Engineering the band structure of few-layer graphene by S-doping: from linear dispersion to impurity flat bands
Universität Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）
研究通过第一性原理计算探讨S掺杂对单层、双层和四层石墨烯电子性质的影响，发现S掺杂可调控带结构，使少层石墨烯从金属态转变为绝缘体，并从线性色散转变为平坦带，为电池和氧还原反应应用提供新材料。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Optical detection of strain and doping inhomogenieties in single layer MoS2
范德瓦尔斯单层材料的特征在于固有的极低的弯曲刚度，因此易于由于基底相互作用而发生纳米级结构改变。这种相互作用可以诱导过量的电荷浓度、构象波纹和残余机械应变。在这项工作中，我们采用空间分辨拉曼和光致发光图像研究应变和掺杂的不均匀性在单层剥离二硫化钼晶体。我们已经发现，最突出的拉曼带A1'和E'的光谱参数之间的相关性，使我们能够解耦和量化应变和电荷掺杂效应。与AFM形貌相比，我们表明，A-激子峰的线宽的空间分布是应变敏感的，可以捕获小于激光光斑尺寸的功能。所提出的光学分析可能会产生影响，在开发高品质的设备的基础上的二维材料，因为结构和电子的修改影响相当大的载流子迁移率和导电性。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Doping effects in single-layered La0.5Sr1.5MnO4 manganites
本文报道了纯La_（0.5）Sr_（1.5）MnO_4（LSMO）和掺杂5%的La_（0.5）Sr_（1.5）Mn_（0.95）B_（0.05）O_4（B = Ru，Co和Ni）的合成、结构、输运和磁性的研究结果。它示出，即使是轻掺杂是成功的，在抑制的电荷和轨道有序发现纯LSMO。一般来说，掺杂有利于载流子运动，从磁性的角度来看，有利于自旋玻璃态的形成。此外，结构参数显示的晶格常数的变化的各向异性，随着细胞体积的减少，这可能意味着随着整体阳离子大小的EG电子的轨道特性的相对性质的变化，随着tetraphite失真增加。
2005-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Raman imaging of doping domains in graphene on SiO2
我们提出了单层石墨烯片的G和2D线的空间分辨拉曼图像。G和2D线的空间波动是相关的，因此被证明是附属于本地掺杂域。我们研究了二维谱线的位置--这是识别单层石墨烯的最重要的拉曼峰--作为电荷高达|n| ~4 10^12 cm^-2的函数。与相对于电子和空穴掺杂表现出强且对称的硬化的G线相反，2D线对于低掺杂表现出弱且略微不对称的硬化。此外，与G线相比，2D线的线宽与掺杂无关，使得该量成为用于识别单层石墨烯的可靠量度。
2007-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic instabilities in doped Fe$_2YZ$ full-Heusler thermoelectric compounds
热电是一种很有前途的能源收集途径，但大规模应用仍然受到缺乏高效低成本材料的阻碍。最近，理论上预测Fe $_2YZ$ Heusler化合物是具有大热电功率因子的有趣候选者。在这里，我们表明，在与热电应用兼容的掺杂条件下，这些材料容易出现意想不到的磁不稳定性，不利于其热电性能。我们合理化的物理在这种不稳定性的起源，提供避免它的指导方针，并讨论其对热电功率因数的影响。这样做，我们也指出了刚性带近似通常用于高通量的理论搜索新的热电的缺点。
2019-11-20 cond-mat.mtrl-sci
FeCl3 based Few-Layer Graphene Intercalation Compounds: Single Linear Dispersion Electronic Band Structure and Strong Charge Transfer Doping
石墨烯自2004年首次被发现以来，一直受到人们的关注。已经提出了各种方法来控制其物理和电子性质。在此，我们报道了石墨烯基层间化合物是一种有效的方法来修改少层石墨烯（FLG）的电子性质。采用双区气相传输法成功制备了FeCl3插层FLG。这是首次报道石墨烯的完全插层。这种少层石墨烯层间化合物（FLGIC）的拉曼G峰特征与其完整的插层结构非常一致。FLGIC呈现单个洛伦兹2D峰，类似于单层石墨烯，表明相邻石墨烯层之间的电子耦合损失。第一性原理计算进一步揭示了FLGIC的能带结构类似于单层石墨烯，但由于从石墨烯到FeCl 3的电荷转移而具有强掺杂效应。FLGIC的成功制备为FLG的基础研究和未来应用开辟了一条新的改性途径。
2010-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Emergence and tunability of Fermi-pocket and electronic instabilities in layered Nickelates
本研究针对层状镍酸盐的电子结构调控问题，提出聚焦有效轨道与费米口袋的建模框架，揭示$3d_{z^2}$轨道诱导第二费米口袋的机制，预测了可通过掺杂/压力调控的特定极化率，为理解其电子不稳定性提供新见解。
2024-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Laser doping for ohmic contacts in n-type Ge
我们通过在金属接触和Ge衬底之间创建强掺杂的薄Ge层，在标准n掺杂Ge样品上实现了低至5 K的欧姆接触。得益于所使用的激光掺杂技术，即气体浸没激光掺杂，我们可以获得高于溶解度极限的极高掺杂水平，从而降低金属/掺杂Ge接触电阻。我们独立地测试了掺杂浓度和掺杂层厚度的影响，并且表明当增加掺杂水平时欧姆接触改善，并且当改变掺杂厚度时不受影响。此外，我们的特点是掺杂的Ge/Ge接触，表明在高掺杂的接触电阻是占主导地位的贡献的总接触电阻。
2014-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Optimal interface doping at La_2/3Sr_1/3MnO_3/SrTiO_3(001) heterojunctions for spintronic applications
用赝势从头计算方法研究了在界面处插入一层La_（1-x）Sr_xMnO_3（0<x<1）的La_（2/3）Sr_1/3MnO_3/SrTiO_3（LSMO/STO）异质结。通过考虑MnO_2-界面层相对于体LSMO的反铁磁和铁磁取向之间的能量差，研究了稳健界面铁磁性的最佳层间掺杂x。发现最佳掺杂接近于x=1/3，这对应于STO的TiO_2（001）层突变终止。这也是在我们的计算中给出最大p型肖特基势垒高度的组成。
2013-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Space Charge Doping Induced Band Modulation in Mono- and Bi-layer Graphene: a nano-ARPES study
本研究结合空间电荷掺杂与 nano-ARPES，直接观测单层和双层石墨烯的费米能级及能带移动，实现可控 p/n 型掺杂。
2025-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Misfit layer compounds: a platform for heavily-doped two-dimensional transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化合物（TMD）具有多种不稳定性，如自旋和电荷序、Ising超导电性和拓扑性质。它们的物理性质可以通过在双电层场效应晶体管（FET）中掺杂来控制。然而，对于单层NbSe $_2$的情况，FET掺杂限于$\approx 1\times 10^{14}$ cm $^{-2}$，而通过K原子的沉积可以获得稍微更大的电荷注入。在这里，通过进行ARPES，STM，准粒子干涉测量，和第一性原理计算，我们表明，通过掺杂NbSe $_2$和LaSe层形成的失配化合物的行为作为NbSe $_2$单层与刚性掺杂的$0.55-0.6$电子每个Nb原子或$\approx 6\times 10^{14}$ cm $^{-2}$。由于这种巨大的掺杂，$3\times3$电荷密度波被具有非常短的相干长度的$2\times2$阶取代。由于大量不同的失配化合物可以通过将TMD层与岩盐或其他层混合来获得，因此我们的工作为在前所未有的宽掺杂范围内探索重掺杂的2D TMD铺平了道路。
2020-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-layer doping of SiGe heterostructures for atomic-precision donor devices
作为第一步，移植扫描隧道显微镜方法的原子精度制造到应变Si/SiGe平台，我们展示了生长后的P原子层掺杂的SiGe异质结构。为了保持衬底结构和弹性状态，我们使用T $\leq 800^\circ$ C工艺来制备适合于原子精度制造的清洁Si $_{0.86}$ Ge $_{0.14}$表面。P-饱和原子层掺杂被纳入并与外延硅覆盖下的热预算兼容的原子精度制造。在T $=0.3$ K下的霍尔测量表明，掺杂的异质结构具有R $_{\square}=570\pm30$ $Ω$，产生电子密度$n_{e}=2.1\pm0.1\times10^{14}$ cm $^{-2}$和迁移率$μ_e=52\pm3$ cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，类似于纯Si和Ge中的饱和原子层掺杂。$μ_e$的大小和磁输运测量中完全没有Shubnikov-de Haas振荡表明电子绝大多数位于施主层中，而不是在附近的掩埋Si阱中。这一结论得到了自洽薛定谔-泊松计算的支持，该计算预测电子占据主要在施主层中。
2017-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Phonon and Elastic Instabilities in MoC and MoN
我们提出了几个结果有关的MoC和MoN在B1（氯化钠）结构的不稳定性。这些化合物被认为是潜在的超导体，具有适度高的转变温度。我们发现，几年前证明的B1结构MoN的弹性不稳定性在高压下仍然存在，因此在没有化学掺杂的情况下稳定这种材料的希望很小。对于MoC，另一种材料的化学计量制造的B1结构还没有被证明是可能的，我们发现，所有的立方弹性常数是积极的，表明弹性稳定性。相反，我们在MoC（以及MoN）中发现了X点声子不稳定性，进一步说明了碳氮化物材料的丰富行为。我们还提出了额外的电子结构的结果为几个过渡金属（锆，铌和钼）碳氮化物系统，并讨论这些材料的性能的系统趋势。偏离严格的电子计数依赖性是明显的。
1999-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping on performance of organic solar cells
平面和本体异质结有机太阳能电池的传统模型已经通过在活性层中引入掺杂而扩展。我们已经研究了有机太阳能电池的性能作为掺杂剂浓度的函数。对于本体异质结电池，建模表明，对于大多数研究的材料对（聚-3-己基噻吩，P3 HT，和苯基-C61-丁酸甲酯，PCBM）掺杂降低短路电流密度（JSC），填充因子（FF）和效率。然而，如果本体异质结电池未被优化，即，在低载流子迁移率、不平衡迁移率或非欧姆接触下，则可以通过掺杂来提高效率。对于平面异质结电池，建模表明，如果受体层是n掺杂的，并且供体层是p掺杂的，则可以通过掺杂来增加开路电压、JSC、FF以及因此的效率。相反，当受体为p掺杂，而供体为n掺杂时，FF随着掺杂剂浓度的增加而迅速减小，使得电流-电压曲线变为S形。我们还表明，非欧姆接触的平面异质结电池的性能上的不利影响，可以强烈削弱掺杂。
2011-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Novel doping alternatives for single-layer transition metal dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物（TMD）的成功掺杂仍然是将其纳入一系列技术的巨大障碍。我们用密度泛函理论研究了元素周期表中大部分钼和钨的二硫属化合物的掺杂。对数千次计算的能量学、原子和电子结构进行自动分析，得出了元素周期表中有见地的趋势，并指出了有待实验研究的有前途的掺杂剂。除了以前研究的情况下，我们的预测表明，有前途的替代掺杂剂，导致p型运输，并揭示有趣的物理背后的金属网站的替代。掺杂前过渡金属（TM）导致拉伸应变和带隙的显著减小。随着d态填充到中间TM中，带隙增加并且应变减小;当我们进入晚期TM时，这些趋势相反。此外，费米能随着d-壳层从早期到中期TM填充而单调增加，并且我们观察到很少到没有间隙状态，这表明p-（早期TM）和n-（中期TM）型掺杂的可能性。相当令人惊讶的是，模拟表明的可能性，间质掺杂的TMD的能量揭示，大量的掺杂剂，从二硫化钼的数量增加到二硒化物和二碲化物，有利于吸附的间隙网站。此外，与捕获的掺杂剂进入间隙位点的活化能的计算表明，该过程是动力学上可能的。这表明，在TMD的间隙杂质是更常见的比认为到目前为止，我们提出了一系列潜在的间隙掺杂剂的TMD相关的应用在纳米电子学的基础上的预测的电子结构的详细分析。
2017-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ti doping on the electrical transport and magnetic properties of layered compound Na0.8CoO2
研究了Ti掺杂对层状Na_（0.8）Co_（1-x）Ti_xO_2化合物的电输运和磁性能的影响。晶格参数a和c随着x的增加而增加。少量的Ti掺杂导致在低温下的金属-绝缘体转变。对于x > 0.03的样品，在一定温度以上，变程跳跃过程主导输运行为。所有样品的磁化强度随温度的变化均服从居里-外斯定律。讨论了掺杂效应的机理。
2005-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Planar hole-doping concentration and effective three-dimensional hole-doping concentration for single-layer high-$T_c$ superconductors
我们建议高温超导体的物理性质可以通过二维平面空穴掺杂浓度（$P_{pl}$）或有效三维空穴掺杂浓度（$P_{3D}$）来解决。我们发现，对于单层高温超导体，超导转变温度（$T_c$）在$T_c$ $vs.$ $P_{3D}$图中呈现出普遍的圆顶形行为，其最佳掺杂浓度为$P_{3D}$ $\sim$ 1.6 $\times$ 10 $^{21}$ cm $^{-3}$.
2006-12-16 astro-ph cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretical limits of electron and hole doping in single layer graphene from DFT calculations
本研究通过 DFT 计算发现单层石墨烯存在显著的空穴-电子掺杂不对称性，在保持动力学稳定下可承受高达 1.9 电子/原子的掺杂，并基于 McMillan 公式揭示了电子掺杂区的超导临界温度与电子-声子耦合常数局部极大值的关联。
2025-05-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Doping and dimensionality effects on the core-level spectra of layered ruthenates
用X射线光电子能谱学研究了Mn掺杂Sr 3Ru 2 O 7和Srn+1 RunO 3 n +1（n = 1，2，3）晶体的芯能级谱。Mn对Sr_3Ru_2O_7的掺杂显著影响了芯能级谱权的分布。Ru 3d芯能级的卫星随掺杂表现出实质性的变化，表明掺杂诱导的金属-绝缘体转变的增强的电子局域化。然而，Ru 3 p核心能级与Mn掺杂保持相同，因此没有显示掺杂诱导的多个Ru价态的迹象。在Srn+1 RunO 3 n +1（n = 1，2和3）中，Ru的3d芯能级光谱是相似的，这表明不同层状化合物中Ru离子周围的化学键合环境是相同的.同时，Sr 3d浅芯能级随着n的增加而向高结合能方向移动，表明它们参与了Sr-O键的结构演化。
2010-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Manganese-diffusion-induced n-doping in semiconductor structures containing Ga(Mn)As layers
使用铁磁半导体作为自旋注入器的半导体结构是未来自旋电子器件的有前途的系统。在这里，我们提出了结合光致发光（PL）和时间分辨的磁光实验的名义上的量子阱（QW）从铁磁Ga（Mn）As层分离的薄屏障。由于PL的部分淬灭，我们得出结论，有一个显着的Mn反扩散到量子阱。此外，从时间分辨的测量，我们推断，Mn导致在量子阱内的n型掺杂，并且，此外，强烈地增加电子自旋退相时间。
2008-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A Unified Picture of Lattice Instabilities in Metallic Transition Metal Dichalcogenides
$1T$多晶型物中的过渡金属二硫属化物（TMD）经受多种周期性晶格畸变，当不太强时通常称为电荷密度波（CDW）。我们从第一性原理的费米和声子色散的三个代表性的单层过渡金属二硫化物与不同的职业的$t_{2g}$亚壳层：TaS $_2$（$t_{2g}^1$），WS $_2$（$t_{2g}^2$），和ReS $_2$（$t_{2g}^3$）在很宽的掺杂水平。虽然强的电子-声子相互作用是这些不稳定性的核心，我们认为，远离半填充的$t_{2g}$子壳，掺杂依赖的计算CDW波矢量可以解释从简单的费米参数，使弱耦合嵌套图片是一个有用的起点理解。另一方面，当$t_{2g}$的子壳是接近半填充，我们表明，嵌套是无关紧要的，而一个真正的空间强耦合图片绑定Wannier函数是更合适的和简单的债券计数参数适用。因此，我们的研究提供了一个统一的图片的晶格畸变$1T$ TMDs的桥梁这两个制度，而这些制度之间的交叉可以通过调整填充的$t_{2g}$轨道。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influences of Al doping on the electronic structure of Mg(0001) and dissociation property of H2
采用密度泛函理论方法，系统地研究了Al原子掺杂对Mg（0001）表面电子结构和H2分子解离行为的影响.我们发现，对于Al掺杂的表面，掺杂层周围的表面弛豫从清洁的Mg（0001）表面的膨胀到收缩，由于电子的重新分布。掺杂后，功函数增大，费米能级附近的电子态主要分布在掺杂层周围。对于H2分子的解离，我们发现掺杂表面的能垒增大。特别是当第一层掺杂Al原子时，能垒增大了0.30 eV。然而，对于不同的掺杂长度，当掺杂层远离顶面时，解离能垒缓慢地降低到清洁Mg（0001）表面上的值。我们的结果很好地描述了Al掺杂后Mg（0001）表面的电子变化，揭示了Al原子掺杂提高Mg（0001）表面抗腐蚀性的一些可能机制。
2011-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Insulating Parent Phase and Distinct Doping Evolution to Superconductivity in Single-Layer FeSe/SrTiO3 Films
单层FeSe/SrTiO_3（FeSe/STO）薄膜由于其简单的晶体结构、独特的电子结构和极高的超导转变温度（Tc）而受到人们的广泛关注。单层FeSe/STO薄膜中Tc显著增强的起源以及单层和多层FeSe/STO薄膜之间超导性的二分法仍然存在争议。在这里，我们报告了对单层和多层FeSe/STO薄膜中掺杂的电子结构演变的全面高分辨率角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜/光谱测量。我们发现，单层FeSe/STO薄膜有一个明显的母相和掺杂演变的路线，从根本上不同于多层FeSe/STO薄膜的超导性。单层FeSe/STO薄膜的母相是绝缘的，其掺杂演化过程与铜氧化物超导体中掺杂莫特绝缘体的演化过程非常相似。在多层FeSe/STO薄膜中，通过电子掺杂抑制母体化合物中的有序，从而发生高Tc超导。单层FeSe/STO薄膜代表了铁基超导体中母体化合物是绝缘体的第一个明确情况。我们观察到的独特的母态和掺杂的单层FeSe/STO薄膜的演变提供了关键的洞察力，了解其创纪录的高Tc超导。它们还提供了一种在铁基超导体中实现高温铜酸盐超导体中常见的超导性的新途径。
2019-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Room-temperature Tunable Fano Resonance by Chemical Doping in Few-layer Graphene Synthesized by Chemical Vapor Deposition
利用红外傅里叶变换光谱在室温下观察到了少层（~3）石墨烯中的类Fano声子共振。这种Fano共振是石墨烯中的离散面内晶格振动模式和连续电子激发之间的强电子-声子相互作用的表现。通过氨水化学掺杂，我们得到了不同的Fano线形状，从空穴掺杂的石墨烯中的反共振到n型石墨烯中的声子主导。当费米能级位于狄拉克点附近时，Fano共振表现出最强的干涉特征。带电声子表现出大大增强的振子强度，并随着电子密度的增加经历连续的频率红移。研究表明，随着费米能级的变化，声子耦合到不同的电子跃迁。
2010-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards Mott design by $δ$-doping of strongly correlated titanates
在畸变钙钛矿结构的莫特绝缘体体LaTiO $_3$和GdTiO $_3$中沿[001]方向掺杂一层SrO，可以得到丰富的相关电子结构.一个现实的超晶格的研究通过电荷自洽结合的密度泛函理论与动力学平均场论揭示层和温度依赖的多轨道金属-绝缘体的转变。在界面处的轨道选择性金属层通过轨道极化的掺杂Mott态溶解成超出两个导电TiO $_2$层的轨道有序绝缘区。我们发现后者的散射行为有很大的差异。打破$δ$掺杂的GdTiO $_3$中的自旋对称性导致反铁磁耦合的铁磁巡回层和铁磁Mott绝缘层的块。
2015-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of surface superconductivity in bulk polycrystalline MoS2 induced by electric double-layer doping
本研究利用双电层掺杂在块体多晶MoS₂表面实现电场诱导超导电性，发现超导起始温度随载流子浓度升高并饱和，证明多晶体系也可静电诱导超导，拓宽了栅控超导的材料探索范围。
2025-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Layer- and doping-tunable long range ferromagnetic order-ing in two-dimensional CrS2
层间耦合对于操纵二维材料中的物理性质（例如电子带隙）至关重要。然而，在这些材料中调谐磁性能还有待解决。在这里，我们发现了一个条纹反铁磁（sAFM）铁磁（FM）的转变经历从单层到双层和更厚的CrS2。这种转变归因于层间S原子的电荷共享及其导致的电荷从Cr d eg到t2g轨道的转移。转移的电荷将Cr4+的一部分还原为Cr3+，这增强了有利于FM而不是sAFM有序的双交换机制。电子的掺杂与堆叠诱导的电荷共享具有相同的效果。因此，电荷掺杂可以操纵sAFM和FM之间的磁有序或调整p型和n型掺杂磁性半导体之间的CrS2。我们还提出了几个原型设备，使使用外部电场操纵CrS2层的磁有序。这些结果表明了层间耦合对层状材料磁性能的改善作用
2018-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping evolution and polar surface reconstruction of the infinite-layer cuprate Sr$_{1-x}$La$_{x}$CuO$_{2}$
利用角分辨光电子能谱研究了分子束外延生长的无限层Sr $_{1-x}$ La $_{x}$ CuO $_{2}$薄膜的掺杂演化。在低掺杂时，该材料表现出典型的超导铜酸盐母体化合物的分散的较低的哈伯德带。随着载流子被添加到系统中，观察到从电荷转移绝缘体到超导体的连续演化，初始的较低的哈伯德带被钉扎在费米能级以下，并发展出具有电子掺杂的相干低能带。这两个组件的光谱功能强调的重要作用，强的本地相关性发挥即使在相对较高的掺杂水平。电子衍射探针揭示了在低掺杂水平下材料的${p(2\times2)}$表面重构。使用一些简单的假设，我们开发了一个基于无限层结构的极性性质的重建模型。最后，我们提供的证据，在非极性SrTiO $_3$上生长的SrCuO $_2$薄膜的厚度控制的过渡，突出了极性复合氧化物薄膜中可能发生的各种结构变化。
2015-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Low-Energy Model and Electron-Hole Doping Asymmetry of Single-Layer Ruddlesden-Popper Iridates
我们研究了基于结构无畸变Ba $_2$ IrO $_4$的单层铱酸盐的相关电子结构。从第一性原理的能带结构出发，利用转动不变的从玻色子平均场论研究了局域库仑相互作用和自旋轨道耦合之间的相互作用.从一个三带描述向各向异性的一个带（$J=1/2$）的图片的演变进行跟踪。单网站和集群的自我能源是用来阐明竞争斯莱特和莫特为主的相关制度。我们揭示了电子和空穴掺杂之间的明显不对称性，特别是在节点/反节点费米面二分法在强耦合。由于次近邻跃迁$t'$的符号不同，电子掺杂的铱酸盐看起来与空穴掺杂的铜酸盐相当。
2015-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning of CeO$_2$ buffer layers for coated superconductors through doping
在CeO $_2$缓冲层中出现微裂纹，如在用于涂覆超导体的缓冲层结构中所使用的，表明在该缓冲层和衬底之间存在应力。该应力可源自CeO $_2$缓冲层和衬底之间的热膨胀差异或晶格参数差异。本文采用\textit{ab initio}密度泛函理论计算方法，研究了IV族掺杂元素对CeO $_2$晶格常数和体弹性模量的影响。Vegard定律的行为被发现的晶格参数在系统中没有氧空位，和香农晶体半径的掺杂元素的检索从晶格膨胀。我们表明，掺杂的CeO $_2$的晶格参数可以匹配的La $_2$ Zr $_2$ O $_7$涂覆的NiW衬底基板的掺杂剂浓度约为$5\%$，和体积模量匹配是不可能的，或将需要极端的掺杂浓度。
2013-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electron-Doping Induced Semiconductor to Metal Transitions in ZrSe2 Layers via Copper Atomic Intercalation
二维层状材料中的原子嵌入可以在原子尺度上设计电子结构，产生与原始材料相比非常不同的可调物理和化学性质。其中，嵌入诱导的电子掺杂工程是一种有效的方法来调制二维层中的电子态。在此，我们证明了半导体的金属相变在二硒化锆（ZrSe 2）单晶通过可控掺入铜（Cu）原子。结合第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，我们的角分辨光电子能谱（ARPES）表征清楚地揭示了由于Cu诱导的电子掺杂在ZrSe 2中间层中布里渊区M/L点处出现导带色散。此外，场效应晶体管（FET）在ZrSe 2上制备的显示出n型半导体输运行为，而Cu插层的ZrSe 2呈现线性的Ids-Vds曲线，具有金属特征，显示出n型掺杂。原子嵌入的方法具有很高的潜力，实现透明的电子掺杂系统的许多特定的二维纳米电子。
2018-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Doping evolution of the Mott-Hubbard landscape in infinite-layer nickelates
最近在Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_2$中观察到的超导电性提出了关于潜在电子结构层次的基本问题。计算表明，该系统属于莫特-哈伯德制度，而不是其他镍氧化物和超导铜酸盐的电荷转移配置。在这里，我们使用最先进的，局部分辨电子能量损失谱直接探测的Mott-Hubbard字符的Nd $_{1-x}$ Sr $_x$ NiO $_2$。掺杂后，我们观察到了类似于Zhang-Rice单线态的氧投射态的杂化，Nd 5 $d$态的改变，以及Ni 3 $d$杂化和填充的系统演化.这些结果清楚地证明了该系统的多频带性质和独特的电子景观无限层镍酸盐，尽管他们的形式相似的铜酸盐。
2020-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Effect of doping of Co, Ni and Ga on magnetic and dielectric properties of layered perovskite multiferroic YBaCuFeO5
YBaCuFeO5是一种有趣的多铁性化合物，在200 K以上表现出磁有序和介电反常。Fe的部分取代会影响体系的磁性和结构性质。本文详细研究了YBaCuFe_（0.85）M_（0.15）O_5（M=Co，Ni，Ga）的结构、磁性和介电性能。我们观察到Ni和Co部分取代Fe，导致磁稀释和磁转变的加宽，并向低温移动。用非磁性Ga取代Fe也导致磁性转变向低温侧移动。在这些化合物中观察到的介电弛豫行为是由于载流子的希望。这项研究突出了磁性和非磁性掺杂在磁性网站上的磁性和介电性能的层状钙钛矿化合物YBaCuFeO5的影响。
2019-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual Hole-doping-dependent Electronic Instability and Electron-Phonon Coupling in Infinite-layer Nickelates
铜氧化物在空穴掺杂下的超导电性与电荷密度波的相互作用是凝聚态物理的中心现象之一。最近，CDW也观察到在CaCuO $_2$ -类似的镍酸盐RNiO $_2$（R = La，Nd），但表现出根本不同的空穴掺杂依赖行为相比，在铜酸盐，提出了一个具有挑战性的问题，其起源。在本文中，我们认为电子不稳定性（EI）和动量依赖的电子-声子耦合（MEPC）可能是RNiO $_2$中CDW形成的原因，其中Ni 3dx 2-y2和R 5dz 2分别起主要作用.在没有空穴掺杂的情况下，RNiO $_2$中存在由范霍夫奇异性（VHS）引起的强烈的费米面嵌套（FSN），而CaCuO $_2$中则没有，并且EI和MEPC不寻常的温度不敏感特性可能导致RNiO $_2$中出现较高温度的CDW.在空穴掺杂条件下，VHS的位移和R5 dz 2占据的减少使Ni 3dx 2-y2的FSN降低，从而分别大大削弱了RNiO $_2$中的EI和MEPC，抑制了CDW的形成.我们的理论不仅为一些令人困惑的实验现象提供了可能的解释，而且为镍酸盐和铜酸盐中空穴掺杂依赖的EI和MEPC建立了统一的认识。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Intercalation of Few-Layer Graphite Flakes with FeCl3: Raman Determination of Fermi Level, Layer Decoupling and Stability
我们使用无水氯化铁（FeCl 3）来插层由2至4个石墨烯层组成的石墨薄片并掺杂石墨烯单层。通过拉曼散射表征了所得层间化合物的插层剂、分级、稳定性和掺杂。FeCl 3重掺杂的单层石墨烯的G峰上移至~ 1627 cm-1。2-4层IC具有类似的上移，并且对于2D带具有洛伦兹线形，这表明每个层表现为解耦的重掺杂单层。通过在不同的激发能下进行拉曼测量，我们发现，对于给定的掺杂水平，在低于掺杂水平的激光能量下，通过泡利阻挡可以抑制2D峰。因此，多波长拉曼光谱允许直接评估费米能级，这与在高于掺杂水平的激发能下通过拉曼测量得到的费米能级互补。我们估计费米能级移动~0.9eV。这些IC是重掺杂石墨烯物理和化学性质的理想测试平台。
2010-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lifshitz transition and frustration of magnetic moments in infinite-layer NdNiO$_2$ upon hole-doping
受最近在具有Sr含量$x \simeq0.2$的无限层（Sr，Nd）NiO $_2$膜中的超导性的发现的启发[Li等人，Nature（伦敦）\textbf{572}，624（2019）]，我们结合相关电子的动态平均场理论和能带结构方法，研究了电子相关性和Sr掺杂对（Nd，Sr）NiO $_2$中电子结构、费米表面拓扑结构和磁相关性的影响。我们的研究结果揭示了一个显着的轨道选择重整化的镍$3d$带，与$m$ */ $m\sim 3$和1.3的$d_{x^2-y^2}$和$d_{3z^2-r^2}$轨道，分别，这表明轨道依赖的本地化的镍$3d$状态。我们发现，空穴掺杂（Nd，Sr）NiO的$_2$经历了费米面的Lifshitz转变，伴随着磁关联从三维（3D）Néel $G$型（111）到准二维$C$型（110）的变化.我们发现，（Nd，Sr）NiO $_2$中的磁相互作用表现出意想不到的挫折，这抑制了磁秩序，这意味着面内自旋波动的重要性，以解释其超导电性。我们的结果表明，Sr掺杂的$x \simeq 0.1$ -0.2的挫败感最大，这与实验观察到的超导（Nd，Sr）NiO $_2$的掺杂值Sr $x \simeq 0.2$一致。
2020-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of Unintentional Oxygen Doping on Organic Photodetectors
氧等离子体是一种广泛使用的改变有机层表面性质的处理方法。该处理特别令人感兴趣的是能够从聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT：PSS）的溶液沉积在有机太阳能电池或光电探测器的活性层的顶部上。然而，已知氧对有机器件是有害的，因为有源层对氧和光氧化非常敏感。在这项研究中，我们的目的是确定氧等离子体表面处理的有机光电探测器（OPD）的性能的影响。我们显示了显着降低的灵敏度，以及在设备的外部量子效率（EQE）的形状的变化。使用空穴密度和电导率测量，我们证明了由氧等离子体诱导的有源层的p型掺杂。导纳谱显示在活性有机半导体层的最高占据分子轨道上方约350 meV处形成陷阱态。进行数值模拟，以了解p型掺杂和陷阱上的OPD的电特性和性能的影响。
2017-12-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Temperature Dependence of Electric Transport in Few-layer Graphene under Large Charge Doping Induced by Electrochemical Gating
在大的电荷掺杂的单层和几层石墨烯的电输运性质的温度依赖性是非常感兴趣的散射过程的研究主导的电导率在不同的温度下，并在理论上预测的可能性，以达到超导状态在这种极端条件下。在这里，我们展示了在低至3.5 K的3层、4层和5层石墨烯器件中获得的结果，其中通过采用新型聚合物电解质溶液进行电化学门控，已经达到了高达约6.8x10^14 cm^（-2）的大表面电荷密度。与最近在单层石墨烯中获得的结果相反，在20 K和280 K之间的薄层电阻的温度依赖性显示了T^2分量的低温优势-这可能与电子-电子散射有关-并且在大约100 K时，与经典的电子-声子区域交叉。出乎意料的是，这种交叉并没有显示出对感应电荷密度的任何依赖性，即对费米能量的大调谐。
2015-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping, photodoping and bandgap variation on the performance of perovskite solar cells
大多数传统的半导体材料基于掺杂密度的控制来产生结，从而产生功能性和有效的电子和光电子器件。卤化物钙钛矿的技术开发最初很少使用钙钛矿层的电子掺杂概念，而是采用各种不同的接触材料来创建功能。只是最近，钙钛矿层的有意或无意掺杂更频繁地被用作解释某些器件中光伏或光电性能差异的重要因素。在这里，我们使用数值模拟来研究掺杂和光掺杂对光致发光量子产率以及其他器件相关指标的影响。我们发现掺杂可以通过使辐射复合更快来提高光致发光量子产率。这种效应可以有益于或有害于光伏性能，因为光致发光量子效率和开路电压的提高伴随着扩散长度的减小。这种减少将最终导致在高掺杂密度下的低效载流子收集。光伏性能可以在最佳掺杂密度下改善，这取决于一系列因素，例如不同层的迁移率和电子和空穴的捕获截面的比率。
2021-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron-lattice instabilities suppress cuprate-like electronic structures in SrFeO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
利用{ \it ab initio}密度泛函理论，我们探讨了金属$d^4$ SrFeO $_3$限制在$d^0$介电SrTiO $_3$之间的超晶格几何结构的薄层的行为。我们发现绝缘SrTiO $_3$间隔层的存在强烈影响SrFeO $_3$的电子性质：对于单一的SrFeO $_3$层约束到其体立方结构，费米面是二维的，嵌套的，类似于空穴掺杂的超导铜氧化物。然而，Jahn-Teller不稳定性耦合到八面体倾斜模式，以消除这种简并性，从而导致绝缘超晶格。
2009-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Suppression of stacking order with doping in 1T-TaS$_{2-x}$Se$_x$
本文通过中子散射研究1T-TaS$_{2-x}$Se$_x$中Se掺杂对电荷密度波层间堆叠序的影响，发现掺杂抑制了13c层序列堆叠和Mott态，表明二者可能存在关联。
2023-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Uniform Oxygen Doping Leads to Superconductivity in FeTe Films
众所周知，FeTe在掺杂氧时会变成超导体。利用分子束外延（MBE）逐层生长单晶薄膜，我们研究了氧的掺入。如果在层的生长期间供应氧，则氧在与超导性无关的氧域中不均匀地替代碲。当在生长之后供应氧时，氧均匀地扩散到结晶膜中并且结晶地结合。只有间隙氧才能导致超导电性的出现。这表明在这种材料中观察到的超导性在空间上是均匀的，而不是随机的。
2013-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Remote hole-doping of Mott insulators on the nanometer scale
在极性和非极性钙钛矿氧化物之间的界面处，由于电子重构，先前已经观察到不寻常的电子掺杂。我们报告远程空穴掺杂的界面组成的极性层，揭示了高分辨率的硬X射线芯级光电子能谱。在LaAlO 3/LaVO 3/LaAlO 3三层中，随着LaAlO 3盖层厚度的减小，钒的价态系统地从V3+的体价演变到更高的氧化态。这些结果提供了一种合成方法，空穴掺杂过渡金属氧化物异质界面，而不调用极性不连续。
2008-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Flexoelectronic doping of the degenerate silicon and the correlated electron behavior
在金属/简并掺杂硅双层膜结构中，由于应变梯度引起的界面挠曲电效应导致载流子从金属层向硅层转移。这种过量的载流子浓度被称为挠曲电子掺杂或挠曲电子电荷转移，其产生电子极化（比铁电材料大的数量级）的硅层。在输运测量中，发现由于挠曲电子掺杂，硅中的载流子浓度增加了两个数量级，这改变了费米能级和霍尔响应。弯曲电子电荷的积累改变了电子-电子耦合和电子-声子耦合，分别引起Mott金属-绝缘体相变和声子磁性。弯曲电子极化和磁性的共存产生了一类新的材料，称为电子多铁性。通过控制挠曲电子掺杂，材料行为可以潜在地被设计用于半导体材料中的量子、自旋电子学和电子学应用。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial doping in LaVO$_3$/SrVO$_3$ multilayers from DFT+DMFT
通过在多层几何结构中插入几层相关金属SrVO $_3$，研究了莫特绝缘体LaVO $_3$的空间掺杂效应.使用密度泛函理论与动态平均场论相结合，我们表明，这导致了一个几何限制和强大的金属层，稳定的金属性SrVO $_3$，即使在层的限制，抑制潜在的维数引起的金属-绝缘体转变。对于一个较厚的SrVO $_3$层，我们发现一个连续的过渡的结构和电子性质跨越两种材料之间的界面，与本体属性重建的长度尺度上的2-3个单元电池远离界面。我们表明，沿生长方向施加的应变调制可以导致在化学对称界面的不对称电荷重建。然而，我们发现，这种影响是相当弱的，这意味着分数占用，从而金属丰度，持续在接口。
2022-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Doping in Hydrogenated Single Layered Molybdenum Disulfide
众所周知，二硫化钼（MoS2）单层中的结构缺陷会强烈改变其性质。因此，深入了解这些结构缺陷以及它们如何影响MoS2的电子性质具有根本的重要性。在这里，我们报告原子氢在单层MoS2中的掺入，以调整其结构缺陷。我们证明了单层MoS2的电子性质可以通过在室温下受控暴露于原子氢来从本征电子（n）掺杂调谐到空穴（p）掺杂。此外，该氢化过程代表了完全饱和存在于MoS2薄片中的硫空位的可行技术。通过高分辨率X射线光电子能谱和密度泛函理论计算证明，在二硫化钼中成功地掺入氢导致电子性质的改变。显微拉曼光谱和角分辨光电子光谱测量显示氢化MoS 2的高质量，证实了我们氢化过程的效率。这些结果表明，MoS2氢化可能是实现过渡金属二硫属化物（TMD）材料与非TMD元素的可调掺杂的重要且有效的方式。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural and magnetic instabilities of layered magnetic systems
本文研究了自旋-晶格耦合下二维量子自旋系统的磁序和结构稳定性。对于一个正方形的晶格，它示出的形成是静态的二维二聚化的最有利的形式。我们还表明，这种扭曲可能与长程磁序共存，在一维的情况下。同样，耦合到爱因斯坦声子被发现减少，但不消除交错的磁矩。此外，我们考虑了绝热近似下自旋-声子耦合引起的正方晶格声子谱的重整化。对低温显着软化主要是区边界声子被发现，特别是周围的布里渊区的$(π,0)$点。这一结果与静态极限下的斑晶形成趋势是一致的。我们还指出了由于自旋-声子耦合的晶格上的“磁压力”的重要性。在低温下，这导致晶格的剪切不稳定性的趋势。
2006-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electron vs. hole doping in infinite-layer nickelates: electronic structure, magnetism and correlations
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Università di Cagliari（卡利亚里大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
通过密度泛函理论与动力学平均场理论结合，研究了无限层镍酸盐在电子掺杂和空穴掺杂下的电子结构演化，发现自掺杂效应存在显著不对称性，并影响磁性响应，但电子关联主要由Ni d_{x^2-y^2}轨道主导。
2026-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Unveiling the Semimetallic Nature of 1$T$-TiSe$_2$ by Doping its Charge Density Wave
过渡金属二硫属化物1 $T$的半金属或半导体性质在几十年后仍然存在争议，主要是由于其2 $\times$ 2 $\times$ 2电荷密度波（CDW）相在室温下的波动性质。在这封信中，使用角分辨光电子能谱，我们明确地表明，1 $T$ -TiSe $_2$正常状态是半金属的电子-空穴带重叠的$\sim$ 110 meV的探测低能量电子态的扰动CDW相强掺杂的碱金属原子。我们的研究不仅结束了一个长期的争论，但也支持的核心作用的费米面驱动的CDW和超导不稳定性1 $T$ -TiSe $_2$。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay between magnetism and charge instabilities in layered NbSe$_{2}$
采用基于密度泛函理论的从头计算方法，研究了层状六方结构NbSe $_{2}$的电子结构和磁性.在单层NbSe $_{2}$的情况下，它被发现，对于所有考虑的泛函，磁性解决方案是在能量低于非磁性解决方案。磁性基态是亚铁磁性的，在Nb原子处的磁矩为1.09 $μ_{B}$，在Se原子处的磁矩为0.05 $μ_{B}$，方向相反。我们的计算表明，单层NbSe $_{2}$不显示电荷密度波不稳定性，除非石墨烯层被认为是一个衬底。然后，我们发现了两种3 $\times$ 3电荷密度波，这是在我们的STM实验中观察到的。这表明NbSe $_{2}$中电荷不稳定性的驱动力在体和单层极限中不同。我们的工作使磁性在这种高度相关的二维材料中发挥作用，这对于理解二维超导性和电荷密度波序的形成机制至关重要。
2020-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-tunable structural instabilities in single-layer-trilayer La$_3$Ni$_2$O$_7$
本文通过第一性原理计算研究层状镍酸盐 La$_3$Ni$_2$O$_7$ 在压力下的结构不稳定性，发现非简并与双重简并声子不稳定模式，并揭示理论预测的低对称畸变与实验结果存在差异。
2024-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Late transition-metal oxides with infinite-layer structure: Nickelates versus cuprates
比较了无限层化合物NdNiO $_2$和SrCuO $_2$在化学计量比和有限空穴掺杂下的相关电子结构。关键的区别是阐明从先进的第一性原理多体的角度来看。与电荷转移绝缘铜酸盐相反，即使对于大的相互作用强度，自掺杂镍酸盐也保持非绝缘，尽管Ni- $d_{x^2-y^2}$光谱权重在该极限中也有缺口。Ni $(3d)$和Nd $(5d)$之间的杂化对于自掺杂带的出现是至关重要的。在实际的空穴掺杂后，Sr $_{1-y}$ CuO $_2$在低能量下显示出预期的混合氧-Cu- $d_{x^2-y^2}$（Zhang-Rice）态。在Nd $_{1-x}$ Sr $_x$ NiO $_2$的情况下，自掺杂带被转移到更高的能量和掺杂依赖的$d_{z^2}$ -与- $d_{x^2-y^2}$竞争镍被揭示。在无限层镍酸盐中缺乏显著的张-赖斯物理学，这可能与理解超导$T_{\rm c}$的显著差异有关。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Highly tunable layered exciton in bilayer WS$_2$: linear quantum confined Stark effect versus electrostatic doping
在1H单层过渡金属二硫属化物中，反转对称性被破坏，而反射对称性被保持。相反，在双层中，反转对称性得到恢复，但反射对称性被破坏。作为这些对比对称性的结果，在这里，我们表明，双层WS $_2$表现出量子限制斯塔克效应（QCSE），是线性与所施加的平面外电场，在相反的二次一个单层。双层中的独特层自由度与场驱动的层内和层间激子之间的部分相互转换之间的相互作用产生激子振子强度的巨大可调谐性。这使得双层WS $_2$成为在激子共振下原子级薄的可调谐电吸收调制器的有希望的候选者，特别是当堆叠在提供超快非辐射弛豫通道的石墨烯层的顶部上时。通过调整偏置配置，我们进一步表明，激子响应可以很大程度上通过静电掺杂，有效地转移从中性带电激子的振子强度调谐。这些发现对于下一代光电子学的高度可调、原子薄、紧凑和轻的片上可重构组件具有前瞻性。
2020-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Silicon carbide stacking-order-induced doping variation in epitaxial graphene
一般认为外延石墨烯中的费米能级受两种效应控制：由六角SiC（0001）衬底体诱导的p型极化掺杂和与缓冲层相关的类施主态的过补偿。在这项工作中，我们的证据表明，这种效果也与特定的底层SiC梯田。我们制作了一个周期性的序列不相同的SiC梯田，这是明确归因于特定的SiC表面终端。实验观察到SiC终端和电子石墨烯性能之间的明确相关性，并通过各种互补的表面敏感方法证实。我们将这种相关性归因于SiC终止依赖的极化掺杂对上覆石墨烯层的邻近效应。我们的研究结果为纳米级掺杂工程开辟了一条新途径，即在介电极性衬底上自图案化外延石墨烯和其他2D层。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
