Ferromagnetism and correlated insulating states in monolayer Mo33Te56
本研究实验制备出具有笼目晶格结构的单层Mo33Te56新相，观测到平带部分填充诱发的铁磁性与15meV硬能隙的关联绝缘态，为平带物理研究提供了更优的二维材料体系。
2024-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocrystalline anisotropy energy for adatoms and monolayers on non-magnetic substrates: where does it comes from?
衬底对支撑纳米结构的磁各向异性能（MAE）的贡献可以通过自旋轨道耦合（SOC）和有效交换场B_ex的位点选择性操纵来量化。本文系统地研究了Co在Cu、Ag、Au、Pd和Pt（111）面上的吸附原子和Co单分子膜，研究了这类材料的共同趋势。据发现，对于吸附原子，基板的贡献是相对较小的（10-30%的MAE），而对于单层，基板的贡献可以是相当大的。除了具有强SOC的高度可极化衬底（例如Pt）之外，来自SOC的贡献比来自交换场B_ex的贡献重要得多。对于所有研究的系统，衬底总是促进易磁轴的面外取向的趋势。
2014-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of S-C6H5 self-assembled monolayers on Cu(111) and Au(111) substrates
采用第一性原理密度泛函理论计算了苯硫醇（S-C $_6$ H $_5$）在Cu（111）和Au（111）衬底上的自组装单分子层（SAM）的电子结构.我们发现了SAM分子态的显着横向分散，并讨论了其对分子线阵列输运性质的影响。计算了Cu（111）表面自组装膜的双光子光电子能谱和功函数，并与已有的实验数据进行了比较。我们的研究结果被用来讨论所观察到的光谱数据的分配和产量预测新的电子状态，由于单层尚未访问实验。
2004-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Phase Control in Monolayer Films by Substrate Tuning
我们建议通过调整相邻的非磁性基底来定制磁性单层膜中的交换相互作用。作为一个例子，我们证明了一个单层Fe在Ta（x）W（1-x）（001）表面的铁磁-反铁磁相变作为Ta浓度的函数。在临界Ta浓度下，最近邻交换相互作用很小，磁相空间急剧加宽。复杂的磁序，如自旋螺旋，多Q，甚至无序的局部磁矩状态可能会发生，提供了在零磁化状态矩阵中存储铁磁点信息的可能性。
2007-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Exciton tuning in monolayer WSe$_2$ via substrate induced electron doping
我们报道了通过衬底诱导的非简并掺杂在WSe $_2$单分子膜中进行大激子调谐。我们观察到一个红移为$\sim$ 62毫电子伏的$A$激子连同1-2个数量级的光致发光（PL）淬灭时，单层WSe $_2$被带到与高度取向的热解石墨（HOPG）相比，如hBN和SiO $_2$的介电基板。作为从HOPG掺杂到WSe $_2$的证据，观察到三电子发射强度的急剧增加。使用系统的PL和开尔文探针力显微镜（KPFM）的研究WSe $_2$ /HOPG，WSe $_2$ /hBN，和WSe $_2$ /石墨烯，我们得出结论，这种独特的激子行为是由电子掺杂从衬底诱导。我们的研究结果提出了一个简单而有效的方法，激子调谐单层WSe $_2$，这起着核心作用的基本理解和进一步的设备开发。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of stripe-ordered structural phases in monolayer IrTe$_2$ by a gold substrate
University of Oulu（奥卢大学）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；University of Geneva（日内瓦大学）
通过金衬底抑制单层IrTe₂的条纹有序结构相，揭示金属衬底相互作用对二维材料结构相工程的重要性。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Large valley splitting in monolayer WS$_2$ by proximity coupling to an insulating antiferromagnetic substrate
提升谷简并度是实现谷极化以用于进一步谷电子操作的有效方式。在这项工作中，我们证明了一个大的谷分裂可以获得在单层过渡金属dichalcogenides通过磁邻近耦合到一个绝缘的反铁磁衬底。作为一个例子，我们进行第一性原理计算，研究单层WS $_2$的MnO（111）表面上的电子结构。计算结果表明，单层WS $_2$的价带产生了214 meV的谷分裂，对应于1516 T的塞曼磁场.谷分裂的大小依赖于界面轨道杂化的强度，并且可以通过施加外部面外压力和面内应变来连续地调整。更有趣的是，我们发现，自旋和谷指数将翻转时，MnO的磁有序是逆转。此外，由于WS $_2$ /MnO异质结构中存在较大的Berry曲率和时间反演对称性破缺，在面内电场的存在下，可以产生自旋和谷极化的反常霍尔电流，这使得人们可以通过电学方法检测谷。我们的研究结果揭示了实现谷电子器件使用的反铁磁绝缘体作为衬底。
2017-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Quenched growth of nanostructured lead thin films on insulating substrates
采用真空气相沉积法在80 K下分别在玻璃和陶瓷衬底上制备了铅岛薄膜。电导率的测量过程中的蒸汽冷凝和进一步退火的膜到室温。薄膜形成过程中的电阻行为和退火薄膜的原子力显微镜被用作其结构的信息源。基于弹道聚集理论，提出了一个淬火生长模型。讨论了影响铅薄膜化学电阻特性的纳米结构和传感器响应机理。
2004-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the growth of Bi(110) and Bi(111) films on an insulating substrate
本文利用表面X射线衍射和同步辐射的X射线反射率研究了Bi（110）和Bi（111）薄膜在（绝缘）$α$ $_2$ O $_3$（0001）衬底上的可控生长。在低至40 K的温度下，生长出厚度范围从几纳米到几十纳米的未预料到的伪立方Bi（110）膜。在薄膜-真空以及薄膜-衬底界面处的粗糙度可以通过温和加热来减小，其中在400 K下观察到Bi（110）向Bi（111）的晶体取向转变。从450 K开始，形成了高质量、超光滑的Bi（111）薄膜。在转变温度附近的生长导致竞争Bi（110）和Bi（111）薄膜畴的生长。
2016-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Substrate interference and strain in the second harmonic generation from MoSe$_2$ monolayers
本文通过在不同衬底上生长受控双轴应变的MoSe₂单层，结合实验与理论分析，揭示衬底干涉和应变可独立调控非中心对称二维材料的二次谐波产生强度，并澄清了应变对χ⁽²⁾的增强作用。
2024-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Dependence of Monolayer MoS$_2$ Thermal Conductivity and Thermal Boundary Conductance
已知二维（2D）材料（如MoS $_2$）的热性质受到与其环境的相互作用的影响，但这主要仅用SiO $_2$衬底进行了研究。在这里，我们比较的热导率（TC）和热边界电导（TBC）的单层MoS $_2$上的非晶（a-）和结晶（c-）SiO $_2$，AlN，Al $_2$ O $_3$，和$\textit{h}$ -BN单层使用分子动力学。MoS $_2$的室温TC在非晶衬底上为~38 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$，在晶体衬底上高达~68 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$，其中大部分差异归因于衬底与长波长MoS $_2$声子（< 2 THz）的相互作用。用作MoS $_2$和基底之间的缓冲层的$\textit{h}$ -BN单层导致MoS $_2$ TC增加高达50%。长度相关的计算显示TC尺寸效应低于~2 $μ$ m，并表明MoS $_2$ TC是尺寸限制的，但不是基板限制的低于~100 nm。我们还发现，尽管在两者上具有类似的MoS $_2$ TC，但MoS $_2$与c-Al $_2$ O $_3$的TBC是与c-AlN的两倍以上，这表明TC和TBC可以独立地调谐。最后，我们比较了所有衬底上的MoS $_2$晶体管的热阻，表明MoS $_2$ TBC是长沟道（> 150 nm）器件散热的最重要参数，而TBC和TC对短沟道同样重要。这项工作提供了重要的见解电热…
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics and the crystallographic structure of bismuth during liquefaction and solidification on the insulating substrate
在这里，我们研究的液化和凝固的动力学的铋薄膜生长在绝缘衬底上的脉冲激光沉积（PLD）和分子束外延（MBE）和原位电子和X射线衍射研究。通过PLD，我们可以生长类似于使用MBE获得的薄膜，通过非原位AFM，KPFM，XRR和XRD研究。通过RHEED和同步辐射XRD实时监测结晶-凝固转变，导致去湿现象和球形液滴的形成，其尺寸取决于初始膜厚度。更详细地研究这种相变，我们发现瞬时液化和固化，导致形成与平行于衬底的（110）晶面取向的纳米点。此外，我们提出了一个两步生长机制，通过分析记录镜面衍射棒。总体而言，我们表明，PLD和分子束外延可以用作一种高度控制的Bi纳米结构的生长方法，包括它们在衬底上的晶体取向。
2022-04-28 cond-mat.mtrl-sci
In-Situ Monitoring of Thermal Annealing Induced Evolution in Film Morphology and Film-Substrate Bonding in a Monolayer MoS2 Film
我们进行原位两个周期的热循环和退火的研究转移CVD生长的单层MoS 2的SiO2/Si衬底上，使用空间分辨显微拉曼光谱和PL光谱。在热循环和在305摄氏度下退火两次之后，膜形态和膜-基底结合被显著地改变，这与聚合物残留物的去除一起导致膜上的应变和掺杂分布的重大变化，并且因此光学性质。退火前，在转移膜中的波纹相关的应变占主导地位的PL峰的位置和强度的空间分布的膜;退火后，在膜-衬底键合的变化，影响应变和掺杂，成为主导因素。这项工作表明，薄膜-衬底键合，从而应变和掺杂，在热应力下是不稳定的，这对于理解衬底对2D材料的光学和输运性质的影响及其对器件应用的影响是重要的。
2016-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic and insulating behavior of LaCoO3 films grown on a (001) SrTiO3 substrate. A simple ionic picture explained ab initio
本文表明，氧空位实验观察到的薄膜的LaCoO 3受到拉伸应变是稳定的，根据从头计算。通过DFT计算，我们表明，6%数量级的氧空位形成垂直于（001）方向的链比化学计量溶液更稳定。这些导致磁性Co2+离子围绕铁磁耦合的空位。八面体环境中剩余的Co3+阳离子是非磁性的。导致铁磁绝缘相的间隙自然发生，我们提供了一个简单的离子图片来解释由此产生的电子结构。
2017-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of substrate-induced anisotropic growth of monolayer WS2 by kinetic Monte Carlo simulations
二维材料的受控各向异性生长为大单晶和纳米带的合成提供了一种途径，其在低维半导体和下一代光电子器件中具有应用前景。特别地，由衬底诱导的过渡金属二硫属化物的各向异性生长由于其可操作性而引起极大兴趣。然而，迄今为止，它们的衬底诱导的各向异性生长通常是由实验参数的优化驱动的，而没有揭示基本机制。在这里，单层的二硫化钨在ST-X石英衬底上的各向异性生长是通过化学气相沉积实现的，并通过动力学蒙特卡罗模拟检查衬底诱导的各向异性生长的机制。这些结果表明，除了衬底吸附的变化外，硫族元素与金属（C/M）的比值是导致大的生长各向异性和过度生长与下层生长极化的主要因素;通过适当控制气体流量与温度之间的线性关系，当C/M = 2.0时，可以得到完全的各向同性或高的各向异性.
2019-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly of Nanometer-scale Magnetic Dots with Narrow Size Distributions on an Insulating Substrate
从实验和理论两方面研究了铁量子点在NaCl（001）绝缘表面的自组装。在适当的生长条件下，纳米尺度的磁性铁点具有显着狭窄的尺寸分布，可以在没有润湿层的情况下实现。此外，点的垂直和横向尺寸可以调整与铁的剂量，而不引入表观尺寸展宽，即使集群是明显的强粗化制度。这些意见解释使用现象学的平均场论，其中覆盖率相关的最佳点的大小是由应变介导的点-点相互作用选择。
2002-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Photochemical reaction on graphene surfaces controlled by substrate-surface modification with polar self-assembled monolayers
二维材料的独特薄度使得能够通过各种门控技术来控制其表面的化学现象。例如，已经实现了基于场效应晶体管配置的选通方法。在这里，我们报告了一种分子门控的方法，采用了本地电场所产生的极性自组装单分子层上形成的支持基板。通过使用适当的数据校正程序进行拉曼散射光谱分析，我们发现分子门控对于控制石墨烯与过氧化苯甲酰的固相光化学反应是有效的。分子门控提供了一种简单的方法来控制二维材料表面的化学反应，因为它既不需要制造晶体管结构，也不需要施加外部电压。
2021-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Graphene on insulating crystalline substrates
我们表明，有可能通过标准技术（机械剥离、光学和原子力显微镜）在晶体衬底（如SrTiO $_3$、TiO $_2$、Al $_2$ O $_3$和CaF $_2$）上制备和识别石墨烯的超薄片。在所考虑的衬底上，我们发现单层、双层和少层石墨烯和石墨薄片的分布与常规SiO $_2$衬底相似。通过计算电介质表面上的二维金属片的光学性质来确定这些基底中的任一个上的单个石墨烯层的光学对比度$C$，其产生$C=$ ~-1.5%（G/TiO $_2$）和$C=$ ~-8.8%（G/CaF $_2$）之间的值。这种对比度与实验数据相当吻合，足以使光学显微镜的鉴定成为可能。石墨烯层以地毯状模式覆盖晶体衬底，并且通过原子力显微镜测定的任何晶体衬底上的单层石墨烯的高度为$d_{SLG}=0.34$ nm，因此远小于SiO $_2$上的高度。
2009-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Chemical vapor deposition of carbon nanotubes on monolayer graphene substrates: reduced etching via suppressed catalytic hydrogenation using C2H4
在大多数设想的应用中，充分利用石墨烯-碳纳米管（CNT）结构需要在CNT生长步骤期间保持石墨烯层的完整性。在这项工作中，我们展示了一种控制CNT在石墨烯衬底上生长的方法，其中源烃分解和碳饱和到催化剂纳米颗粒中并从催化剂纳米颗粒沉淀之间的反应平衡向CNT生长而不是石墨烯消耗转移。通过利用C2 H4原料，我们证明了这种气体允许的低温生长抑制了不期望的催化氢化，并显著减少了石墨烯层的蚀刻，以显示具有连续的、未损坏的结构的石墨烯-CNT混合物。
2013-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Self-Assembly of Jointed Molecules on a Metallic Substrate: From Single Molecule to Monolayer
由于自组织对自下而上的复杂分子结构的纳米组装方法的巨大贡献，自组织目前得到了广泛的研究。许多研究已经解决了超分子手性或低维分子纳米结构，在大多数情况下，使用吸附在金属基底上的小分子和刚性分子。在这种情况下，自组装结构可以用相对简单的术语来理解，考虑分子-分子与分子-底物的相互作用。相比之下，可以采用不同吸附构象的大分子和三维分子的情况更加复杂。本文利用扫描隧道显微镜（STM）研究了V-Landers分子（C_（108）H_（104））在Cu（100）表面的自组装。该分子由通过σ键连接到四个3，5-二叔丁基苯基腿的中心聚芳族板构成。
2006-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of the top and bottom surfaces in monolayer MoS2 grown by chemical vapor deposition
与石墨烯相比，MoS 2的优点是通过化学气相沉积（CVD）在各种氧化物衬底上直接生长，而不使用催化金属衬底，这有利于电子产品的实际应用。然而，载流子迁移率从本征极限退化，主要是由于在CVD生长过程中形成的S空位引起的短程散射。如果在氧化物衬底上CVD-MoS 2的结晶度的上限由生长期间MoS 2/衬底相互作用决定，则将阻碍该优势。在这项研究中，我们研究了单层MoS 2和SiO2/Si衬底之间的相互作用和顶部和底部S表面之间的结晶度的差异，由于MoS 2/衬底相互作用。拉曼光谱和光致发光光谱表明，掺杂和应变引起的MoS 2从衬底，但它们可以通过转移到一个新的衬底使用聚合物的MoS 2被删除。新开发的聚合物转移技术使CVD-MoS 2的底部或顶部表面选择性转移到新的SiO2/Si衬底上。对于正常和反向转移都清楚地观察到金属-绝缘体转变，这表明CVD-MoS 2的结晶度高，并且与衬底相互作用的底部表面的结晶度与顶部自由表面的结晶度相似。这些结果提供了积极的前景，通过重新考虑生长条件的氧化物衬底上的二硫化钼的结晶度的进一步改善。
2017-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Growth of Large-Area and Highly Crystalline MoS2 Thin Layers on Insulating Substrates
二硫化钼（MoS2）的二维层由于其直接带隙特性以及在光电子学和能量收集方面的潜在应用，最近引起了人们的极大兴趣。然而，获得高质量和大面积MoS2原子薄层的合成方法仍然很少。在这里，我们报告说，高温退火的热分解硫代钼酸铵层在硫的存在下，可以产生大面积的二硫化钼薄层具有优越的电气性能的绝缘基板上。光谱和显微镜的结果表明，合成的二硫化钼片是高度结晶。由合成的MoS2层制成的底栅晶体管器件的电子迁移率与由MoS2晶体微机械剥离的薄片的电子迁移率相当。该合成方法简单，可放大，并适用于其他过渡金属二硫属化合物。同时，所获得的MoS2薄膜可转移到任意衬底上，为通过堆叠各种原子级薄层来制备层状复合材料提供了很大的机会。
2012-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-dependent pore formation in molybdenum disulfide monolayers under ion irradiation
Faculty of Physics, University Vienna（维也纳大学物理学院）；CIMAP-GANIL, CEA-CNRS-ENSICAEN-UCN
研究通过离子辐照不同基底上的单层MoS₂，发现基底类型显著影响孔形成效率和尺寸，SiO₂基底产生最大孔，而金基底抑制孔形成。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of molecular beam epitaxy-grown ultrathin Cr2Ge2Te6 films down to monolayer limit on Si substrates
Tsinghua University（清华大学）；Shanghai Aerospace Electronic Communication Equipment Research Institute（上海航天电子通信设备研究所）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过分子束外延法成功制备单层Cr2Ge2Te6薄膜，揭示其内在铁磁性及垂直磁各向异性，并发现随着厚度增加，磁性从二维波动向长程铁磁有序转变。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci
A simplified density functional theory method for charged adsorbates on an ultrathin, insulating film supported by a metal substrate
提出了一种简化的密度泛函理论方法，用于研究金属衬底上的绝缘薄膜上的带电吸附物。这种新方法是基于先前的DFT开发，其使用完美导体（PC）模型来近似金属基底的静电响应，而膜和吸附物都在DFT内完全处理[I. Scivetti和M. J.W.，Journal of Physics：Condensed Matter 25，355006（2013）]。PC近似中金属衬底和绝缘膜之间缺少的相互作用由一个简单的力场（FF）建模。PC模型的参数和力场是从DFT计算的薄膜和基板，这里明确显示由Cu（100）表面支持的NaCl双层。为了获得这些参数和力场的极化率，我们必须在DFT计算中包括一个外部的均匀带电平面，这需要发展一个周期性DFT形式主义，以包括金属衬底存在下的带电平面。这种扩展和实施应该是更普遍的兴趣和适用于其他具有挑战性的问题，例如，在电化学。如图所示的金原子的NaCl双层支持的Cu（100）表面，我们的新的DFT-PC-FF方法使我们能够处理不同的电荷状态的吸附物在一个控制和准确的方式，大大减少了计算时间。此外，它现在是可能的，以计算垂直过渡和重组能量的充电和放电的吸附物，不能通过目前的DFT方法，包括金属基板。我们发现计算的金吸附原子带电的垂直跃迁能与实验符合得很好。
2013-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity-induced asymmetrical two-dimensional electron gas in superlattices consisteing of insulating GdTiO3 and ferroelectric BaTiO3
由于半导体界面的二维电子气可以具有高迁移率，并表现出超导性、磁性和其他在组成块体材料中意想不到的奇异性质。利用第一性原理计算研究了由铁电BaTiO $_3$（BTO）和铁磁绝缘极性GdTiO $_3$（GTO）组成的短周期（BTO）$_m$ /（GTO）$_2$（$m$ =2和4）超晶格的晶体结构、电子态和磁性.我们的研究表明，在GTO层中的中间Ti-O单层成为金属，因为在绝缘BTO层的铁电性诱导一个不均匀的电场对GTO层中的极性产生的电场，从而差分改变与GTO层的三个Ti-O单层的d能级。通过避免电子重构，铁电极化也使得两个界面Ti-O单层的电子态和磁性与没有铁电性的GTO/SrTiO $_3$超晶格中的电子态和磁性有很大的不同。这种超晶格由于其独特的非对称二维电子气性质和可能有用的自旋轨道效应而在潜在的自旋电子学应用中引起了人们的兴趣。
2016-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Lack of Pinning for Rigid Sliding Monolayers in Microbalance Experiments
最近的工作的动态单分子膜的金属基板上连接到一个石英振荡器提供了有趣的数据在微观水平上的动摩擦。即使在理论似乎预测膜应该被衬底缺陷钉扎的情况下，也经常观察到膜相对于衬底的滑动。在这封信中，我们建议，为了试图解决这个问题，如果缺陷电位的范围略大于原子间距，由于取消，由于缺陷对膜的净力很可能是相当小的。
2004-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Induced Shifts and Screening in the Fluorescence Spectra of Supramolecular Adsorbed Organic Monolayers
研究了基质对吸附有机分子荧光的影响。在六方氮化硼（hBN）表面制备了由三聚氰胺和三聚氰胺形成的超分子网络结构？在这些薄膜的荧光光谱中的主峰红移高达0.37 eV相对于发表的测量氦液滴中的分子。较小的位移（~0.03 eV）所产生的相邻分子之间的相互作用进行了研究，通过比较不同的安排的PTCDI，这是由超分子自组装模板和确定的分子分辨率，在环境条件下使用原子力显微镜的荧光。我们比较了我们的实验结果与使用微扰模型和密度泛函理论的组合计算的红移，分别占，共振和非共振效应的介电hBN基板。我们表明，基板引起的红移的荧光的吸附分子，也屏幕相邻的跃迁偶极矩之间的相互作用，这两种效果取决于基板的折射率。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
High anisotropic inserted dendritic growth during first stage of Zn monolayer deposition on Ag(111) substrate
利用俄歇电子能谱、低能电子衍射和扫描隧道显微镜研究了室温下Zn在Ag（111）衬底上的亚单层物理层沉积。我们确定了一个原始的锌高度各向异性结构的形状指状插入枝晶前面的锌单层生长。在STM观察的基础上，提出了插入枝晶生长的机制及其向层状生长转变的机制。
2021-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pseudogap, Fermi arc, and Peierls-insulating phase induced by 3D-2D crossover in monolayer VSe2
凝聚态物理的一个重要挑战是通过对材料维度的操控来实现物质的新量子态，如原子层磷属化合物高温超导和石墨烯室温量子霍尔效应的发现。过渡金属二硫属化合物（TMD）由于量子限制而呈现出多种电子/磁态，为探索伴随维数变化的新量子现象提供了一个肥沃的平台。在这里，我们报告了一个异常的金属-绝缘体转变诱导的3D-2D交叉在单层1 T-VSe 2生长在双层石墨烯。我们观察到一个完整的绝缘状态与有限的能隙的整个费米表面在单层1 T-VSe 2在低温下，在形成鲜明对比的金属性质的散装。更令人惊讶的是，单层1 T-VSe 2表现出赝能隙与费米弧在温度高于电荷密度波温度，表现出密切相似的高温铜酸盐。这种相似性表明两个明显不同的系统之间存在共同的基本物理学，指出电荷/自旋涨落在这些材料中创造新的电子态（如赝能隙和费米弧）的重要性。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Helium atoms on two-dimensional substrates
氦的吸附现象的研究开始于几十年前，发现石墨作为研究物理吸附单层膜的均匀基底。特别地，发现石墨上的氦单原子层表现出非常丰富的相图。本文采用密度泛函理论和Born-Oppenheimer近似研究了氦原子在石墨烯和硅烯衬底上的吸附现象。从第一性原理出发，考虑了氦-衬底和氦-氦相互作用。吸附单分子膜的振动特性已被用来探讨系统的稳定性。这种方法再现描述的稳定性的氦单层石墨烯计算的量子蒙特卡罗（QMC）模拟低和高覆盖率的情况下，结果。然而，对于中等覆盖度值，由于缺乏氦零点运动，与QMC结果存在差异。
2016-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Mismatch Strain and Substrate Surface Corrugation on Morphology of Supported Monolayer Graphene
氧化物衬底上的石墨烯单层已经被证明具有优异的电荷迁移率和热传输，用于潜在的器件应用。形貌的改变对石墨烯的输运性质有很大的影响。在本文中，我们从理论上分析了氧化物衬底上的石墨烯单层的形态稳定性，受到范德华相互作用和面内失配应变。首先，我们定义的平衡分离和界面粘附能作为两个关键参数，表征一个平坦的单层和一个平坦的基板表面之间的范德华相互作用。通过微扰分析，预测了临界压缩失配应变，超过该临界压缩失配应变，石墨烯单层经历应变诱导的不稳定性，在完全平坦的表面上形成具有增加的振幅和减小的波长的波纹。当衬底表面不完全平坦时，石墨烯的形态取决于表面反射的振幅和波长。预测从共形（波纹状）到非共形（平坦）形态的过渡。分析了衬底表面粗糙度对石墨烯平衡平均厚度和界面结合能的影响。此外，通过考虑衬底表面的应变和失配应变，人们发现，而拉伸失配应变降低石墨烯的应变幅度，波纹衬底表面促进应变诱导的不稳定性下的压缩应变。这些理论结果表明，通过表面图案化和应变工程来控制氧化物衬底上的石墨烯单层的形态的可能手段。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene on Insulating Oxide Substrates: Role of Surface Dangling States
采用第一性原理密度泛函电子结构方法和局域交换关联近似方法研究了绝缘氧化物衬底对单层和双层石墨烯能带结构的影响。我们考虑两个晶体衬底，SiO2（或α-石英）和Al 2 O3（α-氧化铝或蓝宝石），每个都有两个表面终端。我们专注于衬底表面的悬挂状态和他们的钝化扰动的线性能谱的石墨烯的作用。在未钝化的表面终端上，随着顶表面层的弛豫，由于与石墨烯层的相对大的平衡分离，只有Si-终端的石英保留石墨烯的线性能带结构，而其他三个表面终端显著地扭曲它。在电子光谱中出现线性带，但是狄拉克点从费米能级移开。有趣的是，在非钝化的氧终止的石英上具有第二碳层的情况下，在顶表面层弛豫的情况下，石墨烯特征出现在光谱中，但是具有两个表面终止的蓝宝石即使具有两个碳层也显示出扰动特征。通过用氢原子钝化表面悬挂态，并且没有顶层原子弛豫，电子-空穴对称性精确地发生在费米能级。这表明表面悬挂态在扭曲线性光谱方面的作用不如顶部表面层的原子弛豫那么重要。在所有情况下，我们发现第一层石墨烯形成波纹，就像悬浮的石墨烯一样，但是波纹的强度被发现可能由于衬底的存在而较弱。
2010-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-induced antiferromagnetism of an Fe monolayer on the Ir(001) surface
我们对铱的面心立方（001）表面上的铁单分子层的结构和磁稳定性进行了详细的从头计算研究。Fe-单层有很强的倾向，以反铁磁真正放松的几何形状。相反，非弛豫的Fe/Ir（001）样品具有铁磁基态。因此，通过减少Fe-Ir层间距来稳定反铁磁性，这与最近实验观察到的Fe/W（001）系统的反铁磁性形成鲜明对比，该系统也存在于理想的体截短的非弛豫几何结构中。计算的Fe/Ir（001）层弛豫与最近的LEED实验数据相当吻合。目前的研究中心周围的Fe-overlayer的Fe原子之间的对交换相互作用的Fe/Ir层间距离的函数，这使得详细了解的Fe/Ir（001）覆盖层的反铁磁性的评价。此外，我们的计算表明，真正的基态的性质可能是更复杂的，并显示一个自旋螺旋状，而不是一个c（2 × 2）-反铁磁秩序。最后，铁单层的Ir（001）表面的磁稳定性进行了比较，密切相关的Fe/Rh（001）系统。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric screening at TMD:hBN interfaces: Monolayer-to-bulk transition, local-field effect, and spatial dependence
本研究采用第一性原理介电嵌入GW方法，系统研究hBN衬底对不同TMDs的介电屏蔽效应的厚度依赖、局域场效应与空间依赖性，为能带结构工程提供定量依据。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Metallic and insulating interfaces of amorphous SrTiO3-based oxide heterostructures
复杂氧化物异质结构界面处的电导限制为探索纳米电子和纳米离子器件提供了新的机会。在这里，我们表明，金属界面可以实现在SrTiO 3基异质结构与各种绝缘覆盖层的非晶LaAlO 3，SrTiO 3和氧化钇稳定的氧化锆薄膜。另一方面，样品的非晶La 7/8 Sr 1/8 MnO 3薄膜上的SrTiO 3基板保持绝缘。界面电导率的结果从附近的界面形成的氧空位，这表明在SrTiO 3基板的表面上的氧化还原反应起着重要的作用。
2012-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Atomically flat interface between a single-terminated LaAlO3 substrate and SrTiO3 thin film is insulating
用原子力显微镜研究了（100）取向的LaAlO 3（LAO）单晶的表面终止，并通过退火优化得到单终止原子级平坦表面。然后在单端LAO衬底上实现原子级平坦的STO膜，预期其类似于二维电子气（2DEG）的n型界面，即，（LaO）-（TiO 2）。特别地，其可以作为典型的2DEG异质结构的镜像结构，以进一步阐明2DEG的起源。这种新开发的界面被确定为高度绝缘。此外，这项研究表明了一种方法，以实现原子级平坦的薄膜生长的LAO基板的基础上。
2012-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomically thin mica flakes and their application as ultrathin insulating substrates for graphene
我们表明，它是可能的沉积，通过机械剥离SiO2/Si晶片，原子级薄的云母片下降到一个单一的单层厚度。这些云母片在SiO2/Si衬底上的光学对比度取决于它们的厚度、照明波长和SiO2衬底厚度，可以通过基于菲涅耳定律的模型来定量地解释。原子级薄的绝缘晶体片的制备将使得能够制造无缺陷的绝缘衬底、电介质势垒或平面电子隧穿结。此外，我们表明，几层石墨烯片可以沉积在上面的先前转移的云母片。我们的转移方法依赖于粘弹性邮票，因为那些用于软光刻。拉曼光谱研究表明，这种全干沉积技术产生更清洁和更高质量的薄片比传统的湿转移程序的基础上光刻抗蚀剂。
2011-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate suppression of oxidation process in pnictogen monolayers
本文通过第一性原理计算研究As、Sb和Bi单层，发现SiC基底能显著抑制氧化过程并增强材料的抗氧化鲁棒性。
2023-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the n-type and p-type conductivity of MoS2 monolayers on a SiO2 substrate
采用从头算密度泛函理论研究了在SiO2衬底上沉积的MoS 2单层膜在界面杂质和缺陷存在下的电子性质.当MoS 2被放置在无缺陷的衬底上时，氧化物起着不重要的作用，因为MoS 2的导带顶和价带最小值大约位于SiO2带隙的中间。然而，如果Na杂质和O悬挂键在SiO2表面引入，这些导致局部状态，调制的导电性的二硫化钼单层从n型到p型。我们的研究结果表明，沉积在SiO2上的MoS 2的导电性能主要是由MoS 2/SiO2界面的详细结构决定的，并建议掺杂衬底可以代表一个可行的策略工程MoS 2为基础的设备。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic MnSn monolayer epitaxially grown on silicon substrate
二维铁磁材料在自旋电子学器件等方面具有广阔的应用前景。在硅衬底上外延生长磁性薄膜，在单层极限下，具有重要的实际意义，但也具有挑战性。在本研究中，我们在Si（111）衬底上实现了MnSn单层的外延生长，采用了原子级薄的Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$-缓冲层，并以原子级的精度控制了MnSn的厚度。我们发现MnSn单层膜具有铁磁性，居里温度（Tc）约为54 K.当MnSn膜生长到4个单层时，Tc相应地增加到~235 K.外延MnSn单层以及Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$的晶格与硅完全相容，因此在MnSn、Sn和Si之间形成尖锐的界面。该系统为研究二维铁磁性、磁性单层膜与硅基技术的集成以及自旋电子学异质结构的工程化提供了一个新的平台。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
1-octadecene monolayers on Si(111) hydrogen-terminated surfaces: effects of substrate doping
我们研究了1-十八烯在氢封端的（111）硅表面上的单分子膜的电子性质及其与结构性质的关系。分子通过紫外线照射激活的C=C和Si-H之间的自由基反应连接。我们比较了在不同类型（n型和p型）和不同掺杂浓度（从低掺杂（~ 1 E14 cm-3）到高掺杂（~ 1 E19 cm-3））的硅衬底上形成的单分子膜的结构和电学性质。我们表明，在n-，p-和p+硅上的单层是致密的，它们作为非常好的绝缘膜在纳米厚度的漏电流低至~ 1 E-7 A.cm-2和高品质的电容-电压特性。在n+型硅上形成的单层更加无序，因此当嵌入硅/单层/金属结中时表现出更大的漏电流密度（> 1 E-4 A.cm-2）。用n+型硅获得的劣质结构和电子性质指出了有机单层的化学吸附过程中表面电势和表面费米能级的位置的重要作用。
2004-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Defect Sizing, Separation and Substrate Effects in Ion-Irradiated Monolayer 2D Materials
在当代材料科学中，二维纳米材料的精确和可扩展的缺陷工程是非常受欢迎的。在这里，我们提出了缺陷工程单层石墨烯和二硫化钼（MoS $_2$）的照射与惰性气体离子在30千电子伏。在气体场离子源显微镜中使用两种不同质量的离子种类：氦（He $^+$）和氖（Ne $^+$）。使用拉曼光谱进行了详细的研究，所引入的缺陷尺寸和所产生的缺陷间的距离与逐步上升的离子剂量。扩展现有的模型，我们发现，平均缺陷尺寸是相当小的支持比独立的石墨烯和缺陷的生产率更大。我们的结论是，从基板的二次原子在缺陷产生中发挥了重要作用，相对于由初级离子束所产生的缺陷，产生更小的缺陷。此外，一个类似的模型也适用于支持的MoS $_2$，另一个有前途的成员的二维材料家族。两种离子的缺陷产率获得的MoS $_2$，证明它们与材料的不同的相互作用，并促进与文献中的其他照射条件的比较。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Exploring semiconductor substrates for Silicene epitaxy
本文采用基于第一性原理的密度泛函理论计算了硅烯单分子膜在不同（111）半导体表面上的电子性质。我们发现，硅烯覆盖层的相对稳定性和其他性质敏感地依赖于是否相互作用的顶层的基板是金属或非金属终止。金属终止表面上的硅单层的性质可以是金属的或甚至是磁性的，这取决于基底的选择。硅烯覆盖层在半导体衬底的金属终止表面上经历n型掺杂，而在非金属终止表面上经历p型掺杂。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Designing substrates for silicene and germanene: First-principles calculations
我们提出了一个指导方针，探索基板，稳定的单层蜂窝结构的硅烯和锗烯，同时保持狄拉克状态：除了具有较强的结合能的单层，一个合适的基板应该是一个大的间隙半导体与适当的功函数，使狄拉克点位于间隙和远离基板状态时，他们的频带对齐。我们通过对硅烯和锗烯在Al封端的Al_2O_3（0001）表面上的第一性原理计算来说明我们的想法。在Al封端的Al2O3（0001）上的覆盖单分子膜通过与硅烯和Ag（111）之间的结合能相当的结合能保持低屈曲蜂窝结构的主要结构轮廓。用k投影法得到的展开能带结构表明，由于结构畸变和与衬底的相互作用，在K点处形成了带隙的狄拉克锥。负载的硅烯和锗烯的禁带宽度分别为0.4 eV和0.3 eV，表明它们可能在纳米电子学中具有潜在的应用。
2016-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Catalytic growth of ultralong graphene nanoribbons on insulating substrates
石墨烯纳米带（GNRs）具有几个纳米的宽度，由于其结构可调的带隙，载流子迁移率和优异的稳定性，是未来纳米电子应用的有希望的候选者。然而，在绝缘衬底上直接生长微米长的GNRs，这对于制造纳米电子器件至关重要，仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们报告的GNRs的绝缘六方氮化硼（h-BN）衬底上的外延生长通过纳米粒子催化的化学气相沉积（CVD）。合成了长度可达10 μm的超窄GNRs。值得注意的是，生长的GNR与h-BN衬底在晶体学上对齐，形成一维（1D）莫尔超晶格。扫描隧道显微镜揭示了导电石墨衬底上生长的类似GNRs的平均宽度为2 nm，典型带隙为约1 eV。完全原子的计算模拟支持的实验结果，并揭示了GNRs和碳纳米管（CNT）的形成过程中的成核阶段，和范德华滑动的GNRs在h-BN衬底上的整个生长阶段之间的竞争。我们的研究提供了一种可扩展的单步方法，用于在绝缘衬底上生长微米长的窄GNR，从而开辟了一条探索高质量GNR器件性能和一维莫尔超晶格基础物理的途径。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer charge-neutral graphene on platinum with extremely weak electron-phonon coupling
在过渡金属衬底上外延生长石墨烯是获得大尺寸石墨烯的重要途径。然而，石墨烯与衬底之间的相互作用往往会导致多取向、石墨烯能带结构扭曲、掺杂量大、电子-声子耦合强等现象。在这里，我们报道了在Pt（111）衬底上通过使用非常低浓度的内部碳源和高退火温度来生长具有高结晶质量的单层石墨烯。受控生长导致电子解耦的石墨烯：它几乎是电荷中性的，并且具有极弱的电子-声子耦合（耦合强度$λ$ $\approx$ 0.056），如通过角度分辨光电发射光谱测量所揭示的。用密度泛函理论计算了碳扩散过程的热力学和动力学。当与无损样品转移技术相结合时，这种石墨烯与基底的相互作用可以忽略不计，为基础研究以及器件应用提供了重要的平台。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic interfacial van der Waals monolayers and their effect on the high-temperature superconductor FeSe/SrTiO$_3$
单分子层材料对环境的敏感依赖性往往会产生意想不到的特性。最近的研究表明，单层FeSe在SrTiO $_3$衬底上具有比体材料高得多的超导临界温度T $_C$。在这里，我们研究的界面结构的FeSe / SrTiO $_3$和界面Ti $_{1+x}$ O $_2$层上增加的T $_C$使用扫描透射电子显微镜和密度泛函理论相结合的效果。我们发现Ti $_{1+x}$ O $_2$形成了自己的准二维层，通过范德华力相互作用与衬底和FeSe膜键合。在这一层中的过量的Ti电子掺杂的FeSe单层与实验观察一致。此外，界面层在FeSe膜中引入了有利于T $_C$增加的破磁畸变。这些结果表明，这种共同的基板可以被功能化，以修改各种薄膜和单层的电子结构。
2018-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing topological insulating Bi2Te3 quintuple layers on SiO2-capped Si substrates and its contrast optimization
薄Bi2Te3薄片，少至3个五重层，在SiO2覆盖的Si衬底上光学可视化。它们的光学对比度随照明波长、薄片厚度和覆盖层而变化。最大对比度出现在570nm波长的优化光处。当薄片减少到少于20个五重层时，对比度反转。基于菲涅耳定律的计算描述了上述观察与层数波长对比度三维（3D）图和帽厚度波长对比度3D图的构造，适用于当前的拓扑绝缘薄片的研究。
2010-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain, doping and electronic transport of large area monolayer MoS2 exfoliated on gold and transferred to an insulating substrate
金辅助的机械剥离目前代表了一种有前途的方法，从母体范德华（vdW）晶体中分离具有优异的电子和光学性质的超大（cm级）过渡金属二硫属化物（TMD）单层（1 L）。$Au$和硫族元素原子之间的强相互作用是实现这种近乎完美的1 L剥离产率的关键。另一方面，它可能会显着影响与Au接触的1 L TMD的掺杂和应变。在本文中，我们系统地研究了形态，应变，掺杂，和电性能的大面积1 L $MoS_{2}$剥离超平坦的$Au$薄膜（$0.16-0.21 nm$粗糙度），并最终转移到绝缘$Al_{2}O_{3}$衬底。对$E'$和$A1'$峰位置的拉曼映射和相关分析揭示了与$Au$接触的1 L $MoS_{2}$的适度拉伸应变（$0.2\%$）和p型掺杂（$n=-0.25 \times 10^{13} cm^{-2}$）。纳米级分辨率的电流映射和电流-电压（I-V）测量导电原子力显微镜（C-AFM）显示直接隧穿在1 L的$MoS_{2}$上的$Au$，具有广泛的分布的隧穿势垒值（从0.7到1.7 eV）与p型掺杂的$MoS_{2}$一致。在$1L-MoS_{2}$最终转移到$Al_{2}O_{3}/Si$上后，应变转化为压缩应变（$-0.25\%$）。此外，n型掺杂（$n=0.5 \times 10^{13} cm^{-2}$）推断通过拉曼映射和确认的$Al_{2}O_{3}/Si$背栅1 L $Mo…
2021-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic decoupling of an epitaxial graphene monolayer by gold intercalation
石墨烯在电子器件中的应用需要大规模外延生长。然而，衬底的存在通常显著降低了载流子迁移率。我们表明，它是可能的解耦的部分sp3杂化的第一石墨层上形成的Si-终止面的碳化硅从衬底上的金插层，导致一个完全sp2杂化的石墨烯层具有改善的电子性能。
2010-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of trion and exciton formation in monolayer WS2 by dielectric and substrate engineering
过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的光致发光（PL）受到电介质环境的强烈影响。存在于衬底中的缺陷态诱导TMD单层中的不可控掺杂，从而修改PL光谱。人们已经做出了巨大的努力来调整和克服PL光谱中不可避免的扣除缺陷的影响，但仍然缺乏正确的理解和方便的方法。在这里，我们系统地研究了表面缺陷的影响，逐渐增加WS2单层和衬底之间的分离。因此，我们可以精确地调制激子和激子的贡献在发光光谱的WS2。对介电工程和图案化衬底的激发功率依赖性测量帮助我们阐明单层WS2中PL调制的机制。我们还研究了衬底缺陷所携带的电荷的性质对PL谱的影响。这些结果开辟了一条新的途径，以调制和获得所需的发光光谱的TMD的工程基板。我们的研究结果将有助于激子互连，谷电子，和单光子器件的制造。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strain Tunable Semimetal-Topological-Insulator Transition in Monolayer 1T'-WTe2
量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）表现为其导电边缘通道，起源于绝缘体态的非平凡拓扑结构。单层1 T '-WTe 2在输运测量中表现出这种量化的边缘电导，但由于其半金属性质，相干长度被限制在100 nm左右。为了克服这种限制，我们提出了一种应变工程技术来调整电子结构，其中沿a轴的压缩应变或沿b轴的拉伸应变可以驱动1 T '-WTe 2进入全间隙绝缘相。分子束外延和原位扫描隧道显微镜/光谱的联合研究，然后证实了这样的相变。同时，拓扑边缘状态被发现是非常强大的应变的存在。
2020-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-induced structures of bismuth adsorption on graphene: a first principle study
采用第一性原理计算研究了强基底效应富集的Bi吸附单层石墨烯的几何和电子性质。六层衬底、波纹缓冲层和轻微变形的单层石墨烯都被模拟。通过分析不同吸附原子高度、吸附原子间距、吸附位置和六方位置的基态能量、铋吸附能和Bi-Bi相互作用能，对吸附原子排列进行了深入研究。Bi原子的六边形阵列由缓冲层和单层石墨烯之间的相互作用主导。温度的增加可以克服$\sim 50$ meV的能量障碍，并诱导三角形和矩形纳米团簇。最稳定和亚稳态结构与扫描隧道显微镜测量结果一致。态密度在费米能级处呈现有限值，在$\sim -0.2$ eV处呈现下降，在$\sim -0.6$ eV处呈现峰值，如在隧穿电导的实验测量中所观察到的。
2016-02-23 cond-mat.mtrl-sci
