Alloying-induced topological transition in 2D transition-metal dichalcogenide semiconductors
二维拓扑绝缘体（TI）的研究由于缺乏可行的实验方法而受到阻碍。通过系统的第一性原理计算和紧束缚模拟，我们提出在二维MoX 2（X = S，Se，Te）单层中合金化Os是诱导超导体到TI跃迁的有效方法，具有25-37 meV的相当大的非平凡能隙。电子结构分析表明，这种拓扑性质主要来源于Os原子的5d轨道。此外，TI带隙可以由外部双轴应变调制。
2019-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic origin of Rashba coupling from first principles: Layer-resolved orbital asymmetry in transition metal dichalcogenides
University of Hamburg（汉堡大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
本研究通过微观模型揭示了过渡金属二硫化物中Rashba耦合的微观起源，发现轨道极化不平衡是决定自旋分裂的关键因素。
2026-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interatomic potential theory on the phase transition of charge density wave in transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫族化物的电荷密度波（CDW）的模式和周期表现出复杂的相图，取决于压力，温度，金属嵌入，或硫族合金。在唯象朗道自由能模型的背景下，相图已经被理解，但它们背后的微观机制仍然不清楚。在这里，我们提出了一个新的微观理论的基础上的原子间势，并明确计算了温度依赖的相图使用从第一性原理计算提取的原子间势。利用详细的原子结构，计算得到的单层H-TaSe 2相图成功地再现了实验特征，如公度锁定和条纹相。我们的工作表明，电荷密度波的复杂行为起源于相对简单的原子间势结构，并阐明了晶格非谐性对CDW相变的作用。
2022-01-04 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
Trimer Bonding States on the Surface of Transition-metal Dichalcogenide TaTe2
我们报告了一个全面的研究在室温下的表面结构和电子性质的TaTe 2。利用低能电子衍射强度与电压的关系和密度泛函理论计算研究了表面结构。两种方法得到的弛豫结构一致性很好，与体相结构非常相似，保持了双锯齿形三聚体链。计算的态密度表明，这种结构起源于三聚体键合状态的Ta dxz和dxy轨道。这项工作将进一步提供新的见解对理解的电荷密度波相变在TaTe 2在低温下。
2018-10-31 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
On the origin of diverse interlayer charge redistribution in transition-metal dichalcogenides
Key Laboratory of Optic-Electronic Information and Materials of Hebei Province, Hebei Research Center of the Basic Discipline for Computational Physics, College of Physics Science and Technology, Hebei University（河北省光电信息与材料重点实验室，计算物理基础学科河北研究中心，河北大学物理科学与工程学院）
本研究通过理论分析揭示了二维层状材料中层间电荷密度再分布的三种机制，为理解其电子性质和应用提供了新视角。
2026-03-10 cond-mat.mtrl-sci
DFT+U Investigation of magnetocrystalline anisotropy of Mn-doped transition-metal dichalcogenides monolayers
掺杂的过渡金属二硫属化物单层膜表现出令人兴奋的磁性，有利于二维自旋电子器件。采用密度泛函理论（DFT）结合Hubbard型修正（DFT $+U$）来解释电子相关，研究了Mn掺杂MS $_2$（M=Mo，W）单分子膜的磁晶各向异性能（MAE）.在Mn掺杂WS $_2$（MoS $_2$）单层的情况下，单个隔离的Mn掺杂剂表现出35 meV（8 meV）的大的垂直磁各向异性。该值源于Mn面内轨道由于自旋-轨道耦合引起的简并提升。在成对掺杂中，与单一Mn掺杂相比，磁化易轴改变为具有弱MAE的面内方向。我们的研究结果表明，稀释的Mn掺杂MS $_2$单层，其中Mn掺杂剂被很好地分离，可能是一个潜在的候选人实现最终的纳米磁体单元。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci
The origin and promise of transition metal dichalcogenide hosted single photon emitters for quantum technologies
Indian Institute of Science, Bangalore（印度科学学院班加罗尔分校）
本文探讨了过渡金属二硫化物单光子发射器的起源及在量子技术中的应用前景，分析了现有理论的争议，并提出改进的表征方法和实施路径。
2026-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Staggered Pseudo Magnetic Field in Twisted Transition Metal Dichalcogenides: Physical Origin and Experimental Consequences
本研究揭示小扭转角堆叠的WSe₂莫尔双层的低能物理可用强可调交错赝磁场解释，预测了层间电势下霍尔系数反转、边缘自旋流等实验现象，为凝聚态量子效应研究提供新体系。
2021-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layer dependent electronic structure changes in transition metal dichalcogenides- The microscopic origin
本研究针对过渡金属二硫族化合物带隙随厚度变化与范德华作用主导的矛盾，通过紧束缚模型量化分析，证实其电子结构变化仅由层间跃迁相互作用主导，马德隆势相关效应可忽略。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prevalence of oxygen defects in an in-plane anisotropic transition metal dichalcogenide
半导体中的原子尺度缺陷使其技术应用和实现新的量子态成为可能。使用扫描隧道显微镜和光谱补充从头计算，我们确定的各向异性范德华层状半导体ReS $_2$中的缺陷的性质。我们展示了平面内的各向异性的晶格直接可视化链的原子形成钻石形的集群。利用扫描隧道能谱，我们测量了半导体能隙的态密度。我们揭示了晶格缺陷的存在，并通过比较它们的地形和光谱签名与从头计算，我们确定它们的起源为氧原子吸收在晶格点缺陷网站。这些结果为半导体过渡金属二硫属化物提供了一个原子尺度的视角，为理解和设计它们的特性铺平了道路。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Atom-level design strategy for hydrogen evolution reaction of transition metal dichalcogenides catalysts
本研究针对过渡金属二硫化物析氢反应催化剂，通过分析150种掺杂体系的氢吸附自由能变化根源，提出早期掺杂用电荷调控、晚期掺杂用结构调控的原子级设计策略。
2023-06-15 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
Decisive role of electron-phonon coupling for phonon and electron instabilities in transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化合物中电荷密度波的起源一直是人们争论的热点，至今尚未达成一致意见。在这里，我们提出了一个从头算框架，准确描述费米面嵌套和电子-声子耦合（EPC），并系统地研究它们在CDW形成中的作用。使用单层1H-NbSe $_2$和1 T-VTe $_2$作为代表性的例子，我们表明，这是动量依赖EPC软化的声子频率，成为虚的（声子不稳定性）在CDW矢量（指示CDW形成）。此外，CDW间隙开口（电子不稳定性）的分布，可以正确地预测，只有当EPC被包括在平均场模型。这些结果强调了EPC在CDW形成中的决定性作用。我们的分析过程是通用的，可以应用到其他CDW系统。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
The Sign of Three: Spin/Charge Density Waves at the Boundaries of Transition Metal Dichalcogenides
二维半导体{ \MX }（M= Mo，W; X=S，Se）过渡金属二硫属化物的一维晶界在室温下通常是金属性的。金属性起源于晶格极化，对于具有$D_{3h}$对称性的晶格，这是拓扑不变量，并导致带隙内的一维边界态。对于垂直于极化方向的边界，这些状态必须被电子或空穴占据1/3，使它们容易受到金属-绝缘体转变的影响，使平移周期增加三倍。使用密度泛函理论计算，我们证明了出现的组合一维自旋密度/电荷密度波的周期在边界处，打开了一个小的带隙$\sim 0.1$ eV。这种独特的电子结构允许在边界处的孤子激发，其携带分数电荷$\pm 1/3\ e$。
2020-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen storage in pristine and Janus transition-metal dichalcogenide monolayers: electronic origins, coverage effects, and finite-temperature stability
Federal University of Goiás, Institute of Physics（戈亚斯联邦大学物理研究所）
本研究通过DFT和AIMD模拟揭示了Janus过渡金属二硫化物单层中氢气吸附的电子起源、覆盖效应及热稳定性，发现Ni和Pd基系统在氢气存储中表现最优。
2026-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic p-type W-based transition metal dichalcogenide by substitutional Ta-doping
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）最近出现了作为未来的电子学和光电子学的有前途的候选人。虽然大多数TMD是本征的n型半导体，这是由于来自硫族元素空位的电子捐赠，获得本征的高质量的p型半导体TMD一直具有挑战性。在这里，我们报告了一种实验方法，以获得本征的p型钨（W）为基础的TMD的替代钽掺杂。所获得的少层Ta掺杂WSe 2（Ta0.01W0.99Se2）场效应晶体管（FET）器件表现出具有竞争力的p型性能，包括室温下约10^6的电流开/关。我们还展示了高质量的基于Ta0.01W0.99Se2/MoS 2结构的vdW p-n异质结，其表现出接近理想的二极管特性（理想因子接近1，整流比高达10^5）和优异的光电探测性能。我们的研究表明，替代Ta掺杂具有很大的希望，实现本征p型W基TMD未来的电子和光子应用。
2017-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Janus Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
本文合成了一种单层极限的三明治结构的新型晶体结构（Janus SMoSe），并对其进行了仔细的表征。通过单层MoSe 2的受控硫化，顶层的硒原子被硫原子取代，而底部的硒层保持完整。通过拉曼光谱、光致发光光谱和X射线光电子能谱学对这种新材料的结构进行了系统的研究，并通过透射电子显微镜和飞行时间二次离子质谱进行了证实。密度泛函理论计算进行更好地理解拉曼振动模式和电子结构的Janus SMoSe单层，这被发现相关以及相应的实验结果。最后，高基面析氢反应（HER）活性被发现的Janus单层和DFT计算意味着该活动起源于Janus结构中固有的本征缺陷和结构应变的协同效应。
2017-04-21 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of electron transport through diarythylene transition metal dichalcogenide molecular switch
计算方法正迅速成为纳米电子设计过程中不可或缺的一部分。随着计算能力的提高，电子输运模拟方法如非平衡格林函数（NEGF）方法现在在新电子器件的研究和设计中具有希望。单分子电路作为优化的器件尺寸涵盖了重要的电子传输，这源于分子的固有性质。在本研究中，我们研究并设计了一种基于过渡金属二硫属化物（TMD）电极（二硫化钼（MoS 2））和光致变色分子的单分子开关。选择的分子，二芳基乙烯，是仅有的几个热不可逆的光致变色剂之一。TMD单层膜的1 T相具有金属性质，可以作为这些分子开关的导电电极。此外，1 T相可以使用硫醇化学进行官能化，这导致共价C-S键的形成，其使得能够将官能光致变色基团进一步添加到TMD表面。在这份报告中，我们比较和对比不同的化学和间隔基团相对于他们的响应作为一个分子开关，专注于在费米能级的ON/OFF传输比。我们确定化学品进行进一步的实验。如果在实验上实现，这些开关有望成为各种应用的组成部分，包括分子存储器，光子探测器和逻辑器件。
2021-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Flexo-induced ferroelectricity in low dimensional transition metal dichalcogenides
我们发展了一个Landau型理论来描述低维过渡金属二硫属化物（TMD）中的极性现象，特别是探索了由于与衬底的相互作用引起的自发弯曲和反转对称破缺引起的极化的挠曲电起源。我们考虑的外观的自发出平面极化由于挠曲电耦合的应变梯度的自发表面波纹和表面诱导压电。计算结果表明，在非均匀电场作用下，波纹TMD中由挠曲电效应引起的面外自发极化是可逆的。与此相反，自发极化引起的失配应变和应变敏感的表面诱导的压电耦合，不能被逆转的外部电场。特别注意的是，线性介电常数和增益因子的光谱分析，这是至关重要的增强低维TMD的极性现象的观察的表面增强振动光谱。
2020-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon assisted absorption in Transition Metal Dichalcogenide heterostructures
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出非微扰理论框架研究范德华异质结构中的声子辅助吸收，通过极化子变换得到任意温度下的光吸收谱闭合表达式，发现层间激子与无色散光学声子模式的强耦合导致周期性边带，并证明相干带间耦合对解释实验数据至关重要。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Higher-Order Topology, Monopole Nodal Lines, and the Origin of Large Fermi Arcs in Transition Metal Dichalcogenides XTe$_2$ (X=Mo,W)
近年来，过渡金属二硫属化物（TMD）作为拓扑材料引起了极大的兴趣-中心对称的$β$相TMD的单层已被鉴定为2D拓扑绝缘体（TI），并且非中心对称的$γ$相MoTe $_2$和WTe $_2$的块体晶体已被鉴定为II型Weyl半金属。然而，ARPES和STM探针的这些TMD揭示了巨大的，“弧形”的表面状态压倒，有时被误认为是，小得多的拓扑表面费米弧散装II型外尔点。在这封信中，我们使用第一性原理计算和（嵌套）Wilson环来分析$β$ -和$γ$ -MoTe $_2$的体和表面电子结构，发现$β$ -MoTe $_2$（$γ$ -MoTe $_2$，带保留对称性失真）是一个反演对称指示的$\mathbb{Z}_{4}$ -非平凡（$noncentrosymmetric, non$ - $symmetry$ - $indicated$）由双带反转驱动的高阶TI（HOTI）。MoTe $_2$的两种结构相都表现出与WTe $_2$相同的表面特征，这表明大费米弧实际上在拓扑上并不平凡，而是HOTI特有的分裂和带隙的四重表面态。我们还表明，当忽略SOC的影响，$β$ -MoTe $_2$是一个具有$\mathbb{Z}_{2}$ -非平凡结线（MNLSM）的半金属。这一发现证实了由双带反转驱动的MNLSM是HOTI的弱SOC极限，这意味着MNLSM是具有平带铰链态的高阶拓扑$semimeta…
2019-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lorentz-violating type-II Dirac fermions in transition metal dichalcogenide PtTe$_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
Construction of optimized tight-binding models using \textit{ab initio} Hamiltonian: Application to monolayer $2H$-transition metal dichalcogenides
本文提出了一种基于原子轨道的优化紧束缚模型，通过截断全DFT哈密顿量并减少能带结构的定量偏差，精确重现了单层$2H$过渡金属硫族化合物的局部电子性质和自旋相关性质。
2024-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling induced valley Hall effects in transition-metal dichalcogenides
在过渡金属二硫属化物中，K谷中的电子可以经历伊辛和拉什巴自旋轨道耦合。在这项工作中，我们表明，Ising和Rashba自旋轨道耦合的共存导致了一种特殊类型的谷霍尔效应，我们称之为自旋轨道耦合诱导谷霍尔效应。重要的是，在导带边缘附近，由自旋-轨道耦合产生的谷依赖的Berry曲率通过外部门高度可调，并且在可访问的实验条件下主导源自轨道自由度的固有Berry曲率。我们发现，自旋轨道耦合诱导的谷霍尔效应表现在谷霍尔电导率的栅极依赖性，这可以检测到的克尔效应实验。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flexoelectric Polarization in Wrinkled Janus Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）
本文通过DFT和连续介质模型研究褶皱Janus MoSSe/MoSeS单层，发现面外极化随投影纵横比线性变化，并建立无需高阶参数的几何模型，为柔性纳米电子学提供设计规则。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Chiral charge density waves in transition metal dichalcogenide
CNR-IFN, Institute for Photonics and Nanotechnologies（国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）
研究1$T$-TiSe$_2$中电荷密度波相手性微观起源，通过密度泛函理论和对称性分析，发现近简并亚稳CDW相堆积顺序，其具有双重物理性质，确定局部探针中“自发”手性是相堆积域统计分布，建立光致旋光序机制。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Marrying excitons and plasmons in monolayer transition-metal dichalcogenides
就像光子是光的量子一样，等离子体激元是导电介质中精心安排的电荷密度振荡的量子。在正常金属、超导体和杂质半导体中的等离子体激元现象通常由长波长库仑相互作用驱动。然而，在费米表面由布里渊区中的不连通口袋组成的晶体中，当电子在这些口袋之间跃迁时，集体电子激发也可以获得短波分量。在这里，我们表明，单层过渡金属dichalcogenides的能带结构引起一个有趣的机制，通过短波等离子体激元配对与激子。这种耦合阐明了在WSe $_2$和WS $_2$的单层中反复观察到的光学边带的起源，但还不清楚。该理论解释了为什么激子-等离子体激元耦合只有在电子掺杂的钨基单分子膜的光谱中才能清楚地表现出来。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unidirectional valley-contrasting photo-current in strained transition metal dichalcogenide monolayers
我们研究了单轴应变的过渡金属二硫属化物单分子膜的完整的静态非线性光学响应，在导带中掺杂有限的载流子密度，在无序的存在下。我们发现，习惯的移位电流被抑制，但我们确定了一个强大的，谷依赖的非互易性响应，我们的术语\textit{unidirectional valley-contrasting photo-current}（UVCP）。这种直流电流源于应变和Kramers对称性破缺的三角翘曲的组合效应，而由于各个谷的贡献可以通过磁化在它们之间引入能量偏移来分离。后一个事实使人们能够监测谷间过渡。UVCP与迁移率成正比，并且通过激子库仑相互作用和谷间散射以及顶栅偏压来增强。我们讨论检测策略在国家的最先进的实验。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hole- and electron-injection driven phase transitions in transition metal dichalcogenides and beyond: A unified understanding
二维多晶型过渡金属二硫属化物（TMD）的相变因其在实现集成器件的相同材料中的不同功能方面的潜力而引起越来越多的关注。电子注入到TMD中是一种可行的方法，可以驱动半导体H相到半金属dT相的结构相变。在这篇文章中，基于密度泛函理论（DFT）的计算，我们首先证明了空穴注入驱动的H-相的过渡到金属T-相比半金属dT-相的VI-B族TMD（二硫化钼，WS 2，和MoSe 2等）。起源可以归因于T相的功函数小于dT相的功函数。我们的功函数分析可以定量区分T和dT相，而这对于常用的晶场分裂分析是具有挑战性的。此外，我们的分析提供了一个统一的理解空穴和电子注入诱导相变的二维材料超越TMD，如新合成的MoSi 2N 4家庭。此外，空穴驱动T-相变机制可以解释最近的实验，通过空穴掺杂钇（Y）原子的WS 2相变。以1/3 Y掺杂的WS_2和MoSe_2为例，我们发现Mo和W的价态增加到5+。这些发现为获得金属T相开辟了一条途径，扩展了二维材料可能的稳定相。
2021-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Interferences of electrostatic moiré potentials and bichromatic superlattices of electrons and excitons in transition metal dichalcogenides
近年来的实验研究表明，过渡金属二硫属化物（TMD）中电子和激子云纹超晶格在量子多体模拟和量子光学应用中具有巨大的潜力。在这里，我们揭示了在TMDs异质结构的莫尔电位景观有一个静电起源的自发电荷转移的异质界面依赖于原子注册表。这允许通过来自多层中独立可配置的异质界面的莫尔势的干涉来工程化可调谐的多色超晶格。我们展示了MX2/M 'X'2/MX2三层膜中谷电子、空穴和层间三离子的双色莫尔势的例子，这些三层膜可以从多轨道周期性超晶格应变切换到准周期性无序景观。三层莫尔条纹还拥有两个独立配置的中性激子三角形超晶格，具有相反的电偶极子。这些发现极大地丰富了TMDs云纹作为量子模拟平台的通用性和可控性。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Torsional strain engineering of transition metal dichalcogenide nanotubes: An ab initio study
研究了扭转变形对单壁过渡金属二硫属化物（TMD）纳米管电子性质的影响。特别是，考虑到45个选择扶手椅和锯齿形TMD纳米管，我们进行了自适应Kohn-Sham密度泛函理论计算，以确定扭曲的带隙和载流子的有效质量的变化。我们发现，金属纳米管保持这样，即使在变形后，而半导体纳米管的经验减少带隙扭曲-原来直接带隙变成间接-导致半导体到金属的过渡。此外，空穴和电子的有效质量随着扭曲度的增加而不断减小和增加，导致了n型到p型半导体的转变.我们发现，这种行为可能是由于金属和硫族元素原子中的轨道的再杂化，而不是它们之间的电荷转移。总的来说，扭转变形是设计半导体TMD纳米管电子特性的一个强大途径，可应用于传感器和半导体开关等设备。
2021-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Large negative magnetoresistance in the new antiferromagnetic rare-earth dichalcogenide EuTe$_2$
本文报道了稀土二硫属化合物EuTe $_2$的合成和表征。在T $_M$ = 11 K时发现反铁磁转变。反铁磁序可以通过施加磁场来调谐，以获得一阶自旋翻转跃迁和自旋翻转跃迁。这些转变与一个巨大的负磁电阻值接近100%。热容量的测量揭示了强烈的电子相关性和减少的磁熵。密度泛函理论计算表明，费米面附近的电子主要来自Te 5 $p$轨道，磁性主要由Eu 4 $f$轨道的定域电子决定.这些结果表明，在EuTe $_2$的磁性和大的负磁电阻中，局域磁矩和巡游电子之间的RKKY和Kondo相互作用起着至关重要的作用.
2019-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exciton valley depolarization in monolayer transition-metal dichalcogenides
谷自由度是单层过渡金属二硫属化物中的一个重要的量子数。类似于半导体中的光学自旋取向，吸收光子的螺旋度可以传递到光激发电子和空穴的谷（赝自旋）量子数。与量子力学自旋类似，谷量子数也不是守恒量。由于长程电子-空穴交换，单层过渡金属二硫属化物中激子的谷去极化在低温下通常需要几ps。类似于这种行为的是单层MoSe $_2$和MoTe $_2$，其中去极化快得多。我们阐明了这些材料的神秘异常，发现它起源于Rashba诱导的暗激子和亮激子分支旁边的简并点耦合。当光激发的激子在简并区域附近的状态之间的能量弛豫期间散射时，它们在失去初始螺旋度后到达光锥。谷去极化在单层WSe $_2$、WS $_2$和可能的MoS $_2$中没有那么快，其中Rashba诱导的耦合可以忽略不计。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetism, Kagome Flat Band, and Weyl Fermion States in Magnetically Intercalated Transition Metal Dichalcogenides
University of Missouri（密苏里大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Center for Quantum Frontiers of Research and Technology (QFort)（量子前沿研究与技术中心）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
本文通过第一性原理研究磁插层过渡金属二硫族化合物，识别出新型交替磁性候选材料，发现其兼具交替磁性、外尔费米子态与kagome平带，为相关应用提供了新平台。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical screening in monolayer transition-metal dichalcogenides and its manifestations in the exciton spectrum
单层过渡金属二硫属化物（ML-TMD）提供了令人兴奋的机会，通过电荷密度的变化来测试多体相互作用的表现。通过栅极电压调节电荷密度导致ML-TMD中激子的光谱发生深刻变化。我们回顾带隙重整化和动态屏蔽作为电荷密度的函数，然后将这些影响通过各种近似模型的长波长电荷激发的贝特-萨尔彼得方程（BSE）。然后，我们表明，激子和短波电荷激发之间的耦合是必不可少的解决几个实验难题。与普遍存在的和充分研究的等离子体激元，在长波长限制的背景电荷密度的集体振荡驱动，我们讨论了短波等离子体激元的出现，起源于短程库仑相互作用，通过电子之间的过渡$\mathbf{K}$和$-\mathbf{K}$谷。我们通过中性激子的自能研究了短波等离子体激元与中性激子之间的耦合。然后，我们阐明这种耦合以及在导带中的自旋排序引起的实验观察到的光学边带中的电子掺杂W-基ML，显着缺乏电子掺杂Mo-基ML或任何空穴掺杂ML-TMD。虽然这次审查的重点是在ML-TMD的多体效应的光学表现，系统的描述的动态屏蔽和它的各种近似允许一个重新审视其他现象，如非平衡运输或超导配对，在使用的BSE或短波等离子体激元的出现可以发挥重要作用。
2019-01-11 cond-mat.mtrl-sci
New record of high ZT found in hybrid transition-metal-dichalcogenides
由于热收集的需求，对具有更高品质因数（ZT）的热电器件的探索将永远不会停止。具有电子带隙的单层过渡金属二硫属化物（TMD），即MX2（其中M是过渡金属，X是硫属元素）是已经成为这种研究的焦点的新材料之一。本文采用非平衡格林函数技术结合第一性原理和分子动力学方法，研究了扶手椅型TMD纳米带的热电输运性质.我们发现在800 K下混合MoS 2/MoSe 2纳米带的ZT高达7.4，创造了ZT的新纪录。此外，通过取代X原子的混合界面比通过取代M原子的混合界面更有效地调节ZT。这种高ZT的混合纳米带的起源是晶界的高密度：混合界面急剧降低热导率，而不会对电子电导产生很大的影响。
2016-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
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
Superradiant coupling effects in transition-metal dichalcogenides
合作效应使光-物质相互作用系统具有迷人的特性。在这里，我们研究自然发生的超辐射耦合在一类准二维，分层半导体系统。我们进行了不同原子层数的过渡金属二硫族化合物的最低激子的光吸收实验。我们研究了两种代表性的材料，MoSe $_2$和WSe $_2$，使用非相干宽带白光。在A激子共振下测得的透射率对于由数百个原子层组成的光学厚样品不饱和，并且透射率随层数非单调变化。一个自洽的微观计算再现了实验观察，清楚地确定超辐射耦合效应作为这种意想不到的行为的起源。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient method for calculating Raman spectra of solids with impurities and alloys and its application to two-dimensional transition metal dichalcogenides
拉曼光谱是一种广泛使用的，功能强大的，非破坏性的工具，用于研究大块和低维材料的振动特性。拉曼光谱可以使用第一原理方法来模拟，但是由于高计算成本，计算通常仅限于相当小的晶胞，这使得难以对合金和缺陷进行模拟。在这里，我们开发了一种有效的方法来模拟合金的拉曼光谱，基准对全密度泛函理论计算，并将其应用到几个合金的二维过渡金属dichalcogenides。在该方法中，超原胞模式的拉曼张量通过将原始系统的拉曼张量由超原胞振动模式的投影加权到原始系统的拉曼张量来构造。这种方法不限于2D材料，并且应该适用于任何具有缺陷和杂质的晶体固体。为了有效地评估非常大的超晶胞的振动模式，我们采用质量近似，虽然它仅限于化学和结构相似的原子取代。基准我们的方法，我们首先将其应用到Mo $_x$ W $_{(1-x)}$ S $_2$单层的H-相，其中几个实验报告可用于比较。第二，我们考虑T '相的Mo $_x$ W $_{(1-x)}$ Te $_2$，其已被提出为2D拓扑绝缘体，但单层合金的实验结果仍然缺失。我们表明，投影方案也提供了一个强大的工具，用于分析的起源合金拉曼活性模式的父系统本征模。最后，我们研究的趋势特征拉曼签名的杂质浓度低，在二硫化钼$_2$。
2019-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Moiré-Driven Interfacial Thermal Transport in Twisted Transition Metal Dichalcogenides
Wuhan University（武汉大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
研究揭示了扭角对双转金属二硫化物界面热输运的影响，提出理论模型显示热导率与扭角呈指数关系，为热管理优化提供新思路。
2025-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unsaturated Single Atoms on Monolayer Transition Metal Dichalcogenides for Ultrafast Hydrogen Evolution
大规模实施电化学水裂解制氢需要廉价有效的催化剂来取代昂贵的铂。二硫化钼是最有前途的替代催化剂之一，但其固有活性仍不如铂。因此，有必要探索新的活性位点来源二硫化钼与超快反应动力学，并了解其机制。在这里，我们报告了一个通用的冷氢等离子体还原方法合成不同的单原子坐在二维单分子膜。在二硫化钼的情况下，我们设计并鉴定了一种新型的活性位点，即，不饱和Mo单原子上的共生单层二硫化钼。基于单片微电池测量，该催化剂显示出优异的固有活性，塔菲尔斜率为35.1 mV dec-1，100 mV时的转换频率约为10^3 s-1。理论研究表明，不饱和钼原子通过杂化作用增强了吸附的氢原子与基体的结合强度，从而提高了催化剂的吸放氢动力学性能，提高了催化剂的放氢活性。这项工作为制备用于水裂解和其他电化学过程的高效电催化剂提供了新的思路，并提供了在二维单分子膜上合成单原子的一般方法。
2020-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Spin and Orbital Edelstein effect in gated monolayer transition metal dichalcogenides
本文通过第一性原理计算研究栅控单层 TMDs 的自旋与轨道 Edelstein 效应，揭示电子掺杂下轨道响应主导、空穴掺杂下应变可显著增强效应，且 OEE 较已有体系大一个数量级。
2025-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Electric fields-tuning plasmon and coupled plasmon-phonon modes in monolayer transition metal dichalcogenides
本研究理论探究了自旋轨道耦合下单层过渡金属二硫化物的等离激元及耦合模式的电场调控效应，发现频率随电场增强降低且各向异性弱，为其光电器件应用提供新调控途径。
2025-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A systematic investigation of thermal conductivities of transition metal dichalcogenides
对MoS_2和WS_2的热导率进行了实验和理论研究，但结果并不一致。本文采用基于第一性原理的Boltzmann输运方程，系统研究了12种过渡金属二硫属化物（TMDs）MX2（M = Cr，Mo，W; X = O，S，Se，Te）的热输运性质。在精确考虑了尺寸效应和边界散射后，我们发现我们的计算结果与以前的实验结果吻合得很好。此外，不同的输运性质的TMD被揭示，并观察到一个异常的热导率对原子质量的依赖性。在大多数MX2结构中，热导率随着M或X原子质量的增加而减小。然而，硫化物MS 2和硒化物MSe 2的热导率随着M从Cr到Mo到W的变化而增加，这与我们传统的理解相矛盾。详细的计算表明，这种反常趋势是由于声子弛豫时间的迅速增加所致。本研究为热传导机制的研究提供了重要的数据和有效的机制。
2016-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Theory of intervalley Coulomb interactions in monolayer transition-metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物中的激子光学跃迁为研究丰富的多体物理提供了独特的机会。最近在单层WSe $_2$和WS $_2$中的实验表明，虽然中性激子和三体复合物的低温光致发光在电子密度升高或强光激发的存在下被抑制，但在光谱的低能量侧出现新的主峰。我提出了一个理论，阐明了这些光学跃迁的性质，显示谷间库仑相互作用的作用。在推导出一个紧凑的动力学形式的库仑势，我计算的自能量的电子，由于他们与这个潜在的相互作用。对于自旋分裂导带的上谷中的电子，自能包括由于交换而引起的适度红移，并且最重要的是，带隙中的相关诱导虚态。后者揭示了单层WSe $_2$和WS $_2$中存在明显的多体相互作用时发光的起源。
2016-03-31 cond-mat.mes-hall 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
Layer and orbital interference effects in photoemission from transition metal dichalcogenides
在这项工作中，我们提供了一个有效的模型来评估单电子偶极矩阵元管理的光激发和光电发射过程的单层（SL）和双层（BL）过渡金属二硫族化物。通过利用$\vec{k} \cdot \vec{p}$哈密顿量，我们计算的光电发射强度，从周围的$_2$的$\bar{K}$ -谷的价带角分辨光电发射中观察到的。在SL MoS $_2$中，我们发现在第一布里渊区之外的强度的显著掩蔽，这源于从Mo $d$轨道发射的光电子之间的面内干涉效应。在BL MoS $_2$中，额外的层间干涉效应导致强度与光子能量的独特调制。最后，我们使用半导体布洛赫方程来模拟时间和角度分辨泵浦探测光电发射实验中的光激发。我们发现，导带中的光激发的人口的动量依赖性导致在SL和BL MOS $_2$可观察到的二向色性。
2019-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic linewidth and coherence lifetime in monolayer transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）是一类具有很强的库仑相互作用和光-物质相互作用的直接带隙半导体。后者解释了紧密束缚的激子，其主导了这些技术上有前途的材料的光学性质。除了光学上可接近的亮激子，这些系统还表现出各种暗激子态。它们在光谱中是不可见的，但可以强烈地影响相干寿命和来自亮激子态的发射的线宽。在最近的一项研究中，已经证明了这种暗态存在的实验证据，以及它们对TMD中光发射的量子效率的强烈影响。在这里，我们揭示了激子相干寿命的微观起源在两个代表性的TMD材料（WS $_2$和MoSe $_2$）在一个联合研究结合微观理论与光学实验。我们表明，激子相干寿命是由声子诱导的谷内和谷间散射到暗激子态。值得注意的是，根据理论预测，我们发现一个有效的激子弛豫WS $_2$通过声子发射在所有温度下。
2016-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement of Conduction and Valence Bands g-factors in a Transition Metal Dichalcogenide Monolayer
在磁场中进行的光学和输运测量中，可以操纵单层过渡金属二硫属化物中的电子谷和自旋自由度。确定塞曼分裂的关键参数，即电子和空穴g因子的单独贡献，在大多数测量中是不可访问的。在这里，我们提出了一个原始的方法，使访问的导带和价带的测量塞曼分裂的各自的贡献。它利用了激子复合物的光学选择规则，特别是涉及谷间声子的规则，避免了在传输实验中损害单粒子g因子确定的强重整化效应。这些研究产生了一个直接确定的单带g因子。我们测量gc1= 0.86，gc2=3.84的底部（顶部）的导带和gv=6.1的单层WSe 2的价带。这些测量有助于对在磁场中进行的光学和输运测量进行定量解释。此外，测量的g因子是用于优化这些2D材料的能带结构计算的有价值的输入参数。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant chirality-induced spin polarization in twisted transition metal dichalcogenides
针对手性诱导自旋选择性（CISS）效应，研究发现含自旋轨道耦合的扭曲同质双层过渡金属二硫化物（如MoTe₂）中手性诱导自旋极化可超50%，为CISS效应研究提供全可调平台。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall 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
