High Intrinsic Mobility and Ultrafast Carrier Dynamics in Multilayer Metal Dichalcogenide MoS2
在金属二硫属化物中载流子迁移率的最终限制，以及与载流子弛豫相关的动力学，尚不清楚。我们提出了测量的多层dichalcogenide二硫化钼的频率依赖性的电导率的光泵太赫兹探测光谱。我们发现这种材料在低温下的迁移率接近4200 cm 2/Vs。散射的温度依赖性表明，迁移率，一个数量级大于以前报道的二硫化钼，是固有的限制在太赫兹频率的声学声子散射。我们的测量载流子弛豫揭示皮秒冷却时间，然后再复合持续数十纳秒，并占主导地位的俄歇散射到缺陷。我们的研究结果提供了一个有用的背景下，了解和评估的二硫化钼为基础的电子和光电子器件的性能。
2014-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Out-of-plane carrier spin in transition-metal dichalcogenides under electric current
在由铁磁体和重金属组成的多层膜中，由于Rashba自旋-轨道耦合作用，外加电流诱导出面内载流子自旋，而不存在面外分量。通过对称性论证和第一性原理计算，我们提出了铁磁过渡金属双硫族化合物单层膜中可以出现离面载流子自旋。单层中的固有自旋-轨道耦合提供谷对比塞曼型自旋分裂以产生垂直诱导自旋。可以利用电流方向来调整诱导自旋，并伴有谷极化。奇异的自旋积累为垂直磁化翻转和谷的电控制铺平了道路。
2019-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Recombination Limited Lifetimes of Photoexcited Carriers in Few-Layer Transition Metal Dichalcogenide MoS2
利用非简并超快光抽运探测技术研究了少层过渡金属二硫属化物MoS_2的光激发载流子寿命。我们的研究结果表明，在样品中的层数的载流子寿命急剧增加。载流子寿命从单层样品中的几十皮秒增加到10层样品中的一纳秒以上。发现载流子寿命的倒数根据载流子存在于表面层处的概率而缩放，如由可以被视为量子阱的几层样品中的载流子波函数所给出的。载流子寿命在很大程度上与温度无关，载流子寿命的倒数与光激发载流子密度成线性关系。这些观察结果与缺陷辅助的载流子复合是一致的，其中缺陷通过俄歇散射捕获电子和空穴。我们的研究结果表明，载流子寿命在几层样品的表面复合有限，由于更大的缺陷密度在表面层相比，内层。
2015-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Dynamics of Electron-phonon Coupling in Transition-metal Dichalcogenides
利用飞秒激光时域光谱测量了2 H-MoTe 2大块晶体的超快晶格动力学，研究了载流子-声子相互作用对电子输运性质的影响.在室温下，即使存在非常大密度的光激发载流子，也观察到异常长寿命的相干A1 g声子模。随着激发激光能量密度的增加，衰减速率降低。基于激光能量密度的依赖性，包括诱导显着的声子软化和声子衰减率的特殊下降，我们归因于弱的非谐声子-声子耦合和载流子密度依赖的变形势的电子-声子耦合的长寿命的晶格动力学。
2018-07-28 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
Spectroscopic view of ultrafast charge carrier dynamics in single- and bilayer transition metal dichalcogenide semiconductors
准粒子光谱的原子薄的半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）和他们的响应的超快光激发关键取决于与底层衬底的相互作用。在这里，我们提出了一个比较的时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES）的瞬态电子结构和超快载流子动力学的研究在单层和双层TMDC MoS $_2$和WS $_2$在三个不同的衬底：金（111），银（111）和石墨烯/SiC。光激发准粒子的带隙被观察到在我们的系统之间的1.9-2.3 eV的范围内变化。金属上的瞬态导带信号在低于100 fs的时间尺度上衰减，这意味着光致载流子被有效地去除到体金属态。相反，在石墨烯上，我们观察到两个时间尺度上的顺序分别为200 fs和50 ps，在MoS $_2$的导带衰减。这些多个时间尺度的解释俄歇复合涉及MoS $_2$和间隙缺陷状态。在金属上的双层TMDCs中，我们观察到沿价带的激发空穴的复杂的重新分布，该重新分布实质上受到与体金属态的连续体的相互作用的影响。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Hot-Carrier Relaxation in Photoinjected ZnSe
对硒化锌中高激发态光注入载流子的过剩能量耗散进行了理论研究。计算是通过求解载流子和光学声子的数值耦合量子输运方程来进行的，以推导出它们的非平衡温度的演化，称为准温度（或非平衡温度）。结果表明，载流子能量耗散发生在皮秒的时间尺度。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Thermalization of photoexcited carriers in two-dimensional transition metal dichalcogenides and internal quantum efficiency of van der Waals heterostructures
范德华半导体异质结构可以成为下一代光电和光伏器件中利用热光激发载流子的平台。热载流子器件的内量子效率取决于光生载流子提取率和热化率之间的关系。利用\textit{ab-initio}方法，我们证明了单层过渡金属二硫属化物的光生载流子热化时间强烈地依赖于声子谱和电子自旋轨道耦合的特性。详细地说，在价带中提升的自旋简并抑制了声学声子上的空穴散射，与电子相比，将空穴的热化减慢了一个数量级。此外，在MoS $_2$和WSe $_2$中，空穴热化时间表现不同，因为在这些看似相似的材料中自旋轨道相互作用不同。我们预测隧穿范德华半导体异质结构的内部量子效率定性地取决于是否使用MoS $_2$或WSe $_2$。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of one-dimensional wires of free carriers in transition-metal-dichalcogenide nanostructures
我们强调的出现在二维过渡金属-二硫属化物纳米结构-纳米带，岛屿，和反转域边界-作为一个广泛的和普遍的现象驱动的极性不连续性发生在其边缘或边界的金属状态。我们表明，这样的金属状态形成一维线的电子或空穴，与自由电荷密度，随着系统的大小增加，直到完全屏蔽的极化电荷，也可以控制特定的边缘或边界配置，例如，通过化学吸附的氢或硫原子的边缘。对于三角形的岛屿，当地的极性不连续性发生，即使在没有一个总的偶极矩的岛屿，并导致积累的自由载流子接近的边缘，提供了一致的解释以前的实验观察。为了进一步强调这些机制的普遍性，我们表明，极性不连续性引起的金属状态也在反转域边界。这些发现强调了工程过渡金属二硫属化物纳米结构在纳米和光电子学，自旋电子学，催化和太阳能收集方面的多种应用的潜力。
2015-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast electron localization and screening in a transition metal dichalcogenide
本研究利用阿秒瞬态吸收光谱探测二维$MoSe_2$，发现不同原子探针观测到的载流子动力学存在差异，揭示了钼原子周围的电子强局域化效应，为理解含过渡金属材料的电子性质提供了关键依据。
2022-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Metal-insulator transition in type II heterostructures based on transition metal dichalcogenides
解析地解决了过渡金属二硫属化物Ⅱ型异质结中载流子间库仑相互作用的屏蔽问题。在足够高的载流子密度下，得到层间激子能量的密度依赖性。层间激子的能量在金属-绝缘体转变点趋于零。所提出的计算方案使得有可能找到这种转变的密度的温度依赖性。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Carrier Dynamics in Two-Dimensional Electron Gas-Like K-doped MoS2
与过渡金属二硫属化物如MoS2上的原子吸附物相关的电子相互作用可以诱导大量的电子重构，导致形成新型的重掺杂过渡金属二硫属化物，其表现出二维电子气的特性。量子限制和降维对这种二维系统中载流子动力学的影响目前尚不清楚，但如果它们要在光电子器件中找到应用，则是至关重要的。在这里，我们通过角分辨光电发射和先进的X射线光谱的组合，在减少尺寸的多体相互作用大大缩短载流子寿命到0.5 fs以下，并揭示了如何钾插入MoS2迫使轨道再杂交，以创建一个二维电子气。
2020-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Energy renormalizations of resident carriers and excitons in transition metal dichalcogenide monolayers
University of Rochester（罗切斯特大学）
研究了过渡金属二硫化物单层中驻留载流子和激子的能量重整化，通过电子电荷掺杂WSe₂单层的实验，揭示了动态屏蔽数学在该材料中的重要性。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Valley Coherent Hot Carriers and Thermal Relaxation in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
我们显示室温谷相干性与MoS 2，MoSe 2，WS 2和WSe 2单层使用线性偏振分辨热光致发光（PL），在接近激发的能量-证明保存谷相干性之前，充分的散射事件。共极化热发光的特点，使我们能够提取的结合能的下限为0.42（+/- 0.02）eV的单层二硫化钼中的A激子。PL峰的展宽被发现是由玻尔兹曼型热发光尾，并使用指数衰减的斜率，在原位提取的载流子温度在不同阶段的能量弛豫。在弛豫过程中发射的光学声子的温度探测通过利用相应的拉曼峰的加宽，由于温度引起的非谐效应。研究结果提供了谷相干热载流子光生及其随后的能量弛豫路径的物理图像。
2016-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons versus electron-hole plasma in monolayer transition metal dichalcogenide semiconductors
当电子-空穴对在半导体中被激发时，先验地不清楚它们是否形成未结合粒子的费米子等离子体或玻色子激子气体。通常，激子相与低温相关联。在原子薄的过渡金属二硫属化物半导体中，激子由于强库仑相互作用和大的激子态密度而即使在室温下也是特别重要的。使用国家的最先进的多体理论，包括动态屏蔽，我们表明，激子与等离子体的比例可以有效地调整介电基板屏蔽以及载流子掺杂。此外，我们预测莫特过渡从激子占主导地位的制度完全电离的电子-空穴等离子体之间的激发密度$3\times10^{12}$ cm $^{-2}$和$1\times10^{13}$ cm $^{-2}$取决于温度，载流子掺杂和介电环境。我们建议通过研究激子卫星光电子能谱和扫描隧道显微镜观察这些影响。
2017-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Carrier Trapping by Oxygen Impurities in Molybdenum Diselenide
理解缺陷对载流子动力学的影响对于过渡金属双硫族化合物的基础物理和潜在应用都是至关重要的。本文用超快泵浦探测光谱研究了氧杂质俘获光激发载流子的现象。氧杂质有意地在剥离的多层MoSe 2中用Ar+等离子体照射和空气暴露产生。等离子体处理后，瞬态吸收信号先增大后减小，这是缺陷捕获载流子的特征。氧缺陷密度越大，俘获效应越显著。从瞬态吸收信号估计的陷阱缺陷密度，其增加的趋势在较长的照射样品同意从X射线光电子能谱学的结果。密度泛函理论的第一性原理计算表明，占据Mo空位的氧原子产生了带隙中的缺陷态，这是载流子俘获的原因.我们的研究结果揭示了氧缺陷作为过渡金属二硫属化物中载流子捕获剂的重要作用，并促进了相关材料和器件应用中的缺陷工程。
2017-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Limitations of ab initio methods to predict the electronic-transport properties of two-dimensional materials: The computational example of 2H-phase transition metal dichalcogenides
在过去的几年中，$ab~initio$方法已经成为一个越来越流行的工具，以评估在二维材料的本征载流子输运性能。实验信息的缺乏，以及在DFT工具的发展中取得的进展，以评估电子能带结构，声子色散和电子-声子散射矩阵元素，使它们成为一个有利的选择。然而，在文献中观察到的$ab~initio$计算的2D材料中的载流子迁移率之间存在很大的差异。一些差异是在计算电子-声子耦合常数和载流子迁移率时所作的物理近似的结果。这些近似值可以通过使用复杂的传输模型来避免。然而，尽管使用了适当的传输模型，在某些材料中，所报道的载流子迁移率的不确定性仍然相当大。在这些精细模型计算之间观察到的主要差异是所使用的DFT的“风味”（交换相关泛函、赝势和自旋轨道耦合效应）。在这里，考虑到几个单层2 H-TMD为例，我们计算的低场和高场的传输特性，使用不同的“口味”的DFT，并计算范围内的电子迁移率值。我们观察到，在某些材料中，这些值相差几个数量级（例如，在单层WS $_{2}$中，电子低场迁移率在37 cm $^{2}$ /（V $\cdot$ s）和767 cm $^{2}$ /（V $\cdot$ s）之间变化）。我们批判性地分析这些差异，并试图了解目前的$ab~initio$方法在计算载流子输运性质的局限性。
2019-12-09 cond-mat.mtrl-sci
The impact of valley profile on the mobility and Kerr rotation of transition metal dichalcogenides
半导体过渡金属二硫属化物在室温附近的输运和光学性质由复杂的、自旋织构的和多谷电子景观内的电子-声子散射机制决定。谷的相对位置是关键的，但它们对外部参数敏感，很难直接确定。我们提出了一个第一性原理模型作为谷位置的函数来计算载流子迁移率和克尔旋转角。该模型带来了有价值的见解，以及宏观性质的定量预测范围广泛的载流子密度。掺杂依赖的迁移率显示出特征峰，峰的高度取决于谷的位置。当相同的自旋谷对齐时，克尔旋转信号增强，当相反的自旋谷填充时，克尔旋转信号猝灭。我们提供的指导方针，以优化这些数量相对于实验参数，以及\emph{in situ}表征的谷位置的理论支持。
2022-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Carrier Transport in n-Doped 6H-SiC
本文用非平衡统计算符方法（NSO）导出的非平衡量子动力学理论研究了n型杂质半导体6 H-SiC中的电荷输运（瞬态和稳态），清晰地描述了所分析系统演化过程中的不可逆现象。我们从理论上得到的依赖于电场（施加在垂直或平行于c轴的方向）的基本宏变量：电子漂移速度和非平衡温度。导出并分析了这些宏变量随时间演化的峰值点。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium carriers in an intrinsic graphene under interband photoexcitation
我们研究了非平衡载流子（电子和空穴）在本征石墨烯在低温下的远红外和中红外（IR）辐射在很宽的范围内的强度。载流子的能量分布计算使用准经典动力学方程，该方程考虑了由于声学声子和与热辐射和入射辐射的载流子光激发相关的辐射产生-复合过程的能量弛豫。结果表明，非平衡态分布是由声子的弱能量弛豫和产生-复合过程的相互作用以及泵浦饱和效应共同决定的。由于饱和效应，载流子分布函数可以在升高的强度下在泵浦区域周围呈现平台。如图所示，在足够强的中红外泵浦下，粒子数反转可以在泵浦能量以下发生。石墨烯直流电导率作为泵浦强度的函数表现出明显的非线性，在相当低的强度下具有次线性区域，在强泵浦下具有饱和。然而，在很宽的范围内的泵浦强度的增加只会导致载流子浓度，特别是直流电导率的适度增加。石墨烯在中红外辐射下的电导率对载流子动量弛豫机制表现出很强的敏感性。
2008-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier-coupled ultrafast structural dynamics and interlayer energy transport of supported transition metal dichalcogenide heterostructures
University of Houston（休斯顿大学）；Nanjing University（南京大学）
利用反射超快电子衍射直接观测支撑MoS2/WS2双层异质结构及其单层的光致面外结构动力学，揭示了层间电荷转移引发的载体耦合层内原子运动，并报告了不同能量流路径及热边界电导。
2026-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Nonequilibrium Carrier Distribution in Ge, Si and GaAs by Terahertz-pump--Terahertz-probe Measurements
我们比较了所观察到的强饱和的自由载流子吸收在n型半导体在300 K的太赫兹频率范围内时，单周期脉冲强度高达150 MW/cm 2。在锗的情况下，在中间太赫兹脉冲能量处发生吸收的小增加。通过时间分辨的太赫兹泵浦/太赫兹探测测量来监测自由载流子吸收的恢复。在短的探测延迟时间，锗的频率响应不能通过Drude模型拟合。我们把这些独特的现象Ge的动态过剩的高迁移率伽马导带谷。
2009-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Thermal-radiation-induced nonequilibrium carriers in an intrinsic graphene
我们研究了一个与声子恒温器相连的本征石墨烯，在温度为T的热光子照射下，温度为T_r，而不是T。得到了低浓度和高浓度载流子情况下非平衡电子空穴对的分布。对于粒子间散射是不必要的情况下，分布函数是由带内弛豫的能量，由于声学声子和带间的热辐射引起的辐射跃迁的相互作用。当库仑散射占主导地位，然后准平衡分布的有效温度和非平衡浓度，通过平衡方程确定，实现。由于热辐射与温度的影响，石墨烯中载流子的$T_r\neq T$浓度和电导率发生了本质上的改变。结果表明，在$T_r>T$的负带间吸收，所造成的载流子分布的反转，可以发生，即石墨烯可以是不稳定的热辐射下。
2008-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analyzing the Carrier Mobility in Transition-metal Dichalcogenide MoS2 Field-effect Transistors
过渡金属二硫属化合物（Transition-metal dichalcogenides，TMDC）是一类重要的二维层状材料，由于它们的极限体厚度、可调的带隙以及几百到几千cm 2/Vs的理论室温迁移率，因此在电子和光电子应用中具有重要的应用。这已经成为它们的器件应用的最重要的限制之一。在这里，以MoS 2为例，我们回顾了降低TMDC晶体管迁移率的关键因素，包括声子，带电杂质，缺陷和电荷陷阱。我们引入了一个理论模型，定量捕获的缩放与温度，载流子密度和厚度的迁移率。通过拟合过去几年文献中的迁移率数据，我们能够获得各种晶体管结构的杂质和陷阱密度。我们表明，界面工程，如氧化物表面钝化，高k值和BN封装可以有效地减少杂质，从而提高器件性能。对于少层TMDC，我们分析模型的不平衡的载流子分布，以阐明实验增加的流动性与层数。从我们的分析中，很明显，TMDC样品中的电荷传输是一个非常复杂的问题，必须小心处理。我们希望这篇综述能够提供新的见解，并作为进一步提高TMDC晶体管性能的起点。
2017-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-Carrier Thermal Transport in Electronic and Energy Conversion Devices
本文综述电子、自旋电子及能量转换器件中声子、电子、自旋和离子的非平衡多载流子热输运，梳理载流子耦合机制及其在热电与低品位热能转换中的调控作用。
2025-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Valley splitting in the transition-metal dichalcogenides monolayer via atoms adsorption
本文用第一性原理计算研究了过渡金属二硫属化物单分子膜的谷简并劈裂。当过渡金属原子被吸附到单层膜表面时，系统中引入了局域磁矩。过渡金属原子局域磁矩引起的塞曼效应提高了谷简并度。当我们只能激发一个谷的载流子时，由于谷分裂，可以获得反常电荷、自旋和谷霍尔效应。谷分裂取决于磁化方向，因此可以通过外部磁场连续调谐。这种可调谷分裂提供了一个实用的途径，探索基于自旋和谷自由度的设备范例。
2016-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Large thermoelectric power factor of high-mobility 1T'' phase of transition-metal dichalcogenides
近年来对单层过渡金属二硫属化合物的实验研究表明，这类化合物不仅存在1H相，而且存在许多具有独特物理性质的亚稳相。本文采用第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论，以1T "相为研究对象，系统地研究了MX2（M = Mo，W; X = S，Se，Te）的电子结构和输运性质.其中，只有三种钼化合物在K点处具有较小的直接带隙，这是由于八面体配位畸变[MoS6]所致。对于这三种情况，室温下MoSe 2的空穴载流子迁移率估计为690 cm^2/Vs，远高于其他两种MoX 2。因此，适度的载流子有效质量和弱的电子-声子耦合的组合导致了MoSe 2优异的输运性能。MoSe 2的塞贝克系数在室温下也高达300 10 ^-6 V/K。由于迁移率T ^-1.9与温度有关，且低温下具有较高的塞贝克系数，因此发现MoSe 2在中低温范围内具有较大的热电功率因数，约为6 × 10 ^-3 W/mK ^2。本研究结果表明，1T "MoSe 2可能是一个很好的候选热电材料。
2019-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Frequency-dependent substrate screening of excitons in atomically thin transition metal dichalcogenide semiconductors
过渡金属二硫属化物（TMDC）的原子薄层由于与弱介电屏蔽有关的二维载流子限制而在载流子之间表现出异常强的库仑相互作用。层间耦合的范德华性质使得容易将TMDC层集成到具有不同电介质或金属衬底的异质结构中。这允许定制这些材料的电子和光学性质，因为原子薄层内的库仑相互作用非常容易受到环境的屏蔽。在这里，我们从理论上研究动态屏蔽效应在TMDC由于体衬底掺杂载流子在一个大的密度范围内，从而提供三维等离子体激元作为可调的自由度。我们报告了一个广泛的补偿重整化效应导致光谱更稳定的激子比预测的静态基板屏蔽，即使等离子体激元和激子共振。我们还发现了一个非平凡的依赖于衬底掺杂密度的单粒子带隙由于动态屏蔽。我们的调查提供了微观的洞察机制，允许操纵TMDC激子通过任意的等离子体环境在纳米尺度上。
2018-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imparity in valley population for single layer transition metal dichalcogenides under elliptical polarization
用椭圆偏振光照射单层过渡金属二硫属化物显示出在谷边缘周围的价态和导电态$ K $和$ K^{'} $之间产生带间载流子激发的差分速率。该速率与光束椭圆率和光学带隙的倒数呈线性关系，表现为谷之间的非对称费米分布或非平衡布居，其在外场和Berry曲率诱导的反常速度下导致外部可调谐的有限谷霍尔电流。通过自洽玻恩近似的表面缺陷，影响的激发率。此外，我们表明，圆二色性在附近的谷边缘也表现出椭圆率的依赖。
2017-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Carrier statistics and quantum capacitance effects on mobility extraction in two-dimensional crystal semiconductor field-effect transistors
在这项工作中，过渡金属二硫属化物二维半导体器件的载流子统计和量子电容的高带边态密度的后果进行了探讨。这项研究的有效性的常用表达式提取载流子密度和场效应迁移率的晶体管与这种沟道材料的传输特性的问题。通过与实验数据的比较，提出了一种精确提取载流子密度和迁移率的新方法。因此，这项工作突出了这些材料与传统半导体之间的根本区别，在未来的实验测量中必须考虑到这一点。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Transition-metal dichalcogenide heterostructure solar cells: A numerical study
我们评估了$p$ - $i$-$n$太阳能电池中的隧穿短路电流密度$J_{TU}$，其中过渡金属二硫属化物异质结构（MoS $_2$ /WS $_2$超晶格）嵌入本征$i$区域中。研究了不同阱宽、势垒宽、费米能级和$i$区量子阱数对$J_{TU}$的影响。对于由于$i$ -区域中相邻势阱之间的电荷载流子的逃逸和重新捕获而产生的电子电流$J_{TH}$执行类似的分析。研究了在300 K - 330 K温度范围内$J_{TU}$和$J_{TH}$之间的相互作用。在超过310 K的温度下，电子电流明显超过隧穿电流，这是异质结构太阳能电池的理想属性。这项工作证明了单层过渡金属二硫属化物的多功能性时，用作制造材料的范德华异质结构太阳能电池。
2016-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Rational Design Heterobilayers Photocatalysts for Efficient Water Splitting Based on 2D Transition-Metal Dichalcogenide and Their Janus
本研究通过DFT计算筛选20种Janus TMDC异质双层，设计直接Z型光催化剂，利用固有偶极与界面电场协同，优化载流子迁移率，实现高效水分解。
2025-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Electrically tuneable nonlinear anomalous Hall effect in two-dimensional transition-metal dichalcogenides WTe2 and MoTe2
我们研究了WTe_2和MoTe_2单分子膜的非线性电响应。当反演对称性破缺而时间反演对称性保持不变时，由于非平衡费米面的Berry曲率不为零，产生了二阶霍尔效应，称为非线性反常霍尔效应（NLAHE）。我们揭示了一个强大的NLAHE的霍尔电压是二次的纵向电流。在这些二维（2D）材料中，最佳电流方向垂直于镜面。NLAHE可以通过面外电场敏感地调谐，其诱导从拓扑绝缘体到正常绝缘体的转变。越过临界转变点，NLAHE的幅度增加，其符号反转。我们的工作为发现反转对称破缺二维材料中的奇异非线性现象铺平了道路。
2018-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Extraction of Photoexcited Hot Carriers from Graphene
我们报告的非平衡热载流子提取石墨烯的栅极依赖的光电流研究的证据。与连续波激光激发相比，飞秒脉冲激光激发的扫描光电流表现出不寻常的门依赖性。功率依赖性研究进一步证实，在金属/石墨烯接触处提取的光载流子是非平衡热载流子。热载流子提取被发现是最有效的狄拉克点附近的载流子寿命达到最大。这些观测结果不仅为石墨烯的热载流子提取提供了证据，而且为石墨烯基热载流子光电子学的发展打开了大门。
2012-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Toward Mass-Production of Transition Metal Dichalcogenide Solar Cells: Scalable Growth of Photovoltaic-Grade Multilayer WSe2 by Tungsten Selenization
本研究通过硒化预图案化钨实现晶圆级多层WSe2薄膜的可扩展合成，载流子寿命达144 ns，封装太阳能电池转换效率约22%，为低成本量产高效TMD太阳能电池铺平道路。
2024-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Various Applications of Transition Metal Dichalcogenides
TMD最近因其原始功能而备受关注。首先，它们具有范德华相互作用的分层结构。其次，它们具有不同的相，影响一定程度的各向异性。最后，它们具有优异的载流子迁移率。在这篇综述中，基于这些特征，该杂志展示了TMD如何应用于各种行业。将处理的主要应用是生物医学和电子应用。
2021-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-orbit-proximitized ferromagnetic metal by monolayer transition metal dichalcogenide: Atlas of spectral functions, spin textures and spin-orbit torques in Co/MoSe$_2$, Co/WSe$_2$ and Co/TaSe$_2$ heterostructures
由超薄铁磁金属（FM）和具有强自旋轨道（SO）耦合的材料组成的双层异质结构是自旋电子学中SO扭矩和自旋电荷转换非平衡效应的主要来源。我们演示了如何杂交的波函数的Co层和过渡金属二硫属化物（TMD）的单层--如半导体MoSe $_2$和WSe $_2$或金属TaSe $_2$ --可以导致显着的嬗变的电子和自旋结构的Co在一定距离内远离其界面与TMD，当相比，大量的Co或其表面与真空接触。这是由于邻近诱导的SO分裂的Co带编码的光谱函数和自旋纹理的单层，我们得到使用非共线密度泛函理论（ncDFT）结合平衡格林函数（GF）计算。事实上，SO分裂是存在的，由于结构反转的双层的不对称性，即使在TMD单层内的SO耦合被人为地关闭在ncDFT计算，但切换它使与邻近的CO层内的SO耦合的影响约5倍大。注入自旋非极化的电荷电流通过SO-接近的单层的Co产生非平衡自旋密度超过他们，使其与Co的磁化的交叉产品确定SO扭矩。通过第一性原理量子输运方法计算的SO扭矩，它结合了ncDFT与非平衡GF计算，可以用作筛选参数，以确定最佳组合的材料和它们的界面在自旋电子学中的应用。特别是，我们确定异质结构两个单层-Co/单层-WSe $_2$作为最佳的。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Gating Tunability of Optical Refractive Index in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
我们报道了过渡金属硫属化物（TMDC）单层（例如MoS2、WS2和WSe2）的折射率可以使用CMOS兼容的电选通在激子共振周围实质上调谐为虚部> 60%和实部> 20%。这种巨大的可调谐性根源于激子效应在单层折射率中的主导地位以及激子对注入的载流子的影响的强烈敏感性。这种可调谐性主要是由于注入的载流子加宽了激子带间跃迁的谱宽，促进了中性激子和带电激子的相互转换。注入的载流子的其他效应，如带隙重整化和激子结合能的改变，只起微不足道的作用。我们还表明，原子级薄的单层膜，当与光子结构相结合，可以使光学吸收（反射）的效率从40%（60%）到80%（20%）调谐由于巨大的可调性的折射率。这项工作可能会铺平道路的发展，场效应光子学的光学功能，可以控制与CMOS电路。
2017-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonequilibrium Photocarrier and Phonon Dynamics from First Principles: a Unified Treatment of Carrier-Carrier, Carrier-Phonon, and Phonon-Phonon Scattering
University of Trento（特伦托大学）
本文提出了一种从头原理的多体框架，用于研究半导体中光载流子和声子的动力学，结合载流子-载流子、载流子-声子和声子-声子散射，揭示了光诱导的电子和晶格性质重整化及相干原子运动。
2026-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Carrier Mobility and High-Field Velocity in 2D Transition Metal Dichalcogenides: Degeneracy and Screening
使用自研系综 Monte Carlo 模拟器研究 MoS2 和 WS2，发现简并效应与自由载流子屏蔽显著影响低场迁移率，且高场漂移速度因表面光学极性声子散射增加而不受屏蔽显著影响。
2024-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Gate Voltage Control of Transition Metal Dichalcogenide Monolayers Quantum Yield
二维过渡金属二硫属化物（2D-TMD）单原子膜显示出显著的半导体特性，是实验研究的热点之一，最近的实验表明，当静电掺杂使MoS 2和WSe 2单原子膜成为本征半导体时，它们的量子产率可以接近1。然而，现有的理论描述并没有给出一个理解的物理机制的量子yield.This工作是试图提出一个一致的半唯象理论的光致载流子弛豫在2D-TMD，这使得获得的分析依赖于施加到FET栅极的电压的量子产率。我们考虑一个标准的实验情况下，当2D-TMD单层和金属栅极是平板电容器的板，电容器的电荷与栅极电压成正比。对于自由电子和空穴的复合（辐射和非辐射俄歇复合）和激子的复合（辐射和俄歇复合），计算了TMD单层量子产率对栅电压和载流子产生率的依赖关系。在这两种情况下，在固定的栅电压下，量子产率对栅电压和光生载流子产生速率的依赖关系的解析表达式。定量协议与实验允许总结的相关性所提出的理论模型的描述载流子的光生和复合在2D-TMD单层。所得结果表明，2D-TMD量子产率控制的栅极电压的可能性，并表明2D-TMD是现代光电子器件的有前途的候选人。
2019-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic theory of exciton and trion polaritons in doped monolayers of transition metal dichalcogenides
该研究通过微观理论模拟掺杂TMDC单层在微腔中的光谱，预测了激子、三子及亮化极化子模式，并揭示基态随载流子浓度由暗转亮，提供统一描述。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Novel High-Mobility Field-Effect Transistors Based on Transition Metal Dichalcogenides
我们报道了基于过渡金属二硫属化物的新型场效应晶体管（FET）的制备。这些层状无机半导体的单晶的独特结构使得能够制造具有固有低场效应阈值和高载流子迁移率的FET，其与最好的单晶Si FET中的迁移率相当（室温下基于WSe 2的FET中的p型电导率高达500 cm 2/Vs）。这些新颖的FET展示了双极操作。由于机械柔性，它们在“柔性”电子产品中具有应用潜力。
2004-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Huge hole injection in tungsten dichalcogenide heterostructures without electric gating: a DFT study
Centre of New Technologies University of Warsaw（华沙大学新技术中心）
研究通过密度泛函理论，将化学电容器概念扩展到范德华异质结构，筛选出XeF2和KrF2作为合适受体，计算出相应异质结构中的空穴浓度，证明稀有气体氟化物可为TMD异质结构载流子密度非接触工程提供有效途径。
2026-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonequilibrium dynamics of high energy transitions in monolayer WSe$_{2}$
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Fritz Haber Institute of the Max Planck Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）；University of Valencia（瓦伦西亚大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；CNR-IFN（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；Istituto di Struttura della Materia-CNR (ISM-CNR)（意大利国家研究委员会物质结构研究所）；European Theoretical Spectroscopy Facility (ETSF)（欧洲理论光谱设施）
利用宽带超快瞬态吸收光谱研究单层WSe$_2$中高能光学跃迁的超快动力学，发现其形成和弛豫比低能激子慢，归因于声子介导的动量暗激子形成。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Chemically Tailoring Semiconducting Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides and Black Phosphorus
二维（2D）半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）和黑磷（BP）在几层限制下具有有益的电子、光学和物理性质。作为原子级薄的材料，2D TMDCs和BP对它们的环境和化学修饰高度敏感，导致它们的性质对衬底效应、本征缺陷和非本征吸附物的强烈依赖。此外，将2D半导体集成到电子和光电子器件中在金属-半导体和介电-半导体界面处引入了独特的挑战。在这里，我们回顾了新兴的努力，了解和利用化学效应影响二维TMDC和BP的属性。在某些情况下，表面化学会导致显著的降解，因此需要开发稳健的钝化方案。另一方面，适当设计的化学改性可用于有利地定制电子性质，例如控制掺杂水平和载流子浓度。总的来说，化学方法允许2D TMDC和BP的性质的实质性可调性，从而使未来有机会优化器件应用的性能。
2016-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of Electronic Transport in Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides: Effects of the Dielectric Environment
我们讨论了二维过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的电介质环境（绝缘体和金属栅）对电子输运的影响。我们采用众所周知的从头算方法来计算低场载流子迁移率的独立层，并使用介电连续近似扩展我们的研究层中的双栅极结构，包括介电屏蔽的电子-声子相互作用所造成的底部氧化物和栅极绝缘体的影响，和散射与混合界面光-声子/等离子体激元激发（“远程声子散射”）。我们发现高介电常数绝缘体的存在可以显著提高载流子迁移率。然而，散射与界面混合激励否定了这种增益，并降低了流动性显着低于其独立的值。在一个双栅极的几何结构与SiO $_{2}$作为底部氧化物和各种顶栅绝缘体，我们发现，随着顶绝缘体介电常数的增加，迁移率降低，正如预期的那样。然而，在弱极性hBN的情况下预测高迁移率，并且在栅极绝缘体/TMD/底部氧化物堆叠的情况下计算出比预期低得多的迁移率，其中两种或更多种极性材料具有具有类似谐振频率的光学声子。我们还发现，金属栅屏蔽的效果是明显的，但不是特别强。最后，我们讨论了TMD介电常数、自由载流子密度和温度对TMD单分子膜输运性质的影响。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Fröhlich interaction in transition-metal dichalcogenide monolayers: Theoretical modeling and first-principles calculations
我们对单层2 H型过渡金属二硫属元素：MoS 2、MoSe 2、MoTe 2、WS 2和WSe 2中电子与小动量极化光学声子之间的耦合进行了从头算计算。所谓的弗里希相互作用从根本上受到系统维数的影响。在具有周期性边界条件的平面波框架中，这种耦合受到2D材料与其周期性图像之间的虚假相互作用的影响。为了克服这一点，我们进行密度泛函微扰理论计算与截断库仑相互作用的面外方向。我们发现，2D的Fröhlich相互作用比在以前的从头算研究中假设的要强得多。我们提供的分析模型取决于有效电荷和材料的介电性质来解释我们的从头计算。筛选显示在声子动量依赖性的偏振光耦合中发挥了重要作用，两个制度之间的交叉取决于材料相对于其环境的介电性质。Fröhlich相互作用在小声子动量的限制下被介电环境屏蔽，并在有限动量下由于单层的更强屏蔽而急剧减小。从头计算Fröhlich相互作用的小动量制度再现一个简单的分析模型，我们提供了必要的参数。然而，在更大的动量下，电子-声子相互作用的直接从头计算对于捕获特定于能带的效应是必要的。我们计算并比较了与LO和A1声子模式的散射相关的载流子弛豫时间。虽然这两种模式都能够在室温下在皮秒以下的时间尺度上弛豫载流子，但它们的绝对和相对重要性根据材料、能带和衬底而变化很大。
2016-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Valley polarized magnetic state in hole-doped mono layers of transition metal dichalcogenides
我们计算的谷/磁相图的单层过渡金属dichalcogenides在空穴掺杂区的自旋轨道效应是特别相关的。考虑到由于过渡金属原子的存在，中等到高的局部电子-电子相互作用，我们表明，该系统是不稳定的巡游铁磁相，其中所有的载流子是自旋和谷极化。这个相位显示出异常电荷霍尔和异常自旋霍尔响应，因此可以通过实验检测到。
2017-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum Spin Hall Effect and Topological Field Effect Transistor in Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides
报道了一类新的二维过渡金属二硫属化物大禁带量子自旋霍尔绝缘体MX $_2$（M=（Mo，W），X=（S，Se，Te）），其拓扑电子性质可通过外加电场高度调谐.我们提出了一种新的拓扑场效应晶体管，这些原子层材料和它们的范德华异质结构。我们的器件通过拓扑保护的输运通道表现出参数增强的电荷-自旋电导，并且可以通过拓扑相变而不是载流子耗尽被电场快速关断。我们的工作为拓扑量子电子学提供了一个实用的材料平台和器件结构。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange-enhanced spin-orbit splitting and its density dependence for electrons in monolayer transition metal dichalcogenides
本文证明单层半导体过渡金属硫族化合物中电子-电子相互作用显著增强了自旋轨道劈裂，该效应对导带电子最明显且非单调依赖于载流子密度，交换重整化对分析二维TMDs场效应晶体管的自旋电子学性能至关重要。
2024-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High harmonic generation in monolayer and bilayer of transition metal dichalcogenide
在过渡金属二硫属化物（TMDC）中，电荷载流子具有与磁矩相关联的自旋、赝自旋和谷自由度。TMDC的单层和双层，特别是MoS $_2$，导致自旋和赝自旋效应之间的强耦合。这一特点引起了人们对TMDC在先进技术设备中潜在用途的关注。与此同时，高次谐波产生（HHG）最近已被应用于表征固体的电子结构，如能量色散，贝里曲率和拓扑性质。在这里，我们显示的"哲学"，使用高次谐波调查的单层和双层的非线性光学发射的MoS $_2$的结构效应所获得的理论结果。我们在3R AB立桩中使用MoS $_2$的简单模型。研究发现，在圆偏振激光（CPL）驱动下，TMDC中的赝自旋和谷指数（Berry曲率和偶极跃迁矩阵元）可以编码到高能光子辐射中。这一理论研究有望为谷电子学的超快操作铺平道路，并导致有关TMDC材料，Weyl半金属，拓扑相和拓扑绝缘体的转变的自旋轨道耦合（SOC）的影响的新问题。
2021-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Far-Infrared Signatures for a Two-Steps Pressure-Driven Metallization in Transition Metal Dichalcogenides
我们提出了一个高压调查的超导体到金属的过渡MoS2和WS2进行的同步远红外光谱，调和文献中发现的金属化压力的有争议的估计，并获得新的见解统治这种电子过渡的机制。发现两个光谱描述符指示金属性的发病和在金属状态下的自由载流子的起源：吸收光谱重量，其突然增加定义的金属化压力阈值，和E1U峰的不对称线形，其压力演变，解释内的Fano模型，表明在金属状态下的电子起源于n型掺杂水平。结合我们的研究结果与文献中报道的那些，我们假设一个两步机制是在工作中的金属化过程中，其中掺杂和导带状态之间的压力诱导的杂交驱动早期的金属行为，而带隙关闭在较高的压力。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Optically tunable spin Hall effect in periodically driven monolayer transition metal dichalcogenides
本研究利用圆偏振光驱动单层过渡金属二硫化物，通过Floquet线性响应理论验证了可光学调控自旋霍尔效应自旋流的大小与方向，揭示其源于非Rashba效应与CPL非微扰效应的结合。
2025-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
