Electrical characterization of structured platinum diselenide devices
二硒化铂（PtSe 2）是二维过渡金属二硫属化物（TMD）家族的新成员。当接近单层厚度时，它具有半金属到半导体的转变，并且已经显示出在器件应用中使用的显著潜力。值得注意的是，PtSe 2可以在低温下生长，使其潜在地适合于工业用途。在这里，我们解决厚度相关的传输特性和调查电接触PtSe 2，一个关键的和通用的元素，TMD为基础的电子设备。PtSe 2薄膜已经合成了各种厚度和结构，以允许接触工程和精确提取的电性能。接触电阻率和薄层电阻传输线法（TLM）测量提取不同的接触金属和不同的PtSe 2膜厚度进行了比较。此外，从半金属过渡到半导体的PtSe 2已间接验证的场效应器件的电学特性。最后，在金属-PtSe 2界面的边缘接触的影响进行了研究，通过纳米结构的接触区域，使用电子束光刻。通过增加边缘接触的长度，接触电阻率提高了高达70%，与传统的顶部接触的设备相比。这里提出的结果代表了实现基于第10组TMD的高性能纳米电子器件的关键步骤。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Topological insulating phase arising in transition metal dichalcogenide alloy
本文通过从头计算结合缺陷波函数渗流模型，研究了 Pt(HgxSe1-x)2 合金的拓扑转变，发现其拓扑相对 Hg 分布具有鲁棒性，并估计随机合金拓扑转变浓度阈值仅为 9%，为在随机合金中寻找非平凡拓扑相提供了新方向。
2022-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Metal-Organic Chemical Vapor Deposition of PtSe2
本文展示了通过金属有机化学气相沉积法在厘米级衬底上生长高质量PtSe2薄膜，并系统表征其结构与厚度可控性，为未来电子器件应用奠定基础。
2023-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stacking Polymorphism of PtSe$_{2}$: Its Implication to Layer-dependent Metal-insulator Transitions
本研究通过DMC与DFT计算发现少层PtSe$_2$存在显著堆叠多态性，其与硒空位共同影响层数依赖的金属-绝缘体转变，揭示了层间杂化与范德华作用对TMD性质的关键影响。
2024-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic thickness and quality metrics for PtSe$_2$ layers produced by top-down and bottom-up techniques
贵金属基过渡金属二硫属化合物薄膜，如PtSe $_2$，由于其有趣的层数依赖性和应用潜力而受到越来越多的关注。虽然很难将大块晶体切割成单层或几层，但已经建立了一系列生长技术，以生产不同质量和层数的材料。然而，迄今为止，没有可靠的高通量表征，以评估层数存在。在这里，我们使用自上而下的液相剥离（LPE）加上离心，以产生广泛的基底平面无缺陷的PtSe $_2$纳米片的不同大小和厚度。通过统计原子力显微镜的横向尺寸的量化，使我们能够定量地链接在光谱中所包含的信息的尺寸。对于LPE纳米片，我们建立基于消光光谱的横向尺寸和层数的度量。此外，我们比较的拉曼光谱响应的LPE纳米片与微机械剥离的PtSe $_2$，以及薄膜生产的一系列自下而上的技术。我们表明，Eg 1峰的位置和强度比的Eg 1/A1 g1峰可以作为强大的度量层数在所有样品类型，并将在未来的基准PtSe $_2$膜的重要性。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic-layer controlled THz Spintronic emission from Epitaxially grown Two dimensional PtSe$_2$/ferromagnet heterostructures
本研究报道外延生长的1T-PtSe$_2$/铁磁异质结构作为新型太赫兹发射器，利用强自旋轨道耦合和原子层控制实现从逆Rashba-Edelstein效应到逆自旋霍尔效应的转变，展示了PtSe$_2$作为二维太赫兹自旋电子材料的潜力。
2023-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Low-energy type-II Dirac fermions and spin-polarized topological surface states in transition-metal dichalcogenide NiTe$_2$
利用自旋和角分辨光电子能谱（spin-ARPES）和${\it ab~initio}$计算，我们证明了NiTe $_2$中存在第二类狄拉克半金属态.我们发现，不同于PtTe $_2$，PtSe $_2$，和PdTe $_2$，在NiTe $_2$的狄拉克节点位于费米能量附近。此外，NiTe $_2$还在费米能级以下沿$Γ-A$高对称方向存在一对带反转，其中一个导致表面态的狄拉克锥。NiTe $_2$中的体狄拉克节点和带反转的阶梯支持在宽能量范围内具有手性自旋织构的独特拓扑表面态。我们的工作为NiTe $_2$中低能Ⅱ型狄拉克费米子在自旋电子学、太赫兹等离子体学和超快光电子学等领域的应用奠定了基础。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain tuned thermoelectric properties in monolayer $\mathrm{PtSe_2}$
应变工程是调控材料电学、光学、拓扑和热电性能的一种非常有效的方法。本文采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法分别对单层$\mathrm{PtSe_2}$的电子部分和声子部分进行了双轴应变下的研究。计算结果表明，压应变和拉应变都能引起导带最小值（CBM）和价带最大值（VBM）跃迁，对Seebeck系数产生重要影响。结果表明，在CBM或VBM相变的临界应变下，压应变或拉应变均能显著提高n型或p型Seebeck系数，这可以用应变诱导能带收敛来解释.另一个重要的应变效应是拉伸应变可以显著降低晶格热导率，在应变为-4.02%时，室温晶格热导率比未应变时降低约60%，这对高$ZT$是非常有利的。为了估计热电转换效率，可以通过经验散射时间$τ$来获得品质因数$ZT$。计算的$ZT$值表明，应变确实是实现增强的热电性能的非常有效的策略，特别是对于p型掺杂。利用应变调节热电性质也可以应用于其它半导体过渡金属二硫属化物单层$\mathrm{MX_2}$（M=Zr、Hf、Mo、W和Pt; X=S、Se和Te）。
2016-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Crossover from 2D metal to 3D Dirac semimetal in metallic PtTe2 films with local Rashba effect
自从在块状晶体中发现第二类狄拉克费米子以来，具有三角结构的PtTe 2和PtSe 2引起了广泛的研究兴趣。从三维拓扑半金属到二维原子薄膜的电子结构演化是一个重要的科学问题。虽然已经报道了PtSe 2从体材料中的3D II型狄拉克半金属到单层（ML）膜中的2D半导体的转变，但到目前为止，原子级薄PtTe 2膜的电子结构的演变仍然未被探索。在这里，我们报告了一个系统的角度分辨光电子能谱（ARPES）的电子结构的高品质PtTe 2薄膜的分子束外延生长的厚度从2 ML至6 ML的研究。ARPES测量表明，PtTe 2膜仍然保持金属，甚至下降到2 ML的厚度，这是在形成鲜明对比的几层PtSe 2膜的半导体性质。此外，从二维金属到三维II型狄拉克半金属的过渡发生在4-6 ML的膜厚度。此外，Spin-ARPES测量揭示了螺旋自旋织构诱导的局部Rashba效应在体PtTe 2晶体，这表明类似的隐藏自旋也预计在一些单层PtTe 2薄膜。我们的工作揭示了从二维金属到三维拓扑半金属的转变，并为研究具有局部Rashba效应的金属二维薄膜提供了新的机会。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced $4p$-magnetism in layered platinum diselenide
二硒化铂（PtSe $_{2}$）是近年来发现的一种非本征磁体，其磁性来源于Pt空位的存在。这些缺陷的主体材料本身显示出有趣的结构和电子特性，其中一些源于其层之间的异常强相互作用。迄今为止，尚不清楚PtSe $_2$的独特固有性质将如何影响其感生磁性。在这项理论工作中，我们表明，在PtSe $_{2}$薄膜中的缺陷引起的磁性是高度敏感的：（i）层的厚度（ii）缺陷密度，和（iii）衬底的选择。这些不同的因素极大地改变了所有的磁性，包括局部磁矩的大小，耦合的强度，甚至磁矩之间耦合的性质。我们进一步表明，强烈的层间相互作用是理解这些效应的关键。更好地理解对磁性的各种影响，可以使基于Pt的二硫属化物的磁性能的可控调谐成为可能，这可以用于设计用于磁电和磁光应用的新型器件。
2021-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Topological Type-II Dirac Fermions Approaching the Fermi Level in a Transition Metal Dichalcogenide NiTe2
第二类狄拉克/外尔半金属的特征是强烈倾斜的狄拉克锥，使得狄拉克/外尔节点出现在电子和空穴口袋的边界处，作为量子物质的新状态，不同于具有点状费米表面的标准狄拉克/外尔点，其被称为第一类节点。第二类狄拉克费米子最近被理论预测，并在PtSe 2类过渡金属二硫族化合物的实验中得到证实。然而，在PtSe 2、PdTe 2和PtTe 2候选者中观察到的狄拉克节点距离费米能级相当远，使得拓扑费米子的签名模糊，因为物理性质仍然由非狄拉克准粒子主导。在这里，我们报告的合成一个新的II型狄拉克半金属NiTe 2中的一对II型狄拉克节点位于非常接近费米能级。这种材料中的量子振荡揭示了与这些狄拉克费米子相关的非平凡Berry相。我们的第一性原理计算进一步揭示了拓扑狄拉克锥在其表面状态。因此，NiTe 2不仅可以代表一个改进的系统，以制定理论理解的奇异后果的第二型狄拉克费米子，它也有利于可能的应用程序的基础上，这些拓扑载体。
2018-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic control of the valley degree of freedom of massive Dirac fermions with application to transition metal dichalcogenides
我们研究了过渡金属二硫属化物等多通道系统中大质量狄拉克费米子的谷相关磁性和输运性质。第零朗道能级在谷间的不对称性和磁化率的增强可以归因于与每个谷相关的不同轨道磁矩。这允许通过调节外部磁场和掺杂水平来控制谷极化。由于这种磁场引起的谷极化，存在对普通霍尔效应的额外贡献。所有这些效应都可以用一个带谷轨耦合项的低能有效理论来描述。
2013-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of epitaxial monolayer Janus SPtSe
Janus单层过渡金属二硫属化物，其中两个硫属元素层具有不同的化学性质，将化学组成控制推到范德瓦尔斯异质结构通常可实现的范围之外。在这里，我们报告这样一个新的Janus化合物，SPtSe，这是预测表现出强烈的Rashba自旋轨道耦合。我们通过在H $_2$ S气氛下硫化在Pt（111）上转化单层PtSe $_2$来合成它。我们在原位和operando的结构分析与掠入射同步辐射X射线衍射揭示的过程中，Janus合金的形式。由于热退火，生长的PtSe $_2$单层的结晶长程序首先丢失。随后在硫源存在下的重结晶产生高度有序的SPtSe合金，其与原始PtSe $_2$是同构的。的化学组成是解决，逐层，使用角分辨X射线光电子能谱学，表明硒由S取代发生选择性地在最顶层的硫族元素层。
2020-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Growth of Transition Metal Dichalcogenides by Solvent Evaporation Technique
过渡金属二硫属化合物（transition metal dichalcogenides，TMD）由于其物理性质和在能量转换和储存方面的潜在应用，近年来引起了人们极大的兴趣。在这类材料中，基于钼、钨、硫和硒的TMD由于其半导体性质和自下而上合成技术的可用性而特别有吸引力。本文报道了一种从金属饱和的硫族熔体中通过气相沉积从过渡金属二硒化物和二碲化物化合物（PtTe 2、PdTe 2、NiTe 2、TaTe 2、TiTe 2、RuTe 2、PtSe 2、PdSe 2、NbSe 2、TiSe 2、VSe 2、ReSe 2）的固溶体中获得高质量晶体的方法。此外，我们显示的稀土金属多硫族化物和NbS 2晶体的合成使用上述过程。大多数得到的晶体具有层状CdI 2结构。我们已经调查了选定的晶体的物理性质，并将它们与文献中报道的最先进的研究结果进行了比较。值得注意的是，1 T-TiSe 2和2 H-NbSe 2晶体中的电荷密度波跃迁分别在TCDW ~ 200 K和~ 33 K下是明确的。角分辨光电子能谱学和电子衍射用于直接访问PtTe 2单晶的电子和晶体结构，并产生最先进的测量。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio phonon self-energies and fluctuation diagnostics of phonon anomalies: Lattice instabilities from Dirac pseudospin physics in transition metal dichalcogenides
我们提出了一个从头计算方法的声子自能和它们的波动诊断，这使我们能够识别声子异常背后的电子过程。应用到过渡金属-二硫属化物单层1H-TaS $_2$揭示了声学声子与来自孤立的低能金属带的电子之间的耦合完全是声子异常的原因，例如在这种材料中观察到的模式软化和相关的电荷密度波。我们的分析使我们能够区分不同的模式软化机制，包括矩阵元素的影响，费米面嵌套，和范霍夫的情况。我们发现，矩阵元素的影响，起源于一种特殊类型的狄拉克赝自旋纹理控制的电荷密度波物理在1H-TaS $_2$和类似的过渡金属dichalcogenides。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transport properties of semimetallic transition metal dichalcogenides
外尔半金属需要时间反演对称性（TRS）或晶格反转对称性的破缺。当TRS和反演对称共存时，可能存在一对简并的Weyl点，导致相应的Dirac半金属相。换句话说，狄拉克半金属态可以看作是外尔半金属态的两个副本。在本论文中，我们研究碲基化合物，如Weyl半金属候选MoTe 2和狄拉克半金属候选PtTe 2的过渡金属二硫族化合物的家庭。
2018-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Seeded growth of high-quality transition metal dichalcogenide single crystals via chemical vapor transport
过渡金属二硫属化合物（TMDs）是一种具有可调禁带宽度的范德华层状材料，为二维电子学和光电子学提供了有前途的平台。为此，瓶颈是如何以简便有效的方式获得高质量的单晶。传统的化学气相传输法（CVT）是目前应用最广泛的单晶生长方法之一，但其存在的主要问题是成核过度，导致晶体团簇较小，生长速度较慢。为了解决这些问题，引入籽晶抑制形核，并采用内管作为分离器和限流器，有利于大尺寸和高质量的TMD单晶的生长成功。给出了三个实例，成功地生长了毫米级MoSe_2和MoTe_2单晶，大大缩短了PtSe_2单晶的生长周期。讨论了种子无级变速器的工作机理。此外，基于剥离的多层MoSe 2的光电晶体管在环境条件下显示出优异的光响应，并且获得了110和125 us的相当快的上升和下降时间。该工作为在实验室中开发一种简便、通用的方法来合成高质量的TMD单晶铺平了道路，该单晶可作为潜在的低维光电子学的良好功能材料。
2020-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Graphene-like Dirac states and Quantum Spin Hall Insulators in the square-octagonal MX2 (M=Mo, W; X=S, Se, Te) Isomers
我们研究了过渡金属二硫属化物MX $_2$（$M$ =Mo，W; $X$ =S，Se，Te）的正六方晶格，作为MX $_2$正六方化合物的异构体。通过能带结构的计算，我们观察到了具有非对称空间群对称性的MX $_2$矩形晶格中的类石墨烯Dirac能带结构。范霍夫奇点的两个带在费米能级处相交，导致两个动量相反的狄拉克锥。自旋轨道耦合可以在这些狄拉克点打开一个非平凡的能隙，并诱导量子自旋霍尔（QSH）相，二维拓扑绝缘体。在这里，正方形-八边形MX $_2$结构实现了过渡金属二硫属化物中有趣的石墨烯物理，如狄拉克带和QSH效应。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lorentz-violating type-II Dirac fermions in transition metal dichalcogenide PtTe$_2$
拓扑半金属作为凝聚态物理中Dirac和Weyl费米子的宿主材料近年来引起了广泛的研究兴趣。这些在狄拉克点或外尔点附近具有线性色散的费米子服从洛伦兹不变性，手征反常导致了诸如负磁阻等新的量子现象。然而，在凝聚态物理中，洛伦兹不变性并不一定受到尊重，因此具有强倾斜锥的洛伦兹破坏的II型狄拉克费米子可以在拓扑半金属中实现。在这里，我们报告的第一个实验证据的第二型狄拉克费米子在体化学计量比PtTe $_2$单晶。角分辨光电子能谱（ARPES）测量和第一性原理计算揭示了在对称性保护下，PtTe $_2$沿$Γ$ -A方向存在一对强烈倾斜的狄拉克锥，证实了PtTe是第二类狄拉克半金属.第二类狄拉克费米子的实现为研究凝聚态材料中不同于第一类狄拉克费米子的奇异物理性质打开了一扇新的大门。
2016-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Experimental Realization of Type-II Dirac Fermions in PdTe$_2$ Superconductor
拓扑狄拉克半金属中的狄拉克费米子是具有相对论线性色散的四重简并准粒子态。打破时间反演或反转对称性，这个系统变成一个外尔半金属，主机双简并外尔费米子状态相反的手征。这两种准粒子虽然可以用相对论性狄拉克方程描述，但并不一定服从洛伦兹不变性，因此允许所谓的II型费米子的存在。近年来，第二类Weyl费米子的理论发现使人们对PtSe $_2$型过渡金属二硫属化物中第二类Dirac费米子的预言得到了进一步的验证。在这里，我们报告的第二型狄拉克费米子在PdTe $_2$的角度分辨光电子能谱结合{ \it从头计算}带计算的实验实现。我们的实验发现使得第一个同时具有超导性和第二类狄拉克费米子的例子，这使得拓扑材料的研究进入了一个新的阶段。
2017-05-08 cond-mat.mtrl-sci
A general route to form topologically-protected surface and bulk Dirac fermions along high-symmetry lines
产生拓扑绝缘体的拓扑非平凡带隙和三维Dirac半金属的孤立Dirac接触点的带反转通常产生于来自不同轨道流形的电子态的交叉。最近，沿着高对称线发生的单轨道流形带反转的概念已经被证明，稳定多个体和表面狄拉克费米子。在这里，我们讨论了实现这些阶段所需的基本成分，并讨论了它们在过渡金属二硫属化物家族中的存在。我们展示了它们的三维能带结构如何自然地只产生小的$k_z$投影带隙，并演示了这些如何在塑造这些材料的表面电子结构中发挥重要作用。我们证明，通过自旋和角度分辨的光电子能谱和密度泛函理论计算，X组TMDs PtSe $_2$和PdTe $_2$的表面电子结构是如何主机多达五个不同的表面状态，每个复杂的能带色散和自旋纹理。最后，我们讨论了如何起源的几个最近实现的拓扑现象的系统以外的TMD，包括铁基超导体，可以理解为一个结果，相同的潜在机制驱动$k_z$介导的带反转的TMD。
2019-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically bright $p$-excitons indicating strong Coulomb coupling in transition-metal dichalcogenides
结果表明，本征悬浮半导体过渡金属二硫属化物中的强库仑耦合可以超过激子基态所需的临界值。偶极允许的光学激发则对应于激子内跃迁，使得狄拉克点附近的光学亮激子跃迁具有类$p$对称性，而类$s$态是偶极禁止的。大的本征耦合强度似乎是半导体过渡金属二硫属化物的一般性质，并且即使在像SiO $_2$这样的典型衬底上生长的样品中也可以观察到以光学选择规则形式的强库仑耦合签名。对于WS $_2$和WSe $_2$的例子，计算的激子共振能量与最近的实验表现出良好的协议。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of the High Thermoelectric Performance of Pnictogen Dichalcogenide Layered Compounds with Quasi-One-Dimensional Gapped Dirac-like Band Dispersion
热电发电已被公认为最重要的技术之一，高性能热电材料一直在追求。然而，由于大量的候选材料，这一探索是极具挑战性的，它已成为一个明确的理论概念，从能带结构工程的观点是必要的。在这项研究中，我们从理论上证明，pnictogen-dichalcogenide层状化合物，最初引起人们的注意，作为一个家庭的超导体，最近已被研究作为热电材料，可以表现出非常高的热电性能与元素取代。特别是，我们澄清了一个有前途的材料设计的指导原则，并发现，LaOAsSe $_2$，尚未合成的材料，具有功率因数是6倍大的已知化合物LaOBiS $_2$，并可以表现出非常大的$ZT$在一些合理的假设。这种热电性能的大幅度提高源于准一维带隙的Dirac-like带色散，这是由正方形晶格网络实现的。我们的研究为热电材料的能带结构提供了一个理想的极限。由于我们的靶材具有组成元素的高度可控性和载流子掺杂的可行性，因此强烈期待沿着这条线的实验研究。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Band nesting, massive Dirac Fermions and Valley Lande and Zeeman effects in transition metal dichalcogenides: a tight-binding model
本研究构建了单层过渡金属二硫化物的最小紧束缚模型，通过纳入次近邻隧穿准确刻画其能带结构与谷磁效应，参数拟合与DFT计算结果吻合良好。
2017-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Exciton fine structure splitting and linearly polarized emission in strained transition-metal dichalcogenide monolayers
本文从理论上研究了各向异性弹性应变对过渡金属双硫族化合物原子薄晶体中激子能谱、精细结构和光学选择规则的影响。应变的存在打破了在布里渊区的$\bm K$ -点的手性选择规则，并使光学跃迁线性偏振。激发线极化的方向与应变张量的主轴有关。弹性应变提供了一个附加的贡献与单轴应变WSe $_2$单层获得的实验证据的激子精细结构分裂。施加的应变也诱导动量相关的塞曼分裂。根据应变的取向和大小，可以在激子能谱中形成具有线性色散的狄拉克点。我们提供了一个对称性分析的应变效应，并制定了一个微观理论的所有相关的应变引起的贡献的激子精细结构的哈密顿量。
2022-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of type-I and type-II Dirac points in PdTe2 superconductor by external pressure
PdTe $_2$中的一对II型狄拉克锥最近被理论预测并在实验中得到证实，使PdTe $_2$成为第一种同时处理超导性和II型狄拉克费米子的材料。本文利用第一性原理计算研究了PdTe $_2$中Dirac锥在静水压力下的演化。我们的结果表明，第二类狄拉克点对消失在6.1 GPa。有趣的是，一对新的I型狄拉克点从相同的两个带出现在4.7 GPa。与PtSe $_2$和PtTe $_2$相比，PdTe $_2$具有独特的能带结构，在适当的压力（4.7-6.1 GPa）下，两种Dirac点可以共存。第一类Dirac锥的出现和第二类Dirac锥的消失是由于层间Te-Te原子的反键/成键特性在$Γ$和$A$点处的态能量的增加/减少。另一方面，我们发现PdTe $_2$的超导电性随压力的增加而略有下降。压力诱导的不同类型的狄拉克锥与超导相结合，可能为研究狄拉克费米子与超导准粒子之间的复杂相互作用开辟一条有希望的途径。
2017-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the effective layer thickness on the groundstate and excitonic properties of transition-metal dichalcogenide systems
本文提出了一个计算过渡金属-二硫族化合物单层和多层体系相互作用基态和近带隙光谱的自洽方案。该方法结合了多层环境中的库仑相互作用势的介电模型，重整化基态的间隙方程，和Dirac-Wannier方程来确定激子的性质。为了解释垂直于其基本平面的单个单分子膜的延伸，在库仑相互作用势中引入了有效厚度参数。的例子的MoS $_2$的数值计算表明，所产生的有限尺寸效应导致显着的修改的光学光谱，再现实验观察到的激子共振系列的非氢的功能。应用多层结构的理论，从单层到大块的近带隙光学性质得到一致的描述。除了众所周知的面内激子，层间激子也发生在多层系统中，这意味着对大块材料实验结果的重新解释。
2017-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ubiquitous formation of bulk Dirac cones and topological surface states from a single orbital manifold in transition-metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化合物（TMD）以其丰富多样的性质而闻名。它们的范围从金属和超导体到强自旋轨道耦合半导体和电荷密度波系统，其单层变体是石墨烯之外的二维材料的最突出的当前示例之一。它们不同的基态很大程度上取决于过渡金属d-电子衍生的电子态，迄今为止，绝大多数注意力都集中在这一点上。在这里，我们专注于硫族衍生状态。从密度泛函理论计算连同自旋和角度分辨的光电发射，我们发现，这些一般主机II型三维体狄拉克费米子以及阶梯的拓扑表面状态和表面共振。我们展示了这些自然出现在一个单一的p-轨道流形作为一个三角晶场的一般后果，因此可以预期在大量的化合物。我们已经在六个不同的TMD中证明了它们的存在，开辟了调整并最终利用它们的拓扑物理学的途径。
2018-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Approaching the Type-II Dirac Point and Concomitant Superconductivity in Pt-doping Stabilized Metastable 1T-phase IrTe2
拓扑半金属是材料科学中的一个热点问题。最近，在PtSe 2族中发现了一类新的拓扑半金属，称为具有倾斜Dirac锥的第二类Dirac半金属。然而，由于狄拉克点与费米能级之间存在巨大的能量差，以及费米面上存在不相干的导电空穴，阻碍了进一步的研究。在这里，我们的特点是优化的II型狄拉克色散在亚稳1 T相的IrTe 2。我们的Pt掺杂策略在低温下保护了亚稳的1 T相，并将费米能级调谐到狄拉克点。角分辨光电子能谱和第一性原理计算表明，Ir_（1-x）Pt_xTe_（2-x）的费米面仅由一个沿kz动量方向强烈倾斜的Ⅱ型狄拉克锥带构成。有趣的超导电性观察样品中的狄拉克点接近费米能级，甚至生存时，费米能级对准狄拉克点作为有限的状态密度所产生的倾斜锥色散。这一优势提供了可能的拓扑超导性和多功能的Majorana设备在II型狄拉克半金属的机会。
2017-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Nonlinear valley Hall effect in a bilayer transition metal dichalcogenide
本文以MoS2双层为例，通过非线性输运机制在单轴应变下实现谷对比霍尔输运，发现应变诱导的能带倾斜和自旋轨道耦合劈裂可产生显著且高度可调的非线性谷霍尔电导率，拓展了谷电子学材料选择。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk Fermi surfaces of the Dirac type-II semimetallic candidate NiTe2
在这里，我们提出了一个研究的费米面的狄拉克II型半金属候选人NiTe $_2$通过温度和角度的依赖性的德哈斯-范阿尔芬（dHvA）的影响测量通过Te通量生长的单晶。与其同构化合物如PtSe $_2$相比，能带结构计算预测NiTe $_2$显示出非常接近其费米能级的倾斜狄拉克节点，其位于沿$Γ$到其第一布里渊区（FBZ）内的A高对称方向。当电子能带相对于费米能级（$\varepsilon_F$）略有位移时，dHvA频率的角度依赖性与第一性原理计算结果一致，从而为NiTe $_2$中狄拉克II型节点的存在提供了支持.然而，我们观察到实验观察和密度泛函理论计算之间的轻微分歧，例如，近各向同性和轻的实验有效质量。这表明DFT不能很好地捕获频带的色散。尽管Dirac类费米子与拓扑平凡的载体共存，最高质量的样品显示出异常和大的，线性或次线性的磁阻。这表明洛伦兹不变性破坏Dirac-like准粒子主导了该化合物中的载流子输运。
2020-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Topology and Berry Curvature Dipole in Transition Metal Dichalcogenide Janus Monolayers
本文通过第一性原理与紧束缚计算研究 WTe₂ 衍生 Janus 单层，揭示其拓扑平庸却具有巨大 Berry 曲率偶极矩，并用低能有质量 Dirac 模型解释其非线性霍尔效应潜力。
2023-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman tensor for two-dimensional massive Dirac fermions
基于Chern绝缘体等模型哈密顿量，理论预测二维质量型狄拉克费米子拉曼光谱在圆偏振下出现选择定则，且拉曼张量元素相位差量子化为±π/2，该量子化具有鲁棒性并受质量项反转调控。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning multiple Landau Quantization in Transition-Metal Dichalcogenide with Strain
本研究利用光谱成像扫描隧道显微镜在应变NiTe₂中发现多序列朗道能级，证实应变可解除拓扑表面态能谷简并，为TMDs的应变调控及谷电子学等应用提供新途径。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton oscillator strength in two-dimensional Dirac materials
在考虑电子-空穴强吸引的二维Dirac模型中求解了激子问题。假设激子结合能小于但与带隙相当。激子波函数在动量空间中被发现是所有四个两粒子态的叠加，包括具有正能量和负能量的电子和空穴态。激子生成的矩阵元素示出依赖于激子波函数的附加组件。库仑势和Rytova-Keldysh势都被考虑。结合能的耦合常数的依赖关系进行了分析，为地面和第一激发激子状态。结合能和振子强度的函数的环境依赖的介电常数的实际过渡金属二硫属化物单分子膜进行了研究。我们证明了激子波函数的多分量性质对于描述二维狄拉克系统的共振光学性质是至关重要的。
2020-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Dzyaloshinskii-Moriya interaction in a transition metal dichalcogenide by dual-intercalation
Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）是形成各种手性自旋织构、磁振子的新行为以及磁振子在节能自旋电子器件中的潜在应用的关键。在这里，我们实现了一个相当大的散装的过渡金属dichalcogenide（TMD）2 H-TaS 2通过插入Fe原子，形成的手性超晶胞打破空间反转对称性，也作为源的磁有序。利用新开发的质子门技术，门控质子嵌入可以通过Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida机制进一步改变载流子密度并强烈调谐载流子。在-5.2V（约为零偏置值的460%）下得到的1.4的巨大拓扑霍尔电阻率uohm.cm理论分析表明，这种大的拓扑霍尔效应来源于自旋稳定的二维布洛赫型手征自旋织构，而大的反常霍尔效应则来源于自旋轨道相互作用产生的带隙的狄拉克节线.在2 HTaS 2中的双重嵌入提供了一个模型系统来揭示大家族的TMD中的自旋的性质，并且提供了一种有前途的自旋的栅极调谐的方式，这进一步使得能够对手征自旋纹理和相关的电磁现象进行电控制。
2021-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Green's function approach for generalized Dirac Hamiltonians
针对狄拉克材料输运研究，提出一种解析计算微观格林函数的通用方法，适用于不同边缘的二维层，并在锗烯等材料上验证，为输运实验提供解析工具。
2023-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of nonlocal excitonic optical response on in-plane exciton polaritons supported by monolayer transition-metal dichalcogenides
Institute for Basic Science（基础科学研究院）；RIKEN（理化学研究所）
本研究发展非局域激子光学响应微观理论，研究hBN封装单层WS₂中面内激子极化激元，发现空间非局域性使色散向低波矢移动，产生更平滑且横向延伸的近场分布，并可通过hBN厚度调控多模式贡献。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structures and $\mathbb{Z}_2$ invariants of two-dimensional transition metal dichalcogenide monolayers from fully-relativistic Dirac-Kohn-Sham theory using Gaussian-type orbitals
本研究提出基于四分量Dirac哈密顿量与高斯型轨道的全电子方法，解决周期固体GTO基组收敛性问题，系统计算不同结构二维TMDs的相对论能带与拓扑性质，无需赝势即可获取全电子态，为强相对论效应区域的材料性质研究奠定基础。
2023-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Cyclic structure of Landau levels in transition metal dichalcogenide semiconductors
Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文通过三能带模型揭示二维过渡金属二硫化物中Landau能级的循环结构，解释其异常斜率和磁化非对称性，并探讨了杂质对零阶能级鲁棒性的影响。
2025-11-24 cond-mat.mtrl-sci
All-optical injection of charge, spin and valley currents in monolayer transition metal dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物最近成为自旋电子学和谷电子学研究的一个领域。它们的低能谱可以用布里渊区角上的狄拉克锥来描述，但由于自旋简并被提升，光学选择规则是谷依赖的，因此其物理性质比石墨烯更丰富。这已被利用的自旋和谷极化电流的应用程序的静态电场的光学注入。本文研究了注入电荷、自旋和谷极化电流的全光学方法。基波光场及其二次谐波的存在可以导致电流的注入，这是由于涉及单光子和双光子吸收过程之间的量子干涉的非线性效应。我们分析了如何注入量可以通过入射光场的参数进行控制，允许控制能力超出那些实现静态字段，并讨论了我们的结果的实验验证的条件。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Engineering Tunable Kagome Moiré Superlattices in Twisted Transition Metal Dichalcogenides
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文提出利用过渡金属二硫化物的扭曲三层结构构建可调Kagome莫尔超晶格的实验方案，可通过扭转角与静电门控调控相关特性，为研究强关联与拓扑现象提供新平台。
2026-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic structures, charge transfer and charge orders in twisted transition metal dichalcogenide bilayers
过渡金属二硫属化物（TMD）双层膜的莫尔超晶格中存在相关电子态，这种相关电子态是由莫尔势和长程库仑相互作用共同作用引起的。本文从理论上研究了过渡金属双硫族化物同质双层云纹超晶格的结构弛豫和单粒子电子性质，并研究了MX和XM区有效蜂窝晶格中的基态电荷序。通过大尺度密度泛函理论计算和层自由度连续介质模型，我们发现面外的门控场产生了一个可调的电荷转移带隙，并在Dirac谱中引入了质量项.在平带极限下，我们用蒙特卡罗模拟观察到了不同填充n = 1/4，1/3，1/2，2/3，1时的一系列电荷有序绝缘态，并预言了在固定填充n = 1/2，2/3时，门控场诱导不同电子晶体间的相变.我们的工作表明，过渡金属二硫属化物均质双层膜提供了一个强大的平台，可调的电荷转移绝缘体和电荷秩序的调查。
2021-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum Spin Hall State on Square-like Lattice
我们发现，量子自旋霍尔（QSH）态可以在类正方形或矩形晶格上得到，这是由二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）海克尔石推广而来的。结果表明，带反转受跳跃参数的控制，在不考虑自旋轨道耦合（SOC）的情况下，带反转将导致具有相反或相同涡度的狄拉克锥。我们构造了有效的k $\cdot$ p模型来描述这些狄拉克锥的合并或湮灭，并辅以直观的赝自旋织构。类似于基于石墨烯的蜂窝晶格系统，QSH绝缘体由SOC驱动，其在狄拉克锥处打开带隙。我们采用Wilson环方法中混合Wannier函数的中心演化，以及Berry曲率的直接积分来识别$Z_2$数.我们希望我们的详细分析将刺激进一步的努力，在寻找QSH绝缘体在正方形或矩形晶格，除了石墨烯基蜂窝晶格。
2015-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi-crossing Type-II Dirac fermions and topological surface states in NiTe2
过渡金属二硫属化合物（TMD）为实验实现狄拉克费米子提供了一个理想的平台。然而，通常这些奇异的准粒子位于远离费米能级，限制了Dirac-like载流子对输运性质的贡献。在这里，我们表明，NiTe 2主机散装II型狄拉克点和拓扑表面状态。的基本机制是共享与其他TMD和基于通用的拓扑特征的Te p-轨道流形。然而，独特的NiTe 2，一个显着的贡献Ni d轨道状态的第二类狄拉克点的能量接近费米能级的移动。此外，拓扑表面状态之一相交的费米能，并表现出显着的120 meV的大自旋分裂。我们的结果使NiTe 2成为下一代自旋电子器件的令人兴奋的候选材料。
2019-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Spin Hall Effect and Topological Phase Transition in Two-Dimensional Square Transition Metal Dichalcogenides
二维拓扑绝缘体（TI）的边缘电子的传播方向与它们的自旋起源鲁棒地联系在一起，这一事实为TI在自旋电子学中的应用带来了希望。在这里，使用第一性原理计算，我们预测了一个家庭的强大的二维TI在单层正方形过渡金属二硫属化物（MoS 2，MoSe 2，MoTe 2，WS 2，WSe 2和WTe 2）。获得了范围从24到187毫电子伏的大尺寸本征非平凡体带隙，证明了在室温下观察到的这些新的2D TI中的量子自旋霍尔（QSH）效应。与大多数已知的具有可比带隙的2D TI显著不同，这些相当大的能隙源自与费米能级周围的Mo/W原子的纯d电子相关的强自旋轨道相互作用。对于Dirac点位于体带隙中间的系统，建立了一对拓扑保护的螺旋边态，并利用非平凡拓扑不变量Z2 = 1确定了它们的拓扑非平凡态.更有趣的是，通过控制外加应变，可以在这些二维材料中实现QSH相与金属相或平凡绝缘相之间的拓扑量子相变，并建立了详细的拓扑相图。
2015-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Reentrant Quantum Spin Hall States in Charge Density Wave Phase of Doped Single-Layer Transition Metal Dichalcogenides
利用第一性原理计算方法，我们揭示了单层1 T $'$ -MoTe $_2$和1 T $'$ -WTe $_2$在无掺杂时呈现量子自旋霍尔（QSH）边缘态的一系列相变随电子掺杂的变化.随着掺杂的增加，我们发现声子介导的超导相首先实现，其次是一个电荷密度波（CDW）相与非对称晶格对称性。新发现的CDW相显示狄拉克或外尔能带的自旋轨道耦合的分数带填充的情况下，重新进入拓扑绝缘相与完全填充的带。与CDW相共存的QSH态的强劲复苏被证明是源于通过强电子-声子相互作用引起的非对称晶格畸变引起的能带反转，从而表明仅通过掺杂就可以在二维晶体上实现超导，密度波和拓扑态之间的各种界面态。
2017-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-valley locking, bulk quantum Hall effect and chiral surface state in a noncentrosymmetric Dirac semimetal BaMnSb$_2$
MoS $_2$和其他VI族二硫属化合物单分子膜的能带结构中的自旋谷锁定引起了极大的兴趣，因为它提供了谷电子和光电应用的潜力。这种奇异的电子态在体材料中很少见到。在这里，我们报告自旋谷锁定在体狄拉克半金属BaMnSb $_2$。我们发现在这种材料中，价带和导带的谷和自旋是内在耦合的。这是通过使用第一原理计算，紧束缚和有效模型分析，角度分辨光电子能谱和量子输运测量的综合研究揭示的。此外，该材料还表现出堆叠的量子霍尔效应。从量子化霍尔电阻率的平台高度提取的自旋谷简并度接近2。这一结果与观测到的朗道能级自旋劈裂一起，进一步证实了自旋谷锁定图象。在极端量子极限下，我们还观察到了一种二维的手性金属，它代表了一种新的拓扑量子液体。这些发现建立BaMnSb $_2$作为一个罕见的平台，探索耦合自旋和谷物理在散装单晶和访问3D相互作用的拓扑状态。
2020-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band topology and non-trivial surface States in type-II Dirac semi-metal (Ni, Pd)Te2
在费米能级附近具有电子的半金属遵循相对论性运动方程，表现出狄拉克或外尔型行为。轨道分辨电子能带分析表明了它们的非平凡拓扑态。用第一性原理方法计算和分析了过渡金属二硫属化物NiTe 2和PdTe 2的体材料和薄层材料的电子能带结构。对能带结构的哈伯德修正的实施表明零磁化，尽管Ni原子是磁性的。Z2不变指数的计算拓扑分类的两种材料，并发现具有强大的拓扑结构，表明强大的拓扑表面状态。此外，费米面和拓扑表面态被计算到kz平面上，通过形成狄拉克锥来显示PdTe 2的狄拉克费米子的存在，但对于NiTe 2，我们没有得到明确的证据。
2023-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge versus energy transfer in atomically-thin graphene-transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures
范德华异质结是由二维材料堆叠而成的，具有独特的光-物质相互作用，有望成为新型光电子器件。这种器件的性能由近场耦合控制，例如，层间电荷和/或能量转移。需要新的概念和实验方法来正确地描述二维异质界面。在这里，我们报告层间电荷和能量转移原子薄金属（石墨烯）/半导体（过渡金属二硫属化物（TMD，这里MoSe $_2$））异质结构使用光致发光和拉曼散射光谱的组合。石墨烯/MoSe $_2$中的光致发光强度被猝灭超过两个数量级，并且随着光子通量线性上升，表明室温MoSe $_2$激子寿命急剧缩短（$\sim 1~\tr{ps}$）。通过对石墨烯和MoSe $_2$拉曼模式的分析，提供了关键的补充见解，其揭示了从MoSe $_2$到石墨烯的净光诱导电子转移和MoSe $_2$中的空穴积累。值得注意的是，石墨烯的稳态费米能在狄拉克点以上的$290\pm 15~\tr{meV}$处饱和。在环境空气和真空中观察到这种行为，并讨论了频带偏移和环境影响。在这种饱和状态下，电子和空穴的平衡光诱导流动可以转移到石墨烯，这是一种有效地导致能量转移的机制。使用宽范围的光子通量和不同的环境条件下，我们发现，净光致电荷转移的存在下，石墨烯/MoSe $_2$的近统一的光致发光猝灭效率没有可测量的影响。这种相关性的缺乏强烈表明，能量转移到石墨烯是原子级薄的TMD和石墨烯之间的主要层间耦合机制。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Evidence of Spin-Valley Coupling in Dirac Material BaMnBi2 Probed by Quantum Hall Effect and Nonlinear Hall Effect
Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；National High Magnetic Field Lab（国家强磁场实验室）
研究通过量子反磁效应和非线性反磁效应在BaMnBi2中发现自旋-谷耦合态，揭示其四重简并性和谷对比 Berry 曲率，与BaMnSb2的双简并性形成对比。
2026-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring Native Atomic Defects in NiTe2
Hebei Normal University（河北师范大学）；Beijing Information Science and Technology University（北京信息科技大学）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）
研究NiTe₂中的本征原子缺陷，通过高分辨率扫描隧道显微镜与第一性原理计算，发现五种主要缺陷类型，揭示生长条件对缺陷类型的影响，并提出通过控制合成条件来调控缺陷以优化材料电子性质。
2022-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin-valley coupling in layered polar Dirac metals
在非中心对称的金属中，自旋轨道耦合（SOC）在费米表面诱导动量相关的自旋极化。这是例证谷对比自旋极化在单层过渡金属二硫属化物（TMDC）与面内反转不对称。然而，在TMDC中，大量狄拉克费米子的谷位形被石墨烯类结构固定，这限制了自旋谷耦合的多样性。在这里，我们表明，层状极性金属BaMn $X_2$（$X =$ Bi，Sb）主机可调自旋谷耦合狄拉克费米子，这源于扭曲的$X$方网与面内晶格极化。我们发现，尽管更大的SOC，BaMnBi $_2$有大约十分之一的晶格畸变的BaMnSb $_2$，从理论上预测的自旋极化狄拉克谷的不同配置。这在实验上被观察到为两种材料之间在高场下的Shubnikov-de Haas振荡中的明显差异。BaMn $X_2$的可调谐自旋谷耦合特性使其成为一种很有前途的自旋谷电子器件材料。
2021-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced Superconductivity in the Se-substituted 1T-PdTe$_2$
二维过渡金属二硫族化合物PdTe $_2$由于具有第二类狄拉克半金属和第一类超导相共存的特性而引起了人们的广泛关注。在这里，我们报告了67%的提高超导转变温度的1 T-PdSeTe相比，PdTe 2通过部分取代Te原子的Se。超导性已明确证实的磁化强度，电阻率和比热测量。1 T-PdSeTe显示具有大的各向异性和非体超导性质的II型超导性，根据磁性和热容测量估计体积分数为~ 20%。1 T-PdSeTe扩展了超导过渡金属二硫属化物的家族，从而为理解1 T-PdTe $_2$系统中的超导性和拓扑物理提供了额外的见解
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
