察中都被报道为金属性的，然而，我们首次发现了一族具有新颖半导体性质的硼单分子膜，并通过准粒子G0W0方法的第一性原理计算证实了这一点.我们证明了金属性消失的特点是pz衍生带穿过费米能级归因于一个三重六角空位的图案，各种半导体硼单层被设计成实现带隙工程的潜在应用在电子器件。我们预测的半导体硼单分子膜有望在合适的衬底上合成，因为其稳定性与实验观察到的相似。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbital coupling effect on power factor in semiconducting transition-metal dichalcogenide monolayers
利用第一性原理和Boltzmann输运理论，包括自旋轨道耦合（SOC），研究了过渡金属二硫属化物半导体单层$\mathrm{MX_2}$（M=Zr，Hf，Mo，W，Pt; X=S，Se，Te）的电子结构和热电性质.发现当SOC打开时，在每个阳离子基团中，从S到Te，能隙减小增加。自旋-轨道劈裂随能隙的减小有相同的变化趋势。计算结果表明，SOC对p型功率因数有显著的不利影响，而对除W阳离子基团外的n型掺杂的影响可以忽略不计，这可以通过考虑SOC对价带和导带的影响来理解。对于$\mathrm{WX_2}$（X=S、Se和Te），SOC导致n型掺杂的功率因数显著增强，这可以通过SOC诱导的能带简并（即能带收敛）来解释。在所有阳离子基团中，Pt阳离子基团显示出最高的Seebeck系数，这导致最好的功率因数，如果我们假设散射时间是固定的。计算结果表明，$\mathrm{MS_2}$（M=Zr，Hf，Mo，W，Pt）对所有阳离子基团都具有最好的p型功率因子，而$\mathrm{MSe_2}$（M=Zr，Hf）、$\mathrm{WS_2}$和$\mathrm{MTe_2}$（M=Mo，Pt）对各自阳离子基团都具有较好的n型功率因子。因此，这些结果可能是有用的，进一步的理论预测或实验探索优良的热电材料从半导体过渡金属二硫属化物单层。
2016-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Role of Strain on Electronic and Mechanical Response of Semiconducting Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers: an ab-initio study
采用基于密度泛函理论的完全相对论第一性原理计算，研究了单层过渡金属二硫属化合物MX 2（M=Mo，W，Sn，Hf，X=S，Se，Te）的电子结构和弹性性质.我们专注于应变的能带结构的作用和跨系列的二维材料的能带排列。我们发现，应变对带隙有显着的影响;双轴应变为1%的2 H结构中的带隙降低，由尽可能多的0.2 eV的MoS 2和WS 2，而增加它的1 T材料。这些结果表明，应变是一个强大的途径，以调节其性能，例如，应变能够形成，否则不可能，打破间隙异质结构内的2 H类。这些计算提供了洞察力和定量信息的异质结的合理发展的基础上，这些类的材料占应变的影响。
2013-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Growth, stabilization and conversion of semi-metallic and semiconducting phases of MoTe2 monolayer by molecular-beam epitaxy
单层（ML）过渡金属二硫属化物以不同的相存在，例如六方（2 H）和畸变八面体或单斜（1 T '）相。不同的结构表现出截然不同的性质。例如，2 H MoTe 2 ML是直接带隙半导体，而1 T 'MoTe 2是半金属。有人提出，2 H和1 T 'MoTe 2之间的形成能相差很小，因此很有可能调整MoTe 2的结构，从而带来新的应用，如相变电子学。在这项工作中，我们报告的生长2 H和1 T 'MoTe 2 ML的分子束外延（MBE）。通过改变分子束外延的生长条件和退火，我们证明了外延MoTe 2结构域的可调谐性。我们目前的实验和理论证据表明，在分子束外延过程中，Te表面吸附在促进和稳定，否则亚稳1 T '-MoTe 2的重要作用。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of water molecules on pristine and defective NiPX$_3$ (X: S, Se) monolayers
层状过渡金属三硫属化合物MPX $_3$（M：过渡金属; X：S，Se）表现出广泛的性质，被广泛推荐作为水裂解反应的有效材料。在这些材料中，NiPx $_3$由于其电子结构与析氧和析氢反应的匹配而成为最有前途的材料。在这里，我们提出了第一步的一个详细的理论描述上的吸附水分子的原始和缺陷（硫族元素空位）表面的$_3$，并表明，在所有情况下，物理吸附发生的地方，吸附能不超过$-650$ \，毫电子伏和水解离吸附是不利的。本工作为水分子与MPX $_3$的相互作用提供了一般性的描述，并可作为进一步研究更复杂的水/MPX $_3$反应的基础。
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Interaction between U-shaped amyloid beta fibril and semiconducting silicon nitride monolayer
本研究通过经典与量子分子动力学模拟，发现半导体Si$_3$N$_4$单层能通过强相互作用解构U型淀粉样β纤维，使其β-折叠含量降低并转变为其他二级结构，证实了其破坏纤维稳定性的潜力。
2024-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Light-controlled room temperature ferromagnetism in vanadium-doped tungsten diselenide semiconducting monolayers
原子薄的过渡金属二硫属化物（TMD）半导体在现代光电子器件和量子计算应用中具有巨大的潜力。通过引入少量的磁性掺杂剂在这些半导体中诱导长程铁磁性（FM），可以扩展它们在新兴自旋电子应用中的潜力。在这里，我们展示了光介导的，室温（RT）FM，在V掺杂WS 2（V-WS 2）单层。我们使用磁LC共振的原理来探测这种效应，该原理采用在射频（RF）范围内在其共振附近驱动的软铁磁Co基微丝线圈。LC谐振与异常巨磁阻抗效应的组合使得线圈对通过其芯的磁通量的变化高度敏感。然后，我们将V-WS 2单层放置在线圈的核心，在那里用激光激发，同时测量其磁导率的变化。值得注意的是，单层的磁导率被发现依赖于激光强度，从而确认在这个二维（2D）材料的RT磁性的光控制。由密度泛函计算的指导下，我们将这种现象归因于在传导和价带中存在过量空穴，以及被捕获在磁性掺杂状态中的载流子，这反过来又介导了V-WS 2单层的磁化。这些发现提供了一个独特的路线，利用光控铁磁性的低功率二维自旋电子器件能够在RT操作。
2020-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting Monolayer Materials as a Tunable Platform for Excitonic Solar Cells
最近出现的二维单层材料具有可调的光电性能和高载流子迁移率提供了新的机会，高效，超薄激子太阳能电池替代那些基于共轭聚合物和小分子供体。使用第一性原理密度泛函理论和多体计算，我们证明，单层的六方氮化硼和石墨烯（CBN）结合常用的受体，如PCBM富勒烯或半导体碳纳米管可以提供激子太阳能电池与可调的吸收带隙，施主-受体界面能带对准，和功率转换效率，以及新颖的设备架构。对于CBN-PCBM器件的情况下，我们预测的限制的功率转换效率是在10 - 20%的范围内，这取决于CBN单层结构。我们的研究结果表明，在可调的，高效的，无聚合物的薄膜太阳能电池，其中未开发的激子和载流子传输制度发挥作用的单层材料的可能性。
2012-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of interesting ferromagnetism in Janus semiconducting Cr$_2$AsP monolayer
采用第一性原理预测Janus Cr$_2$AsP单层为本征铁磁半导体，发现Se掺杂与双轴应变可将其调控为半金属材料，并在特定压缩应变下诱发铁磁-反铁磁转变，展现出在自旋电子器件中的巨大应用潜力。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Bending moduli for thirty-two select atomic monolayers from first principles
我们使用从头计算密度泛函理论（DFT）计算了32个选择的原子单分子膜沿主方向的弯曲模量。具体而言，考虑到代表性的材料从每一个第IV，V，III-V族单层，过渡金属二硫属化物，第III族单硫属化物，第IV族单硫属化物，过渡金属三硫属化物，我们利用最近开发的循环DFT方法来计算弯曲模量在实际相关的，但以前难以处理的低曲率限制。我们发现，一般的模量增加单层的厚度和结构与矩形晶格的各向异性倾向于更高的程度相对于那些与蜂窝晶格。我们还发现，这些趋势的例外情况通常是异常强/弱键合和/或显着的结构相关效应的结果。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Composition-dependent absorption of radiation in semiconducting MSi2Z4 Monolayers
本文通过多体第一性原理计算研究MSi2Z4单层的电子与光学性质，发现其带隙和激子结合能随组分可调，且无侧向能谷，有望用于光电器件和叠层太阳能电池。
2023-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic studies of atomic defects and bandgap renormalization in semiconducting monolayer transition metal dichalcogenides
评估原子缺陷态及其对二维范德华半导体过渡金属二硫属化物（SC TMD）的电子性质的影响是促进利用这些低维材料的下一代电学和光学器件应用的多学科努力的主要任务。在这里，我们利用电子隧穿和光学光谱测量，利用密度泛函理论，在光谱上定位了四个代表性的单层SC TMD中的硫属原子空位的中间带隙态（MoS2，WS2，MoSe2，WSe2），仔细分析了四种不同材料中原子缺陷的相似性和不同性，以及缺失硫族元素原子的物理来源和对SC mTMD的影响特性.此外，我们解决了准粒子和光学能隙的SC mTMD薄膜，并发现许多机构的相互作用显着扩大准粒子的能隙和激子的结合能，当半导体单层封装由非相互作用的六方氮化硼层。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four allotropes of semiconducting layered Arsenic which switch into a topological insulator via an electric field: A computational study
我们提出了四种不同的砷单分子膜的从头算密度泛函理论计算的基础上，所有这些都经历了一个垂直电场的应用拓扑相变的结构相。所有四种砷单层同素异形体具有宽的带隙，从1.21 eV到3.0 eV（基于GW计算）变化，并且通常它们在施加单轴层内应变时经历金属-绝缘体量子相变。此外，增加的横向电场在所有四个单层同素异形体中的Γ点处诱导带反转，导致非平凡拓扑相（对于三个同素异形体是绝缘的，对于一个同素异形体是金属的），其特征在于Z 2指数从0（带反转之前）切换到1（带反转之后）。由横向电场调谐的拓扑相位应该支持自旋分离的无带隙边缘态，这应该在量子自旋霍尔效应中表现出来。
2016-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer 2D semiconducting tellurides for high-mobility electronics
发现和设计具有合适带隙和高载流子迁移率的二维（2D）材料对于光子学、光电子学和高速电子学至关重要。本文基于第一性原理计算，采用具有PBE和HSE泛函的密度泛函理论（DFT），引入了一个具有单层结构的半导体碲化物M2 N2 Te 8（M = {Ti，Zr，Hf}，N= {Si，Ge}）.这些化合物已被鉴定为具有1.0 eV至1.31 eV的直接带隙，非常适合于光子学和光电子学应用。此外，观察到各向异性的面内输运行为和小的电子和空穴（0.11 - 0.15毫微电子）的有效质量被确定沿主导的传输方向。超高的载流子迁移率被预测为这个家庭的二维化合物主机在高速电子器件的潜在应用的巨大希望。电子结构的详细分析揭示了这种独特的二维碲化物材料的有前途的性质的起源。
2020-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Mechanical, optical, and thermoelectric properties of semiconducting ZnIn2X4 (X= S, Se, Te) monolayers
ZnIn 2X 4单层的机械稳定性。ZnIn 2S 4和ZnIn 2Se 4是直接带隙分别为3.94和2.77 eV的半导体，而ZnIn 2 Te 4在G 0 W 0能级处显示出1.84 eV的间接带隙。从Bethe-Salpeter方程的解决方案实现的光学性质预测的ZnIn 2S 4，ZnIn 2Se 4，和ZnIn 2 Te 4单层的激子结合能分别为0.51，0.41，和0.34 eV，这表明高稳定性的激子状态对热解离。使用机器学习原子间势加速的玻尔兹曼输运方程的迭代解，ZnIn 2S 4，ZnIn 2Se 4和ZnIn 2 Te 4单层的室温晶格热导率预测分别为5.8，2.0和0.4 W/mK。由于低的晶格热导率，高的热电势，和大的品质因数，我们提出的ZnIn 2Se 4和ZnIn 2 Te 4单层作为有前途的候选人的热电能量转换系统。这项研究提供了一个广泛的视野有关的内在物理性质的ZnIn 2X 4纳米片，并强调其特性的能量转换和光电子应用。
2022-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism with in-plane magnetization, Dirac spin-gapless semiconducting property, and tunable topological states in two-dimensional rare-earth-metal dinitrides
随着层状结构MoN 2/ReN 2单晶体的成功合成，过渡金属二氮化物材料近年来受到了广泛的关注。在这里，我们专注于稀土金属（Rem）元素，并提出了7个稳定的Rem二氮化物单分子膜与1 T结构，即1 T-RemN 2。这些单层具有铁磁基态，具有面内磁化。在没有自旋轨道耦合（SOC）效应的情况下，能带结构是自旋极化的，狄拉克点位于费米能级。值得注意的是，1 T-LuN 2单层在xy平面中显示出具有面内磁化的各向同性磁各向异性能量，表明磁化方向易于调谐。在xy平面上旋转磁化强度矢量时，该模型能准确描述SOC带隙的变化，并出现两种具有可调性质的拓扑态（类Weyl半金属态和Chern绝缘体态）.类Weyl半金属态是两个Chern绝缘体态之间的临界点，具有相反的Chern数符号。大的非平凡的带隙（高达60.3 meV）和Weyl类半金属态是有前途的自旋电子器件的应用。
2021-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer Vanadium-doped Tungsten Disulfide: A Room-Temperature Dilute Magnetic Semiconductor
稀磁半导体，通过取代掺杂的自旋极化过渡金属到半导体系统，使实验调制的自旋动力学的方式，持有新的磁电或磁光器件的巨大希望，特别是二维系统，如过渡金属dichalcogenides，强调相互作用和激活谷自由度。二维磁性的实际应用可能需要室温操作、空气稳定性以及（对于磁性半导体）实现最佳掺杂水平而不发生掺杂剂聚集的能力。在这里，我们描述了室温铁磁秩序在半导体钒掺杂的二硫化钨单层生产的一个可靠的单步薄膜硫化方法在非常宽的范围内的钒浓度，高达12原子%，最小的掺杂剂聚集。这些单层开发的p型运输作为钒掺入的函数，并迅速达到双极性。铁磁性在几个原子百分比的中间钒浓度处达到峰值，并且在更高的浓度下降低，这与由于在更近的钒-钒间距处的轨道杂化而导致的淬灭一致，如由透射电子显微镜、磁力测定法和第一性原理计算所支持的。室温二维稀磁半导体为拓展范德瓦尔斯异质结构的功能范围，使半导体磁性二维异质结构进入实际应用领域提供了一种新的器件。
2020-05-05 cond-mat.mtrl-sci
The structure and evolution of semiconducting buffer graphene grown on SiC(0001)
使用高度控制的石墨烯在SiC（0001）上的覆盖率，我们研究了在SiC界面上生长的第一石墨烯层的结构。这一层被称为缓冲层，是半导体的。利用X射线反射率和X射线驻波分析，我们对有无单层石墨烯层的缓冲层结构进行了比较研究，结果表明，在SiC界面处，不超过26%的缓冲碳与Si共价键合。我们还表明，顶部的SiC双层是Si耗尽，是可能的原因，在这个系统中先前观察到的inflation。当单层石墨烯层在缓冲层上方形成时，缓冲层变得不那么波纹化，具有与SiC界面的键合几何形状变化的迹象。同时，整个SiC界面变得更加无序，这可能是由于与更高的生长温度相关的熵。
2017-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer and intralayer excitons in AlN/WS$_2$ heterostructure
过渡金属二硫属化合物（TMD）单分子膜具有良好的太阳光吸收性能，是下一代光电子器件的理想材料。由于它们的半导体特性，它们可以使光伏（PV）器件成为可能。此外，AlN和GAN片与MoS $_2$单层的异质组合已被认为是有效的水分解装置。根据这些有希望的发现和小的晶格失配的动机，我们采取的想法耦合半导体WS $_2$ TMD单层的AlN单层的VDW异质结，这是，以及，有前途的光催化或光伏器件。我们研究这种异质结构的第一性原理计算的装置，我们表明，多体效应改变异质结构的带排列从II型到I型，展示了他们的列入是强制性的正确预测的电子和光学性质的2D材料。
2022-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, magnetic and optical properties of MnPX$_3$ (X = S, Se) monolayers with and without chalcogen defects: A first-principle study
基于密度泛函理论（DFT），我们对二维过渡金属磷三硫属化合物MnPX $_3$（X=S和Se）的电子结构、磁性状态和光学性质进行了第一性原理研究。计算得到的MnPX $_3$单分子膜的层间裂解能表明了从体相剥离的能量可能性，具有良好的动力学稳定性，证实了声子谱中没有虚贡献。MnPX $_3$单分子膜都是Néel反铁磁（AFM）半导体，具有落入可见光谱的直接带隙。磁相互作用参数的海森堡模型内提取的AFM状态的起源进行调查。三个面内磁交换参数对Mn离子的AFM构型起着重要作用。通过蒙特卡罗模拟估计Néel温度（$T_\mathrm{N}$），分别获得2D MnPS $_3$和MnPSe $_3$的$103$ \，K和$80$ \，K的理论$T_\mathrm{N}$。在高自旋态下，Mn离子呈蜂窝状排列，自旋简并能带结构呈现谷极化，并考虑自旋轨道耦合（SOC），研究了不同双轴平面应变下Mn离子的自旋简并能带结构.二维MnPX $_3$单分子膜表现出优异的光学性能，并详细讨论了其吸收光谱，寻找其跃迁机制。在MnPX $_3$单层膜中引入了不同数量和构型的硫属元素空位，发现空位的几何结构对MnPX $_3$单层膜的电子结构有很大的影响，从而导致缺陷MnPX体系的磁状态和吸收光谱不同.
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Triggering superconductivity, semiconducting states, and ternary valley structure in graphene via functionalization with Si-N layers
在石墨烯基二维（2D）材料中，打开带隙和实现静态谷控制已经被长期寻求。受最近成功合成Si-N层钝化的2D材料的启发，在这里，我们通过第一性原理计算提出了两种新的石墨烯基材料，2D C2 SiN和CSiN。单层C2 SiN是金属的，并且在低温下实现超导性。单层CSiN具有优异的稳定性和机械性能。它是一种具有电子载流子的三元谷结构的半导体。与现有的valleytronic平台不同，这些谷可以通过施加单轴应变来控制。载流子的谷极化进一步表现为各向异性电导率的显著变化，这可以在简单的电学测量中检测到。强相互作用效应也导致激子结合能增大，增强了紫外光吸收。我们的工作为在二维材料中实现超导电性、三元谷结构和具有增强光吸收的半导体开辟了新的途径。
2022-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Realization of room-temperature ferromagnetic semiconducting state in graphene monolayer
室温铁磁半导体在非易失性数字电路中具有重要的应用价值，它可以提供一个理想的系统，使我们可以同时利用电子的电荷和自旋。然而，寻找室温铁磁半导体至今仍只是一个诱人的想法，从未在实践中实现。在这里，我们证明了石墨烯单层，与下面的Ni（111）衬底杂交，是室温铁磁半导体，已经持续了几十年的研究。我们的自旋极化扫描隧道显微镜（STM）的实验，辅以第一性原理计算，明确表明，石墨烯和镍衬底之间的相互作用产生了一个大的间隙在石墨烯，同时导致相对移动之间的多数和少数自旋带。因此，Ni衬底上的石墨烯片即使在室温下也表现出具有几十meV能量的自旋极化带隙。这一结果使室温铁磁半导体的科学和应用成为可能，并为基于石墨烯的新型信息技术带来了希望。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Highly Anisotropic Semiconducting GaTe Nanomaterials and Emerging Properties Enabled by Epitaxy
准一维材料是一类原子在二维空间中以链状结构排列的新型材料。例子包括最近发现的黑磷、来自过渡金属二硫属化物的ReS 2和ReSe 2、来自过渡金属三硫属化物的TiS 3和ZrS 3以及最近发现的GaTe。结构各向异性的存在会影响它们的物理性质，并导致方向依赖的光-物质相互作用、二向色性光学响应、高迁移率通道和各向异性热传导。尽管有许多关于各向同性TMDC和后过渡金属硫族化物（如MoS 2和GaSe）的气相生长的报道，但由于界面能的各向异性，伪1D材料的合成特别困难，这稳定了树枝状生长而不是具有明确取向的单晶生长。在具有优良光电探测性能的柔性云母衬底上生长了单斜GaTe。在这项工作中，我们证明了伪一维单斜GaTe层可以通过物理气相传输技术在各种其他衬底上合成，包括GaAs（111），Si（111）和c切蓝宝石。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量，以及角分辨微PL和显微拉曼技术，提供了第一次原子尺度的分辨率实验的伪一维结构的单斜GaTe和各向异性性能。有趣的是，生长在蓝宝石上的GaTe纳米材料表现出高效和窄的局部发射峰低于带隙能量，这被发现与选择类型的线和点缺陷，如PL和拉曼映射扫描证明。这使得在蓝宝石上生长的样品比在GaAs和Si上生长的样品更突出，这些样品表现出更规则的性质。
2017-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Band filling and cross quantum capacitance in ion gated semiconducting transition metal dichalcogenide monolayers
基于半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的离子液体门控场效应晶体管（FET）被用于研究丰富多样的极其有趣的物理现象，但是载流子如何在这些系统中积累的重要方面尚不清楚。我们解决这些问题通过一个系统的实验研究的运输在单层的MoSe $_2$和WSe $_2$作为磁场和栅极电压的函数，探索范围从约10 $^{14}$ cm $^{-2}$空穴的价带中的4 × 10 $^{14}$ cm $^{-2}$电子的导带中的载流子的累积密度。我们确定的条件时，化学势进入不同的谷在单层能带结构（K和Q谷的导带和两个自旋分裂的K谷的价带），并发现一个独立的电子图片描述的占领状态。然而，出乎意料的是，当多个谷被占据时，实验显示出器件电容的非常大的变化，这与这些系统的通常预期的量子电容贡献完全不相容，$\textit{C}$ $_Q$ = $\textit{e}^2$ /（d $μ$ /d $\textit{n}$）。这种意想不到的行为归因于交叉量子电容的存在，交叉量子电容源于一个板上的电荷产生的电场与另一个板上的电荷的屏蔽。因此，我们的研究结果揭示了物理系统电容的重要贡献，而这一点到目前为止几乎完全被忽视。（由于篇幅限制，摘要较短-全文见手稿）
2019-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Outstandingly high thermal conductivity, elastic modulus, carrier mobility and piezoelectricity in two-dimensional semiconducting CrC2N4: A first-principles study
单层MoSi 2N 4的实验实现是二维（2D）材料领域的最新突破性进展之一。受此启发，本文采用第一性原理计算研究了MC_2N_4（M= Cr，Mo，W，V，Nb，Ta，Ti，Zr，Hf）单分子膜的稳定性.所获得的结果证实了MC 2N 4（M= Cr，Mo，W，V）纳米片的理想的热，动力学和机械稳定性。有趣的是，CrC 2N 4，MoC 2N 4和WC 2N 4单层被发现是半导体，带隙分别为2.32，2.76和2.86 eV，使用HSE 06功能，而VC 2N 4晶格显示金属性质。CrC 2N 4单层的直接带隙半导体性质导致可见光的优异吸收。CrC 2N 4纳米片的弹性模量和拉伸强度被预测为非常高，分别为676和54.8 GPa。基于Boltzmann输运方程的迭代解，预测CrC 2N 4单层的室温晶格热导率为350 W/mK，是二维半导体中最高的。CrC_2N_4和WC_2N_4晶格也表现出非常高的压电系数。这项研究介绍了CrC 2N 4纳米片作为一种新型的2D半导体，具有非常高的机械强度，热导率，载流子迁移率和压电系数。
2021-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Properties of NbSi2N4, VSi2N4, and VSi2P4 Monolayers
MoSi2N4及其对空气、水、酸和热的特殊稳定性的最近展示引起了人们对这一二维（2D）材料家族的浓厚兴趣。在这些材料中，NbSi2N4、VSi2N4和VSi2P4是半导体的易平面铁磁体，具有可忽略的平面内磁各向异性。因此，它们满足一个必要条件，表现出无耗散自旋超流模式。用Monte Carlo和密度泛函理论计算了VSi_2P_4和VSi_2N_4单层膜的居里温度。VSi_2N_4的磁矩可以通过施加拉伸双轴应变或电子掺杂从面内切换到面外。
2021-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Flat-band based ferromagnetic semiconducting state in the graphitic C$_4$N$_3$ monolayer
提出了一种新的晶格模型，该模型基于著名的具有单孔缺陷的蜂窝晶格（HL-D-1/2 N）的六角$\sqrt{N}\times\sqrt{N}$超胞，以实现非平凡孤立平带。通过进行紧束缚和密度泛函理论计算，我们证明了实验实现的石墨氮化碳（Adv.Mater.，22，1004，2010; Nat. Commun.，9，3366，2018），基于HL-D-1/8的C $_4$ N $_3$是托管此类平坦频带的完美系统。对于P-6 m ~ 2 C $_4$ N $_3$结构，表现出与孤立的平带无关的铁磁半金属性。然而，P-6 m2 C $_4$ N $_3$结构是动态不稳定的。利用基于群论和图论的结构搜索方法，我们发现一种新的波纹状Pca 21 C4 N3结构在所有已知的C $_4$ N $_3$结构中具有最低的能量.这种Pca 21 C $_4$ N $_3$结构是一种本征铁磁半导体（Tc $\approx$ 241 K），具有一个半导体自旋通道（1.75 eV）和一个绝缘自旋通道（3.64 eV），这在二维（2D）系统中是相当罕见的。它的铁磁半导体性质源于孤立的p $_z$态平带，因为载流子将平带向上移动到费米能级。有趣的是，发现这种Pca 21 C $_4$ N $_3$结构是压电和铁电的，这使得C $_4$ N $_3$成为不寻常的无过渡金属的2D多铁性。
2022-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Band Alignment of 2D Semiconductors for Designing Heterostructures with Momentum Space Matching
我们提出了一个全面的二维（2D）半导体材料的能带排列的研究，并强调形成动量匹配的I，II和III型异质结的可能性;一个诱人的可能性是原子异质结构的构成单层在区域中心的带边。我们的研究，其中包括第IV和III-V族化合物单层材料，第V族元素单层材料，过渡金属二硫属化物（TMD）和过渡金属三硫属化物（TMT）揭示了几乎一半的这些材料具有导电和/或价带边缘驻留在区中心。使用第一性原理密度泛函计算，我们提出了这些2D材料的903种不同的可能组合的异质结的类型，建立了异质结的周期表。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Theoretical Analysis of a Two-Dimensional Metallic/Semiconducting Transition-Metal Dichalcogenide NbS2//WSe2 Hybrid Interface
我们报告了一个单层厚的横向异质结构（LH）加入两个不同的过渡金属二硫属化物（TMDC）：NbS 2和WSe 2的第一原理理论研究。NbS 2//WSe 2 LH可以被认为是导电（NbS 2）/半导体（WSe 2）二维（2D）混合异质结的原型示例。我们首先生成和验证现实的NbS 2//WSe 2 LH的原子模型，推导出它们的能带结构，并将其进行碎片分解和静电势分析，以提取一个简单但定量的模型，这个界面系统。还研究了化学计量波动模型，发现不会改变定性情况。然后我们进行电子输运模拟，通过能带排列分析来分析它们。我们的结论是，NbS 2//WSe 2 LH出现作为一个强大的无缝面内2D模块化结的光电器件超越目前的小型化技术的潜在用途。
2020-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Realization of Semiconducting Layered Multiferroic Heterojunctions via Asymmetrical Magnetoelectric Coupling
二维（2D）半导体多铁性材料能够有效地耦合磁性和极化（P）有序，在纳米尺度的基础研究和技术应用中具有重要意义，但在自然界中却很少见。在这项研究中，我们提出了一个通用的机制，通过VDW异质结工程实现半导体二维多铁性，如在一个典型的异质结构组成的磁性双层CrI 3（双CrI 3）和铁电单层In 2Se 3。有趣的是，Se 4p和Cr 3d轨道之间的新型间接轨道耦合，由界面I 5 p轨道介导，在相反的P配置中是可切换的，从而导致意想不到的强非对称磁电耦合机制。因此，随着In_2Se_3引起的铁电势垒的显著增加，在相反的P组态中实现相反的磁序最终导致了Bi-CrI_3/In_2Se_3的新颖的多铁性。最后，我们证明，我们的机制一般可以应用到设计其他VDW多铁性，即使层厚度可调。
2020-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Atomic scale imaging of the negative charge induced by a single vanadium dopant atom in monolayer WSe$_2$ using 4D-STEM
本研究利用4D-STEM对单层WSe2中单个钒掺杂原子诱导的负电荷进行原子尺度成像，通过质心重建和模拟比较，实现了对掺杂剂电荷态的检测与分析。
2023-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Ideal strength and phonon instability of strained monolayer materials
利用密度泛函理论计算了具有半金属、半导体和绝缘基态的单层材料的理想强度。在这里，我们表明，在石墨烯中，软模式发生在BN，石墨烷，和MoS $_2$的K点，而不是在硅烯。在除石墨烯之外的所有情况下，过渡都是一阶的。在BN和石墨烷中，软模对应于类似于石墨烯的Kekul{é}样畸变，而MoS $_2$具有明显的畸变。BN、石墨烷和MoS $_2$的相变与带隙的打开无关，这表明费米面嵌套不是驱动力。我们执行的能量分解，演示了为什么在K点的软模式是唯一的，以及如何应变驱动声子不稳定性。
2013-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Constructing Metallic Nanoroad on MoS2 Monolayer via Hydrogenation
单层过渡金属二硫属化合物最近作为一种新的二维材料家族出现，由于有限带隙的存在，可能适合电子和光电子器件中的众多应用。许多提出的应用需要在这些半导体单层内有效地传输载流子。然而，如何在这些原子级薄的半导体上构建稳定的导电纳米电极仍然是一个挑战。在这里，我们证明，氢化的二硫化钼单层表面诱导的超导体-金属过渡，和带状图案化的氢化能够产生一个导电nanoroad。带隙的闭合是由于形成了以Mo 4d轨道为主的带隙杂化态，以及氢原子向晶格中的电子贡献。弹道电导计算表明，这样的一个nanoroad在二硫化钼表面表现出整数电导，表明小的载流子散射，因此是理想的作为一个导电通道或互连，而不损害单层的机械和结构的完整性。
2013-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Two Dimensional Ferromagnetic Semiconductor: Monolayer CrGeS$_3$
近年来，二维铁磁半导体材料在自旋电子器件中有着广泛的应用前景。基于密度泛函理论，我们系统地研究了单层结构CrGeS $_3$的磁性和电子性质.通过对不同磁态总能量的比较，确定了单层CrGeS $_3$的铁磁基态。它还表明，铁磁和半导体性能表现在单层CrGeS $_3$的磁矩为3 $μ_{B}$为每个Cr原子，捐赠主要由强烈的$dp$ $σ$ -杂化Cr $e_g$ -S $p$。当自旋下降态为0.77 eV时，单层结构中自旋上升态的带隙为0.70 eV。整体带隙为0.34 eV（通过使用HSE 06泛函为2.21 eV），其来源于Cr $e_g$ -S $p$的键合$dpσ$杂化态和未占据的Cr $t_{2g}$ -Ge $p$杂化。此外，利用平均场理论计算了单层CrGeS $_3$的居里温度为161 K.
2019-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Raman scattering excitation in monolayers of semiconducting transition metal dichalcogenides
该研究对四种封装于六方BN的高质量半导体过渡金属二硫化物单层开展低温拉曼散射激发（RSE）光谱研究，揭示了出射/入射共振下的声子模特征及激子-声子耦合对基态激子类型的依赖关系，证明RSE是研究该体系激子-声子耦合的有力工具。
2023-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pulsed thermal deposition of binary and ternary transition metal dichalcogenide monolayers and heterostructures
过渡金属二硫属化物（TMDC）在光子器件、光电器件或谷电子器件中的应用需要在单一工艺中生长不同材料的连续单层、异质结构和合金。我们提出了一种简便的脉冲热沉积方法，它提供了精确的控制层厚度和化学计量的二维系统。该方法的通用性被证明在三元单层的钼$_{1-x}$ W $_{x}$ S $_{2}$和异质结构相结合的金属TaS $_{2}$和半导体MoS $_{2}$层。制备的三元单分子膜覆盖了$x$ = 0. 1、无相分离。带隙工程和控制的自旋轨道耦合强度的吸收和光致发光光谱证明。垂直异质结构的生长没有相互混合。清洁和原子突变界面的形成是由高分辨率透射电子显微镜证明。由于金属组分以及硫族化物都是热蒸发的，因此可以制备复杂的合金和异质结构。
2019-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Blue shifting of the A exciton peak in folded monolayer 1H-MoS2
层状过渡金属二硫属化物的大家族被广泛认为构成二维（2D）半导体材料的第二家族，其可用于创建补充基于石墨烯的那些的新颖器件。在许多情况下，这些材料已经显示出从本体中的间接带隙到单层系统中的直接带隙的转变。在这项工作中，我们的实验表明，折叠1H二硫化钼（MoS 2）层的结果在一个乱层堆叠与增强的光致发光量子产率和一个显着的位移到蓝色的90毫电子伏。这与预期的2 H-MoS 2能带结构特性相反，其包括间接带隙和淬灭的光致发光。我们提出了一个理论解释的起源，这种行为的激子屏蔽。
2013-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Bonding Charge Density and Ultimate Strength of Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
二维（2D）半导体过渡金属二硫属化物（TMD）可以承受大的变形而不断裂或非弹性松弛，使得它们在新型应变工程和柔性电子和光电子器件中的应用具有吸引力。在这项研究中，我们的特点是单层VI族TMDs的力学响应大弹性形变，使用第一性原理密度泛函理论计算。我们发现，这些二维材料的极限强度和整体应力响应强烈影响其化学成分和加载方向。我们表明，所观察到的机械行为的差异可以归因于在过渡金属原子和硫属元素之间的区域中的被占用的杂化电子态的空间再分布。尽管过渡金属和硫属元素之间存在很强的共价键，但我们发现可以建立一个简单的线性关系来描述机械强度对从过渡金属原子到硫属元素的电荷转移的依赖性。
2013-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of a two-dimensional topological insulator candidate: monolayer Si2Te2
半导体Si 2 Te 2单层（ML-Si 2 Te 2）被预测为半导体和室温量子自旋霍尔相之间的应变相关的带交叉。然而，对这种人工二维（2D）材料的研究主要限于理论计算，因为它的大块对应物不自然存在。本文报道了在Sb_2 Te_3薄膜衬底上成功地外延生长ML-Si_2 Te_2薄膜。通过扫描隧道显微镜观察，得到了覆盖率高达95%的高质量（1*1）ML-Si_2 Te_2薄膜。X-射线光电子能谱学证实了在界面处没有Si 2 Te 2和Sb 2 Te 3之间的混合。结合扫描隧道光谱和密度泛函理论计算，我们证明了ML-Si_2 Te_2在Sb_2 Te_3上的半导体能带结构.此外，理论上预测，系统可以驱动到非平凡相通过减少4.4%的应变，使用应变工程。我们的研究结果铺平了道路，在这个二维拓扑绝缘体候选人的深入调查。
2022-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coulomb-Engineered Heterojunctions and Dynamical Screening in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
通过介电环境操纵二维材料提供了控制电子和光学特性的新机会，并允许以非侵入性方式压印纳米结构。在这里，我们评估的潜力，单层半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）的库仑工程在材料现实和定量的方式。我们比较不同的TMDC材料的电介质周围的修改的响应，分析动态基板屏蔽的影响，即在介电函数的频率依赖性，并讨论固有的长度尺度的库仑工程异质结。我们发现对称的和刚性的位移一样的准粒子带隙调制，瞬时和动态基板筛选。从这个，我们得到一个有效的多尺度建模的库仑工程异质结放置在空间结构的基板上的均匀单层组成的短程自能量。对于这些异质结，我们表明，几个晶格常数的长度尺度上的带隙调制是可能的渲染外部限制的基板结构比内部效应更重要。我们发现，所有的半导体TMDC同样非常适合这些外部和非侵入性的修改。
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room-temperature ferromagnetism in monolayer WSe2 semiconductor via vanadium dopant
稀磁半导体包括Mn掺杂的GaAs在栅控自旋电子学中具有很大的应用前景，但其在室温下的长程铁磁有序居里转变至今仍存在争议。本文报道了用化学气相沉积法制备的V掺杂WSe_2半导体单层膜中具有长程序的室温铁磁畴。利用磁力显微镜在360 K下观察到铁磁有序结构，同时在0.1%V掺杂浓度下保持~105的高开/关电流比。通过高分辨率扫描透射电子显微镜观察，V-取代到W位点保持5 nm的V-V分离距离而没有V-V聚集，这意味着Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用（或Zener模型）通过在V掺杂的WSe 2单层中通过自由空穴载流子建立长程铁磁有序的可能性。更重要的是，铁磁顺序明显调制通过应用背栅。我们的研究结果打开了新的机会，使用二维过渡金属dichalcogenides为未来的自旋电子学。
2020-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Reversible Electrochemical Phase Change in Monolayer to Bulk MoTe2 by Ionic Liquid Gating
Stanford University（斯坦福大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
通过离子液体栅极在单层到bulk MoTe2间实现可逆电化学相变，揭示该机制无需单层隔离，具有更广泛的应用潜力。
2019-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Vapor Deposition Growth of Monolayer WSe2 with Tunable Device Characteristics and Growth Mechanism Study
过渡金属二硫属化合物（TMDCs）半导体材料由于其独特的电学、光学和力学性能，近年来引起了人们的广泛关注。在大量的TMDC中，二硒化钨（WSe 2）单层是特别感兴趣的，因为它具有直接的带隙和可调的电荷传输行为，这使得它适合于各种电子和光电应用。直接合成单层大畴WSe 2及其生长机理的研究是实现WSe 2应用的重要步骤。在这里，我们报告系统的研究环境压力化学气相沉积（CVD）生长单层和几层WSe 2薄片直接在二氧化硅衬底上。使用光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱和光致发光光谱对WSe2薄片进行了表征。我们研究了生长参数，重点是生长温度和持续时间，影响的大小，层数，和形状的生长WSe2薄片。我们还表明，CVD生长的单层WSe 2，类似于机械剥离的样品的传输特性，可以调整到p型或双极性的电行为，这取决于金属接触的类型。这些结果加深了我们对WSe_2气相生长机理的理解，对这些CVD生长单层材料在电子学和光电子学中的应用有一定的参考价值。
2015-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Phase Transition in a Memristive Suspended MoS2 Monolayer Probed by Opto- and Electro-Mechanics
二维材料的半导体单层能够将多个有趣的特性连接到单个组件中。在这里，通过结合光机械和电子测量，我们证明了部分2 H-1 T相变在悬浮的2D单层膜的二硫化钼2的存在。在没有任何外部掺杂剂的情况下，电子传输在二硫化钼膜中显示出意想不到的忆阻特性。一个强大的机械软化的膜同时测量，并可能只涉及到相2 H-1 T相变，它强加了3%的拓扑1 T相相对于半导体2 H的方向伸长率。我们注意到，只有百分之几的2 H-1 T相位切换足以观察到可测量的忆阻效应。我们的实验结果结合第一性原理总能量计算表明，硫空位扩散起着关键作用的初始成核的相变。我们的研究清楚地表明，纳米力学是一种超灵敏的技术，可以探测二维材料或薄膜中的晶体相变。最后，更好地控制微观机制，负责在二硫化钼中观察到的忆阻效应是重要的未来设备的实施。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Review of Ultrafast Spectroscopy Studies of Valley Carrier Dynamics in Two Dimensional Semiconducting Transition Metal Dichalcogenides
二维层状过渡金属二硫属化合物为未来基于谷的信息处理提供了新的机会，也为研究激子效应提供了理想的平台。在各种器件物理的中心，对他们可能的电子和光电应用是理解各种多粒子电子态的动态演化，特别是激子占主导地位的TMD的光电响应，在新的背景下的自由度谷。在这里，我们提供了一个简单的回顾，在使用螺旋度分辨超快光谱，特别是超快泵浦探测光谱，研究半导体单层过渡金属二硫属化物谷相关的多粒子电子态的动态演化的实验进展。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of silicene monolayer under bi-axial mechanical strain: a first-principles study
二维范德华异质结构的电子和磁性的机械控制为自旋电子学和信息相关技术的进一步发展提供了新的可能性。利用密度泛函理论研究了含铬原子的硅烯单分子膜在小双轴应变（$-6\%< ε< 8\%$）作用下的结构、电子和磁性.我们的研究结果表明，没有应变的Cr掺杂硅烯纳米片具有磁性金属，半金属或半导体性质取决于类型的取代。我们还表明，与单体和垂直二聚体取代的磁矩变化非常弱的应变。然而，与水平二聚体取代相关的磁矩降低时，无论是压缩或拉伸应变施加到系统。此外，我们发现，最大的半导体带隙约为0.13 eV的零应变下的垂直铬掺杂硅烯。最后，双轴压缩应变导致Cr垂直二聚体取代的磁矩的不规则变化。
2022-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Absence of a Band Gap at Interface of a Metal and Highly Doped Monolayer $MoS_2$
与半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）如$MoS_2$的高质量电接触是解锁其独特的电子和光电性质以用于基础研究和器件应用的关键。尽管进行了大量的实验和理论努力，但与掺杂TMDC的可靠欧姆接触仍然是难以捉摸的，并且将受益于对金属-TMDC界面的基础物理的更好理解。在这里，我们提出了测量原子尺度的能带图之间的各种金属和重掺杂单层$MoS_2$使用超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）的结。我们的测量结果表明，这些结的电子特性是由2D金属诱导间隙态（MIGS）。这些MIGS的特征在于在金属-半导体界面的2 nm内的$MoS_2$的局部态密度（L-DOS）中的空间增长的测量间隙。它们的衰减长度从中间带隙附近的最小值~0.55 nm延伸到带边附近的2 nm，并且对于Au、Pd和石墨接触几乎相同，表明这是单层半导体的普遍性质。我们的研究结果表明，即使在重杂质半导体，MIGS的存在设置电接触的极限。
2017-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of switchable half semiconductor in d$^{1}$ transition metal dichalcogenide monolayers
我们提出在d $^{1}$组态的三角棱柱过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜中可以存在半半导体态。在这种状态下，电子和空穴都是自旋极化的，并且共享相同的自旋通道。在杂化密度泛函理论的基础上，我们特别预言VS $_2$单分子膜是具有直接带隙的半导体。此外，我们还发现VS $_2$的导电电子自旋取向在适度的应变下发生转变。因此，我们的预测打开了有趣的可能性VS $_2$在自旋电子学和光电子学的应用。我们的分析三角棱柱族-V MX $_2$（M=V，Nb，Ta; X=S，Se，Te）单层揭示了广泛的多样性的电子状态，可以定性地理解在本地化的$d$电子。
2015-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomically thin group-V elemental films: theoretical investigations of antimonene allotropes
包括磷烯的V族元素单层膜是具有半导体电子特性的有前途的2D材料。在这里，我们提出的第一性原理计算的稳定性，机械和电子性质的二维锑（Sb），锑烯的结果。我们的计算表明，锑烯的独立α和\b{eta}同素异形体是稳定的且半导体的。α-Sb具有两个原子亚层的褶皱结构，\b{eta} -Sb具有屈曲的六方晶格。计算的拉曼光谱和STM图像具有明显的特征，从而有助于表征这两种同素异形体。\b{eta} -Sb具有接近各向同性的力学性能，而α-Sb表现出强烈的各向异性。在适度的拉伸应变下，可以实现间接-直接的带隙转变，这为它们在光电子学中的应用开辟了可能性。
2015-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Limited ferromagnetic interactions in monolayers of MPS$_3$ (M=Mn, Ni)
本文系统地研究了二维有序合金的电子和磁性，该合金由两种典型的过渡金属磷三硫属化物掺杂$3d$元素的基质（MnPS $_3$和NiPS $_3$）组成.对于这两个主机，我们的DFT+U计算能够定性地再现所有实验观察到的磁耦合的比率和符号。所有的反铁磁交换耦合的相对强度，无论是在MnPS $_3$以及在NiPS $_3$，可以成功地解释使用一个有效的直接交换模型：他们揭示，第三邻居交换占主导地位的NiPS $_3$由于填充的$t_{2g}$ subshell，而MnPS $_3$的第一邻居交换是占主导地位的，由于存在的$t_{2g}$磁性。另一方面，NiPS $_3$中的最近邻铁磁耦合只能使用更复杂的超交换模型来解释，并且（也）主要是由$t_{2g}$磁性的缺失触发的。对于掺杂的系统，DFT+U计算表明，磁性杂质不影响在纯相中观察到的磁有序，因此在这些系统中，铁磁性可能不容易由这种元素掺杂引起。然而，与主体不同，第一和第二（掺杂剂-主体）交换耦合具有相似的数量级。这导致在反铁磁耦合的情况下的挫折，可能是观察到的掺杂系统的较低的磁有序温度的原因之一。
2022-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic and magnetic properties of dopant atoms in SnSe monolayer: a first-principles study
具有正交晶系Pnma GeS结构的SnSe单层膜是一种重要的二维间接带隙材料。基于第一性原理密度泛函理论计算，系统研究了X（X = Ga，In，As，Sb）原子掺杂SnSe单分子膜的电磁性质.电子结构计算结果表明，Ga掺杂体系保持半导体性质，而In掺杂SnSe单层为半金属。As和Sb掺杂的SnSe系统呈现出n型半导体的特性。此外，所有考虑的替代掺杂的情况下诱导的磁基态的磁矩为1μB。此外，计算的形成能也表明，四种类型的掺杂体系是热力学稳定的。这些结果为掺杂SnSe单层膜在二维光电子和磁性半导体器件中的潜在应用提供了一条新的途径。
2015-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
