Blue phosphorene bilayer is a two-dimensional metal -- and an unambiguous classification scheme for buckled hexagonal bilayers
高层次的第一性原理计算预测蓝色磷烯双层是一个二维金属。这种结构以前没有被考虑过，并通过采用方框图方案来确定，该方案产生了一套完整的五个高对称性堆叠结构的屈曲蜂窝层，并允许其明确的分类。我们发现，所有这些堆叠配置都是稳定的或至少亚稳态配置蓝色磷烯和灰色砷烯双层。对于蓝色磷烯，最稳定的堆叠结构尚未报道，令人惊讶的是它是金属的，而所有其他排列都是间接带隙半导体。由于不可能通过平移来交换堆叠配置，因此所有这些都应该通过单层的转移在实验上可以获得。蓝色磷烯双层膜的金属特性是由其3.01 μ m的短层间距离引起的，并提供了设计单元素全磷晶体管的特殊可能性。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Signature of excitonic insulators in phosphorene nanoribbons
本研究利用第一性原理计算和MLWF-TB及BSE方法，研究了磷烯纳米带的准粒子效应，发现部分纳米带表现出自旋三重态激子绝缘体行为，为理解准一维磷基材料提供了重要进展。
2024-01-07 cond-mat.mtrl-sci
A theoretical study of blue phosphorene nanoribbons based on first-principles calculations
基于第一性原理计算，我们提出了蓝色磷烯纳米带（BPNR）带隙随宽度变化的量子限制机制。所考虑的BPNR在两侧具有氢饱和的扶手椅形或锯齿形边缘。这两种类型的纳米带被证明是间接半导体。当宽度减小到约10埃时，可实现约1 eV的增强的能隙。基本的物理学归因于量子限制。更重要的是，量子限制参数是通过拟合计算的间隙相对于它们的宽度。结果表明，扶手椅型纳米带的量子限域比锯齿型纳米带强。该研究为调节BPNR的能隙提供了一种有效的方法。
2014-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic structures and transport properties of zigzag blue phosphorene nanoribbons
近年来，单元素二维原子晶体材料在许多应用领域引起了人们的广泛兴趣。不久前，用分子束外延技术在金衬底上成功地合成了蓝磷，它具有特殊的几何和电子结构。采用第一性原理方法研究了锯齿形蓝色磷烯纳米带的电子结构和输运性质，通过在纳米带的两端引入不同的基团钝化，可以明显地调节纳米带的电子结构和输运性质. ZBPNRs-H和ZBPNRs-OH呈现出宽禁带半导体性质。而ZBPNRs-O是金属的。有趣的是，ZBPNRs-O的电流-电压曲线显示负微分电阻效应，这与带宽度无关。通过ZBPNRs-O的电流主要是以P-P键电流的方式沿两个外侧锯齿形磷链流动。通过对ZBPNR的两个边缘进行不同功能基团的修饰，可以使ZBPNR显示出一些重要的功能特性，成为负阻器件的候选材料。
2018-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Superconducting properties of doped blue phosphorene: Effects of non-adiabatic approach
利用第一性原理计算，考虑绝热和非绝热声子色散，研究了Kohn反常对单层蓝磷烯电子和空穴掺杂情况下超导性质的影响.我们表明，费米面的拓扑结构是至关重要的掺杂蓝色磷烯的科恩异常的形成。通过使用各向异性Eliashberg形式，我们进一步仔细考虑了非绝热声子色散的温度依赖性。在低空穴密度的情况下，强的电子-声子耦合导致超导的最大临界温度为$T_c=97$ K。另一方面，在电子掺杂状态中，在包括Lifshitz转变点的掺杂水平下达到$T_c=38$ K的最大超导临界温度。此外，我们的研究结果表明，电子-声子耦合的最突出的组成部分来自面内（面外）变形和电子（空穴）型掺杂的面内（面外）电子态之间的耦合。
2022-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
One-dimensional phosphorus chain and two-dimensional blue phosphorene grown on Au(111) by molecular-beam epitaxy
单层磷（磷烯）作为一种具有应用前景的二维（2D）材料，近年来引起了相当大的研究关注。它是一种显示出优异的传输和光学特性的半导体。通过剥离法从块状晶体中成功分离出了少层或SL黑磷，并对其电子和光学性质进行了广泛的研究。蓝磷（blueP）是黑磷的同素异形体，其中原子以更平坦的原子构型排列，最近理论上已经提出在一些基底上以SL形式存在。在这项工作中，我们报告了一个蓝色的类P外延层的形成Au（111）的分子束外延。特别是，我们发现通过扫描隧道显微镜（STM）一维（1D）的原子链在低覆盖率，发展成更紧凑的岛屿或补丁的$(\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30^\circ$结构与覆盖率增加之前，蓝色P-样岛成核和生长。我们还注意到一个有趣的生长特性，其中$(\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30^\circ$表面在中间覆盖往往相分离成局部低覆盖率的一维链和高覆盖率的blueP-样结构，分别。因此，本实验不仅支持最近提出的半层半层（HLBHL）的生长机制，但也揭示了blueP生长过程的动力学细节。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Blue Phosphorene Oxide: Strain-tunable Quantum Phase Transitions and Novel 2D Emergent Fermions
固态材料中的可调谐量子相变和新的涌现费米子是一个令人着迷的研究课题。在这里，我们提出了一种新的稳定的二维（2D）材料，蓝色磷烯氧化物（BPO），它具有这两个。基于第一性原理计算，我们证明了它的平衡态是一个低能三带的窄带隙半导体。值得注意的是，适度的应变可以驱动BPO中的半导体到半金属的量子相变。在临界跃迁点，三个带在费米能级上相交于一点，在这一点附近的准粒子是一种新型的二维赝自旋1费米子。超过跃迁后，系统成为一个对称性保护的半金属，导带和价带在一个费米点上二次接触，低能准粒子成为另一种新型的二维双Weyl费米子。我们构建有效的模型表征的相变和这些新的紧急费米子，我们指出了几个奇异的效果，包括超克莱因隧道，超准直，和普遍的光学吸收。我们的研究结果表明，BPO作为一个有趣的平台，探索量子相变和新的涌现费米子的基本性质，也表明其在纳米器件应用的巨大潜力。
2016-10-20 cond-mat.mtrl-sci
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
Vicinal metal surfaces as potential catalysts for phosphorene epitaxial growth
磷烯是一种单层黑磷（BLK-P），在柔性和可调电子器件方面具有巨大的潜力，但迄今为止，外延生长它的尝试一直不成功。同时，在高蒸汽压和磷的高反应活性的特殊生长条件下，在密排的（111）金属表面上获得了六方晶系的蓝磷（BL-P）。由于（111）面的六角对称性，其更有利于BL-P而不是BLK-P。在这里，我们调查计算阶梯基板提供的替代方案。使用Cu（311）表面作为模型，我们发现表面台阶可以在能量上有利于BLK-P。这可以根据表面态密度和轨道杂化来合理化，这导致较低BLK-P半层的较强表面成键。这项工作表明，金属的邻位金属表面可以提供一个可行的途径磷烯合成。
2019-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Phase coexistence and metal-insulator transition in few-layer phosphorene: A computational study
基于{ \em ab initio}密度泛函计算，我们提出了$γ$ -P和$δ$ -P是层状磷的两个额外的稳定结构相，除了层状的$α$ -P（黑色）和$β$ -P（蓝色）磷同素异形体。这些同素异形体中的一些的单层具有宽的带隙，而包括$γ$ -P的其它的单层显示由层内应变或改变层数引起的金属-绝缘体转变。一个不可预见的好处是可以在没有能源成本的情况下连接不同的结构阶段。这在组装异质结构时变得特别有价值，该异质结构在一个连续层中具有良好限定的金属和半导体区域。
2014-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Non collinear Magnetism and Phonon Dispersion Relation in Vacancy Induced Phosphorene Monolayer
采用基于rst原理的从头算方法研究了磷分子单分子膜的电子、磁性和线性声子色散行为。磷烯单层膜是一种半导体系统，其禁带宽度随尺寸变化。空位被用来研究单分子层体系的几何和物理行为。计算中包括了纯单层、空位诱导单层和空位诱导掺杂单层。通过优化算法很好地检查了掺杂剂浓度，以保持单层系统的稀磁半导体行为。态密度和分态密度表示系统中各个轨道的贡献。在空位态和掺杂空位态中观察到带闭合性质，表明了扰动相的闭合致密态和金属行为。计算中同时考虑了反铁磁有序和铁磁有序，得到了这两种有序对系统物理性质的影响。根据声子振动态密度和线性色散关系，通过具有线性色散关系的费米面映射了朗道能级分布。线性声子态密度的结果与电子态密度的结果一致。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion Quantum Monte Carlo Study of Martensitic Phase Transition: The Case of Phosphorene
最近的技术进步，在处理有限尺寸的错误，使量子蒙特卡罗方法相当吸引人的电子结构计算中处理扩展系统，特别是当常用的密度泛函理论（DFT）的方法可能无法令人满意。本文采用扩散蒙特卡罗（DMC）方法对二维磷烯的马氏体相变进行了理论研究。DMC计算支持DFT预测具有相当扩散的障碍，其特征在于具有两个过渡态，除了确认所谓的黑色和蓝色相的磷烯基本上是简并的。在同一时间，计算显示的重要性，准确地处理相关能描述的能量变化的马氏体相变，已经被广泛认识到化学键的形成/解离。基于对相变过程的原子学描述，我们还讨论了机械应变对磷烯两相稳定性的影响。
2016-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Direct observation of structural phase transformations during continuous phosphorus deposition on Cu(111)
本研究通过原位显微镜直接观察Cu(111)上磷沉积过程，发现磷化物中间相转化为蓝磷烯层及多层岛生长的新模式，归因于高浓度P2二聚体，为二维材料生长提供新机制。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac Fermions in Blue-Phosphorus
我们提出了在磷烯中可以设计出具有四配位磷原子的狄拉克锥。关键是通过$sp^2$组态在能量上分离面内轨道（$s$、$p_x$和$p_y$）和面外轨道（$p_z$），产生相应的$σ$和$π$特征狄拉克锥，然后淬灭后者。作为原理验证的研究，我们实现了$σ$ -字符狄拉克锥在氢化/氟化磷与蜂窝晶格。所得到的狄拉克锥位于$K$点，具有轻微的各向异性，沿$Γ$ K/KM方向的费米速度分别为石墨烯的0.91/1.23倍，并且对空穴保持良好的线性，直到$\sim$ 2 eV. $σ$型狄拉克锥的一个实质性优点是可以方便地通过面内应变调节狄拉克能隙。我们的研究结果为基于Dirac材料的高性能电子器件的开发铺平了新的道路。
2014-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin binary V-V compound semiconductor: a first-principles study
寻找新的二维半导体材料是开发下一代低维电子器件的关键。利用第一性原理计算，提出了一类具有单层黑磷烯（$α$）和蓝磷烯（$β$）结构的二元V-V族化合物半导体（PN，AsN，SbN，AsP，SbP和SbAs）.我们的声子谱和室温分子动力学（MD）计算表明，所有的化合物是非常稳定的。此外，发现大多数化合物在可见光频率范围内呈现中等的能隙，其能隙可以通过面内应变逐渐调谐。特别是，$α$ -相V-V化合物具有直接带隙，而$β$ -SbN、AsN、SbP和SbAs可能是2D太阳能电池材料的有希望的候选材料，因为声学和光学声子模式之间存在较宽的带隙。此外，还可以使用晶格匹配的$α$（$β$）-SbN和磷烯构建垂直异质结构，并且发现两种vdW异质结构都具有有趣的直接带隙。本研究不仅拓宽了层状V族半导体的范围，而且为二维V-V族在光电和纳米电子半导体器件中的潜在应用提供了前所未有的途径。
2016-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magnetic Properties of Transition-Metal Adsorbed ot-Phosphorus Monolayer: A First-principles and Monte Carlo Study
本文利用第一性原理和蒙特卡罗方法，系统地研究了具有3d过渡金属（TM）原子的单层八边形-四面体磷的磁性。与六角形的黑磷分子单分子膜（磷烯或$α$ -P）不同，二维磷分子的八边形-四边形相（本文称之为α-P或$ε$ -P）具有八边形-四边形结构。我们的计算表明，所有的TM，除了封闭壳层的Zn原子，能够强烈地结合到单层$ot$ -P具有显着的结合能。Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe和Co吸附原子上的局部磁矩（高达6 $μ$ B）来源于TM 3d轨道的交换和晶场分裂。吸附原子局域磁态之间的磁耦合依赖于吸附原子的距离和方向。最后，研究了均匀磁序在筛选高居里温度二维稀磁材料中的应用。发现V原子均匀吸附在八角形中心且浓度为5%的α-P具有最稳定的铁磁基态。用蒙特卡罗方法估计其居里温度为173 K。
2017-04-18 cond-mat.mtrl-sci
