3d Transition Metal Adsorption Induced Vally-polarized Anomalous Hall Effect in Germanene
基于密度泛函理论（DFT）+U和Berry曲率计算，研究了3d过渡金属（Ti ~ Co）原子吸附锗烯（TM-germanene）的电子结构和拓扑性质.发现锗烯表面吸附Cr、Mn或Co原子可实现谷极化反常霍尔效应。有限谷霍尔电压可以很容易地在其纳米尺度上检测到，这对于谷电子器件是重要的。此外，通过改变系统的费米能，可以获得不同的谷极化电流甚至可逆的谷霍尔电压。系统的这种多功能特性在下一代电子设备中显示出潜力。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Properties, Thermal Expansion, and Thermomechanics of Silicene and Germanene
我们报告了一个层次的第一性原理研究的晶格维数和键的晶格动力学特性的硅烯和锗烯的纠缠效应。结果表明，键的弯曲（伸缩）对Grüneisen常数有负（正）贡献，从而导致负的声学Grüneisen常数（正的光学Grüneisen常数）.化学官能化导致的层增厚（键弱化）倾向于增加（减少）声学（光学）Grüneisen常数，由于增加（减少）键拉伸效应。负- $γ$模式的激发导致负热膨胀，而模式激发和热膨胀在热机械中彼此竞争。硅烯和锗烯对功能化的敏感结构和电子响应帮助我们推导出二维晶格动力学的通用物理图像。
2015-05-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of mechanical properties of silicene, germanene and stanene
包括硅烯、锗烯和锡烯的IV族衬底的二维同素异形体最近在纳米器件制造工业中引起了相当大的关注。这些涉及屈曲结构的材料最近已被实验制造。本研究利用第一性原理密度泛函理论计算方法研究了单层和自支撑硅烯、锗烯和锡烯的力学性质。进行单轴拉伸和压缩模拟，以探测和比较应力应变特性，如杨氏模量，泊松比和极限强度。我们评估了手性效应对2D基底的机械响应和键结构的影响。我们的第一性原理模拟表明，在所有研究的样品应用单轴加载可以改变电子性质的屈曲结构的金属字符。我们的研究为硅烯、锗烯和锡烯的力学性质提供了一个普遍而有用的观点。
2017-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Exploring charge density distribution and electronic properties of hybrid organic-germanium layers
利用第一性原理计算研究了二维锗单层膜（锗烯）上吸附的小分子有机配体的带隙调谐和介电性质。我们发现，这些小基团的吸附保留了最初稳定的独立原始屈曲锗纳米结构。电荷密度和化学键分析表明，配体的化学吸附在锗层。最后，我们证明了裸锗烯和配体吸附锗烯的介电性质具有很大的各向异性。我们的研究结果表明，一个有限的差距打开了一条道路，合理设计的纳米结构与可能的应用在生物传感器和太阳能电池。
2020-06-01 cond-mat.mtrl-sci
A DFT study on the mechanical properties of hydrogenated and fluorinated germanene sheets
采用密度泛函理论研究了纯锗烯、全氢化锗烯、半氢化锗烯、全氟化锗烯和半氟化锗烯的力学性能，包括杨氏模量、体积模量和塑性。此外，电子性质，即平面平均电子差密度，被认为是评估纯锗和吸附锗烯的成键特性。结果表明，吸附作用降低了Ge原子间的电子积累，即减弱了Ge原子间的共价键。这种共价键的削弱导致杨氏模量和体积模量的降低，这是通过总能量与应变的二阶导数计算的。此外，据观察，全氟化锗烯的屈服应变保持不变，单轴载荷下相比，原始结构。双轴加载时锗烯的屈服应变增大，而完全加氢吸附对锗烯的屈服应变有影响。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural and Electronic Properties of Amorphous Silicon and Germanium Monolayers and Nanotubes: A DFT Investigation
本研究借助DFT分子动力学模拟，探究硅、锗的单层非晶碳类似物及对应纳米管的结构与电子特性，发现其能量排序与硅烯、锗烯一致，电子行为覆盖金属到小带隙半导体，且具备合成可行性。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Compounds of Group-IV Nanosheets
用从头算方法研究了硅烯和锗烯的电子结构和电子性质。M-H（M=C，Si，Ge）键长和键能的变化趋势与原子尺寸的变化趋势一致，并与MH_4的键长和键能相当。还获得了硅烯和锗烯的稳定的屈曲构型的能带结构。氢化后，硅烷（间接间隙）和锗烷（直接间隙）都是半导体。
2010-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Group-IV Elements on Graphene, Silicene, Germanene, Stanene: Dumbbell Formation
由周期性哑铃单元构成的硅烯和锗烯衍生物在这些蜂窝结构的多层膜中起着至关重要的作用。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了IV族原子在石墨烯、硅烯、锗烯和锡烯单层蜂窝结构上的哑铃状吸附形成机制和能量学.的结合结构的稳定性进一步证实，通过在高温下进行从头计算分子动力学计算，除了锡烯，这是受吸附原子的吸附后的结构不稳定。根据吸附原子和基底的行数，我们发现了三种类型的结合结构，这些结构导致基底的电子、磁性和光学性质发生显着变化。特别地，Si、Ge和Sn吸附原子吸附在硅烯和锗烯上形成哑铃结构。此外，哑铃结构不仅出现在单层、单原子蜂窝结构上，而且出现在它们的化合物如SiC和SiGe上。我们表明，哑铃结构的迁移的能量势垒是低的，由于原子的协同作用。这使得哑铃在衬底上相当移动，以构建新的单层和多层Si和Ge相。
2014-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermally-driven phase transitions in freestanding low-buckled silicene, germanene, and stanene
本文通过研究硅烯、锗烯和锡烯的热驱动结构相变，揭示了其铁弹性、非晶化及三维晶化行为对自旋轨道耦合带隙和拓扑绝缘体应用前景的影响。
2023-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ab initio analysis of some Ge-based 2D nanomaterials
采用第一性原理计算研究了一组二维锗基化合物GeC、GeN、GeO、GeSi、GeS、GeSe和锗烯的结构、电子和动力学性质.这些系统中的每一个的最稳定的结构被确定后，考虑最可能的配置和执行准确的声子计算。我们介绍了一种新的相锗烯，我们命名为瓦锗烯，这是显着更稳定的比已知的六方锗烯。我们应用现代改进的Becke-Johnson（mBJ）和DFT 1/2计划，以获得一个准确的能带结构为我们选择的二维材料。可以看出，在这组材料中，GeO和GeC表现出大于3eV的最高带隙。此外，我们认为，在对比的六方锗烯的半金属性质，瓷砖锗烯是一个非常好的导体。我们的半导体2D材料的能带边缘与真空水平精确对齐，以解决该系统在水分解和二氧化碳减少方面的潜在光催化应用。在Bethe-Salpeter方法的框架下研究了样品的光学性质，包括介电函数、折射率、反射率和损耗函数。
2020-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of charging and electric field on the properties of silicene and germanene
利用第一性原理密度泛函理论计算，我们表明，裸露的和钛吸附原子吸附单层硅烯和锗烯，这是充电或施加一个垂直的电场的电子和磁性被修改，以获得新的功能。特别地，当受到垂直电场作用时，屈曲原子平面之间的对称性被破坏，从而在狄拉克点处打开间隙。吸附态Ti原子的3d轨道占据随充电或外加电场的变化而变化，从而引起磁矩的显著变化。我们预测，中性硅烯均匀覆盖的Ti原子成为一个半金属在一个特定的覆盖率值，因此允许在一个自旋方向的电子传输，但阻止相反的方向。这些计算的属性，然而，表现出依赖于真空间隔之间的大小的周期性重复的硅烯和锗烯层，如果它们被处理使用平面波基组内的周期性边界条件。我们澄清了这种虚假的依赖性的原因，并表明，它可以通过使用本地轨道基组消除。
2013-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Investigation of the atomic and electronic structures of highly ordered two-dimensional germanium on Au(111)
利用低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜（STM）和光电子能谱学研究了Ge原子沉积在Au（111）表面形成的有序结构。在仔细分析STM图像和LEED图案的基础上，我们提出了一种新的Ge层原子结构的晶胞。芯能级数据表明，在室温下沉积后的退火过程中，一些Ge原子扩散到Au（111）晶体中。这进一步证实了角分辨光电子能谱学测量溅射和退火后剩余的不同量的锗。ARPES研究的结果清楚地排除了文献中将抛物带解释为锗烯狄拉克锥的一部分的解释。
2017-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Composition and Stacking Dependent Topology in Bilayers from the Graphene Family
我们提出了硅烯，锗烯，锡烯双层的第一性原理的组成和结构的调查。由于各个层的交错，几种堆叠模式是可能的，其中大多数对于双层石墨烯是不可用的。这种结构的多样性，结合自旋轨道耦合的存在，揭示了多样性的电子性质，与不同的频带功能，包括轨道杂化和带反转的外观。我们表明，对于特定的情况下，固有的自旋霍尔响应表现出签名的非平凡的电子能带拓扑结构，使这些结构有希望的候选人探测Dirac类物理。
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable giant Berry curvature dipole in silicene, germanene and stanene
该研究结合紧束缚模型、第一性原理计算与对称性分析，证明横向电场和应变可在硅烯、锗烯、锡烯中诱导并电切换巨型 Berry 曲率偶极矩及非线性 Hall 效应。
2023-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two-dimensional germanium islands with Dirac signature on Ag2Ge surface alloy
本研究针对二维狄拉克材料制备难题，在Ag2Ge表面合金上成功制备出具有狄拉克特征的单层锗烯，经光谱测量与理论计算验证了其线性能量色散关系，为相关材料研究与器件应用提供了新途径。
2023-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of Dirac-like bands in the monolayer limit of epitaxial Ge films on Au(111)
在石墨烯中发现狄拉克费米子之后，人们自然会问，是否有可能在其他二维（2D）材料中实现狄拉克费米子。本文报道了用角分辨光电子能谱学在Au（111）衬底上生长的锗锗薄膜中发现的多个类Dirac电子带。通过调节薄膜的厚度，我们能够观察到它们的电子结构的演变时，通过单层极限。我们的发现可能意味着锗烯的合成，锗的二维蜂窝结构，这是一个有前途的平台，探索奇异的拓扑现象，使潜在的应用。
2017-07-14 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of two-dimensional van der Waals heterojunctions
石墨烯和其他二维材料，如硅烯、锗烯、磷烯、六方氮化硼（h-BN）、石墨碳氮化物（g-C3 N4）、石墨氧化锌（g-ZnO）和二硫化钼（MoS 2）等，由于其优异的性能和广泛的应用，近年来引起了人们极大的兴趣。展望这一领域之外，将二维材料的电子结构结合在范德华异质结中也出现了广泛的理论和实验研究，以探索其单一组分之外的一些新特性和潜在应用。本文综述了我们近年来利用密度泛函理论对石墨烯/硅、石墨烯/磷、石墨烯/g-ZnO、石墨烯/MoS 2和g-C3 N4/MoS 2等二维范德华异质结的结构、电子、电学和光学性质的理论研究。我们的理论模拟，设计和计算表明，新的二维范德华异质结提供了一个充满希望的未来的电子，电化学，光伏，光响应和存储器件的实验。
2015-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of Two-Dimensional Stanene
超薄半导体呈现出各种新颖的电子特性。第一个实验实现的二维（2D）材料是石墨烯。寻找具有重元素的二维材料引起了人们对Si、Ge和Sn的关注。通过分子束外延（MBE）生长实现了2D屈曲Si基硅烯1，2。锗基锗烯是通过机械剥离实现的3。锡基锡烯具有独特的性质。锡烯及其衍生物可以是2D拓扑绝缘体（TI），具有由第一原理计算提出的非常大的带隙4，或者可以支持增强的热电性能5，拓扑超导性6和近室温量子反常霍尔（QAH）效应7。在这项工作中，我们第一次报告了一个成功的制造二维锡烯分子束外延。通过扫描隧道显微镜（STM）和角度分辨光电子能谱（ARPES）结合第一性原理计算确定了原子和电子结构。本工作将促进锡烯的实验研究和应用前景的探索。
2015-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomically-thin metallic Si and Ge allotropes with high Fermi velocities
硅和锗是用于制造集成电路的电子器件的公知材料，但是由于它们的半导体性质，它们本身不被认为是用于互连器件的有希望的选择。我们已经发现，Si和Ge原子都可以形成意想不到的金属单层结构，它们分别比广泛研究的半金属硅烯和锗烯更稳定。更重要的是，新发现的Si和Ge的二维同素异形体具有优于石墨烯中狄拉克费米子的费米速度，这表明硅基集成电路中所需的金属线可以由Si原子本身制成，而不会不相容，从而允许全硅基集成电路。
2022-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and quantum anomalous Hall effect in one-side-saturated buckled honeycomb lattices
最近合成的硅烯以及理论上讨论的锗烯是屈曲蜂窝结构的例子。屈曲结构允许人们操纵蜂窝结构的两个底层子晶格之间的不对称性。在这里，以锗烯为原型的屈曲蜂窝晶格，我们探讨通过饱和的化学键一侧的屈曲蜂窝晶格的亚晶格对称性破坏所引起的磁性。结果表明，当一侧化学键分数饱和时，在半填充处总是存在两个窄带。此外，窄带一般支持在哈伯德$U$相互作用的存在下的平带铁磁性。感应磁化强度与饱和分数直接相关，因此可以通过饱和分数控制其大小。最重要的是，我们发现，依赖于饱和分数，基态的一侧饱和锗烯可能成为一个量子反常霍尔（QAH）绝缘体的特征在于陈数为零，为更大的磁化。较小磁化强度的非零陈氏数意味着相关的量子霍尔效应倾向于在高温下存活。我们的研究结果提供了一个潜在的方法，工程扣蜂窝结构成高温QAH绝缘体。
2014-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structural critique of interesting thermal and optical properties of C$_{17}$Ge germagraphene
在这篇文章中，我们报告了一个理论上的尝试，以了解电子结构的参与，在确定的光学和热性能的C $_{17}$锗，一个屈曲的二维材料。该结构被发现是一个直接带隙半导体与低载流子有效质量。我们的研究揭示了自旋轨道耦合对材料能带结构和自旋霍尔电流的影响。选择性高的蓝光到紫外光吸收和与火石玻璃相当的折射率开辟了这种材料用于光电子器件的可能应用性。从电子结构的角度，我们探讨了其具有与传统热电材料相当的较高塞贝克系数和功率因数的原因。除了其窄的带隙之外，C $_{17}$ Ge（$4.361 ~eV$）比石墨烯（$4.390 ~eV$）和锗烯（$4.682 ~eV$）相对更小的功函数确保更容易地从表面去除电子。这种材料被证明是一个很好的替代未来的半导体应用从光学到热器件制度。
2020-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Introduction to the Physics of Silicene and other 2D Materials
这本简明的书为元素二维材料物理学领域的许多新手提供了一个基本的介绍和参考指南。硅烯和相关材料是目前研究最活跃的材料之一，特别是在2012年首次在基底上进行实验合成之后。因此，本入门介绍和评论最关键的发展，硅烯从理论和实验的角度。与此同时，读者被引导通过相关的基础文献的广泛机构。正文从硅烯的简史开始，然后是硅原子与碳原子的键合性质的比较。在这里，建立了一个简单但强大的框架，以帮助读者遵循贯穿本书的概念。书然后提出了原子和电子结构的独立的硅烯，其次是一个帐户的实验实现硅烯的基板。本主题随后进一步发展，讨论硅烯由于与衬底的相互作用而获得的各种重建，以及这些效应如何反映在电子特性中。接下来，这本书检查了哑铃结构，这是理解多层硅烯的生长机制和原子结构的关键。最后但并非最不重要的是，它解决了来自IV族（锗烯、锡烷）、V族（磷烯）和III族（硼氢化物）以及过渡金属二硫属化物和其他组合物的其他元素2D材料中的类似效应，以便提供它们的电子性质的一般比较概述。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Formation of a Te-Ag Honeycomb Alloy: A New Type of Two-Dimensional Material
受石墨烯独特性质的启发，现在文献中的重点是研究各种二维（2D）材料，旨在探索其未来应用的性质。石墨烯的IV族类似物，即，硅烯、锗烯和锡烯近年来已被广泛研究。然而，它们的半金属能带结构阻碍了它们在电子应用中的使用。因此，具有各种尺寸的带隙的二维材料的合成已经吸引了很大的兴趣。在这里，我们报告了一个成功的制备二维Te-Ag二元合金与蜂窝结构。角分辨光电子能谱学（ARPES）结合密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算证实了这种二元合金的形成。半导体性质的ARPES数据进行了验证和直接的间隙约0.7 eV的DFT计算预测。
2019-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the stacking-dependent electronic properties of 2D ultrathin rare-earth metalloxenes family LnX$_2$ (Ln = Eu, Gd, Dy; X = Ge, Si)
本文结合实验与理论方法，系统研究了二维稀土金属氧烯LnX₂的电子性质与磁基态，揭示通过调控X烯堆叠、厚度、元素组成及外电场可有效修饰其能带结构，为自旋电子学应用提供了新思路。
2024-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Structural, Vibrational, and Electronic Behavior of Two GaGeTe Polymorphs under compression
本研究通过实验与理论结合，揭示了GaGeTe两种多型体在高压下的各向异性压缩性、相变行为及电子结构演变，发现其高压相变特征与III-VI半导体相似，并在3 GPa以上因带隙打开失去拓扑特性。
2023-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Group theory for structural analysis and lattice vibrations in phosphorene systems
对与磷烯相关的二维元素体系进行群论分析，包括（i）石墨烯、硅烯、锗烯和锡烯，（ii）对层数的依赖性，（iii）两种堆积排列.从最对称的$D_{6h}^{1}$石墨烯空间群出发，发现结构具有群-子群关系，并且分析其晶格振动的不可约表示使得可以区分不同的同素异形体。该分析可用于研究应变的影响，理解结构相变，表征层数，晶体学取向和非线性现象。
2015-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge magnetism impact on electrical conductance and thermoelectric properties of graphenelike nanoribbons
窄的准二维纳米结构中的边缘态在很大程度上决定了它们的电学、热电和磁学性质。非磁性边缘状态可能经常导致拓扑绝缘体型行为。然而，当锯齿形边缘是磁性的并且时间反演对称性被破坏时，另一种情况出现。在这项工作中，我们报告的电子能带结构修改，电导和热电性能的窄锯齿形纳米带与自发磁化的边缘。基于Kane-Mele- Hubbard紧束缚模型的理论研究表明，对于硅烯、锗烯和锡烯，当能量接近电中性点时，其Seebeck系数和热电功率因子都得到了显著的增强。环周栅压提高了具有反平行磁化锯齿边的基态能带的自旋简并度，使电导显著自旋极化。同时栅电压也影响热电性能。如果声子热导充分降低，上述纳米带的估计室温品质因数可以超过3的值。
2017-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bond relaxation and electronic properties of T type WTe$_2$/MoS$_2$ heterostructure using BOLS BB and BC model
结合键级长度强度和键电荷模型以及拓扑概念，得到了T型WTe $_2$ /MoS $_2$异质结的非键态、成键态和反键态，能带投影方法和电子信息熵是基于密度泛函理论计算分析各种结构电子性质的有效方法.该研究为描述T型异质结的电子性质、计算电子和成键态几率提供了一种新的方法。
2021-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Properties of MoS2/HfO2 Interface: Impact of Interfacial Impurities during Atomic Layer Deposition Growth
采用密度泛函理论（DFT）的从头计算方法，研究了MoS 2/HfO 2界面的原子结构和电子性质.研究了界面氧浓度对MoS 2/HfO 2界面电子结构的影响，以模拟在环境条件下的原子层沉积生长。然后，带偏移和这些接口的热力学稳定性的影响进行了研究，并与现有的相关实验数据进行了比较。这些结果似乎表明，对于良好制备的界面，由于没有界面缺陷态，电子器件性能应该优于其他界面，如III-V/高k。然而，任何未钝化的缺陷，如果存在于氧化物生长过程中，强烈影响随后的界面的电子性质。
2014-02-07 cond-mat.mtrl-sci
The role of functional thiolated molecules on the enhanced electronic transport of interconnected MoS$_2$ nanostructures
分子连接体已经成为通过缺陷功能化来改善溶液处理的层状材料的电子输运性质的有效策略。然而，对功能化有益效果背后的微观机制的详细讨论仍然缺失。在这里，通过基于密度泛函理论的第一性原理计算，我们研究了不同硫醇分子连接体，即苯硫酚，1，4-苯二硫醇，1，2-乙二硫醇和1，3-丙二硫醇官能化后，对相互连接的MoS $_2$模型薄片系统的电子性质的影响。苯-和乙二硫醇桥接相邻的扶手椅型MoS $_2$纳米片的键合导致刚好高于或处于费米能级的电子态，从而形成用于薄片之间的电子传输的分子通道。此外，分子连接剂降低了相邻薄片之间热激活跳跃的势垒，提高了实验中验证的电导率。对这种机制的理解有助于未来开发用于2D电子器件的溶液处理层状材料。
2022-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport modulation on few-layers suspended MoS$_2$ under strain
新传感器、换能器和电子元件的生产可以受益于改变金属-半导体-金属（MSM）器件的电子输运的可能性。2D材料对这些新技术非常有吸引力。这是由压电效应、压阻效应和肖特基势垒调制等现象决定的。特别是，MoS $_2$，以及其他过渡金属二硫属化物（TMD），预计将显示从半导体到金属的应变下的过渡。在这篇文章中，我们提出了测量调制的电子输运的几层MoS $_2$悬挂带在单轴拉伸应变。实验观察到的两个终端IV曲线的变化可以解释在半导体中的带隙关闭。对于3层带，实现了240的最大规格因数。我们还报告的制造过程中，允许施加高应变悬浮的MoS $_2$带，铺平了道路，未来的研究在2D材料的应变效果。
2018-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties and quasi-particle model of monolayer MoSi$_2$N$_4$
通过第一性原理计算和对称性分析相结合的方法，我们对单层MoSi $_2$ N $_4$的电子性质进行了理论研究.自旋-轨道耦合导致能带分裂，而水平镜像对称锁定了沿z方向的自旋极化。此外，我们还建立了一个三带紧束缚模型来描述单层MoSi $_2$ N $_4$的低能准粒子态，该模型可以推广到应变MoSi $_2$ N $_4$及其衍生物.紧束缚模型的计算结果表明，该模型与第一性原理计算的结果吻合得很好，并显示出无阻尼的$\sqrt{q}$依赖的等离激元模式.我们的模型可以扩展到适合于未来的理论和数值研究的低能性能的MoSi $_2$ N $_4$家庭材料。此外，对单层MoSi $_2$ N $_4$电子性质的研究为它在自旋电子学和等离子体学中的应用奠定了基础。
2021-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Strain Modulated Electronic and Optical Properties of Laterally Stitched MoSi2N4/XSi2N4 (X=W, Ti) 2D Heterostructures
International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁顶国际研究中心）；Department of Physics, Riphah International University, Campus Lahore（拉合尔校区里法赫国际大学物理系）；School of Materials Science and Engineering, CAPT, Peking University（北京大学CAPT材料科学与工程学院）；Department of Physics, University of Antwerp（安特卫普大学物理系）
本研究通过第一性原理计算揭示了MoSi2N4/XSi2N4二维异质结构在双轴应变下的电子和光学性质变化，发现应变可调控其带隙特性及光谱响应。
2022-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Hexagonal Boron Nitride Encapsulation on the Electronic Structure of Few-layer MoS$_2$
六方氮化硼（hBN）封装已广泛用于2D材料的电子应用中，以通过保护2D材料免受污染和降解来改善器件性能。通常认为hBN层作为电介质不会影响封装的2D材料的电子结构。在这里，我们研究了少层的MoS $_2$封装在hBN薄片通过使用理论和实验拉曼光谱相结合。我们发现，在封装之后，平面外A PDMATHAMN模式被上移，而平面内E $_{2g}^1$模式被下移。测得的E $_{2g}^1$模式的下移不随MoS $_2$厚度的增加而降低，这可以归因于由hBN封装的典型实验过程引起的双层和三层MoS $_2$中的拉伸应变。我们估算了应变的大小，发现感生应变可以引起少层MoS $_2$导带的K-Q交叉，从而大大改变其作为n型半导体的电子性质。我们的研究表明，应谨慎使用hBN封装，因为它可能会影响封装的少层2D材料的电子特性。
2019-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial Strain-Induced Electronic Properties Alteration of MoS$_2$ Monolayer
该研究利用第一性原理计算揭示单轴应变对 MoS2 单层带隙、轨道态密度及电子跃迁的调控机制。
2022-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Donors, Acceptors, and a Bit of Aromatics: Electronic Interactions of Molecular Adsorbates on hBN and MoS$_2$ Monolayers
为下一代光电应用设计低维有机-无机界面需要深入了解这些系统中电子相互作用的微观机制。在这项工作中，我们提出了一个第一性原理研究的基础上密度泛函理论检查的结构，能量和电子性质的五个分子供体和受体吸附在独立的六方氮化硼（hBN）和二硫化钼（MoS $_2$）单分子膜。所有考虑的异质结构是稳定的，由于分散相互作用的关键贡献，这是最大化的物理吸附的分子在两个基板上的整体平面排列。混合系统的水平对齐取决于组成部分的特征。在hBN上，I型和II型异质结构都可以形成，这取决于前线轨道相对于真空能级的相对能量。另一方面，所有基于MoS $_2$的混合系统都表现出II型能级排列，分子前沿轨道位于半导体的能隙之间。杂化材料的电子结构进一步由界面偶极矩的形成以及有机和无机组分之间的波函数杂化决定。这些结果为设计具有光电子学特性的新型低维杂化材料提供了重要依据。
2022-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of 2{\it H}-stacking bilayer MoS$_2$ measured by terahertz time-domain spectroscopy
本文通过太赫兹时域光谱研究了2H堆叠双层MoS₂在80-280 K下的光电性质，结合理论拟合和DFT计算确定了电子密度、弛豫时间等关键参数，验证了其在扭转电子学应用中的潜力。
2023-04-14 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study of Hybrid Graphene and MoS$_2$ Nanocomposites
结合石墨烯和二硫化钼（MoS $_2$）单层的电子性质，在实验上合成了二维（2D）石墨烯杂化纳米复合材料，以创建优异的电子、电化学、光伏、光响应和存储器件。在这里，第一性原理计算进行调查的电子，电气和光学性能的混合G/MoS $_2$和G/MoS $_2$ /G纳米复合材料。结果表明，弱范德华相互作用在石墨烯和MoS $_2$之间占主导地位，保留了它们的固有电子性质。有趣的是，通过施加垂直于混合G/MoS $_2$和G/MoS $_2$ /G纳米复合材料的电场，石墨烯的可调p型掺杂非常容易实现，因为由于石墨烯的功函数接近MoS $_2$的电子亲和力，电子可以容易地从石墨烯的狄拉克点转移到MoS $_2$的导带。垂直电场可以产生强p型但弱n型的石墨烯掺杂，在混合G/MoS $_2$ /G夹层纳米复合材料中诱导电子空穴对。此外，混合G/MoS $_2$和G/MoS $_2$ /G纳米复合材料的光学性能的改善也被期望具有潜在的光伏和光响应应用。
2014-11-03 cond-mat.mtrl-sci
High pressure effect on structure, electronic structure and thermoelectric properties of MoS$_2$
基于第一性原理密度泛函理论和Boltzmann输运理论，系统研究了高压对2 H-MoS $_2$的结构、电子结构和输运性质的影响.我们的计算表明，在25 GPa左右的结构变化率的各向异性消失，与实验数据一致。可以看到从范德华（vdW）到共价键的转换。同时，从能带结构计算，从半导体到金属的转变发生在25 GPa。我们的运输计算还发现压力增强的电导率和热电优值在很宽的温度范围内的显着值。本研究为利用静水压力提高MoS $_2$及其它过渡金属二硫属化合物的热电性能提供了一条新的途径。
2012-12-14 cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional electronic instabilities at the edges of $MoS_2$
在半导体二维过渡金属二硫族化物（TMDC）的锯齿形边缘处出现的一维金属态源于这些材料中的本征电极化的强度，其对于D $_{3h}$对称性是拓扑不变量。这些1D状态容易受到电子和结构扰动的影响，这些扰动会使边缘的周期增加三倍。本文利用第一性原理密度泛函理论研究了{ \MS }锯齿形边缘可能存在的自旋密度波和电荷密度波。根据边缘的详细结构和终止，我们观察到组合SDW/CDW或纯CDW，以及结构扭曲。在所有情况下，驱动力是在边缘处的带隙的打开。该分析应适用于与$MoS_2$具有相同基本结构的所有VI组TMDC。
2020-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Isostructural electronic transition in MoS$_2$ probed by solid-state high harmonic generation spectroscopy
该研究将固态高次谐波产生光谱应用于金刚石对顶砧内，探测高压下2H-MoS₂的等结构电子跃迁，验证了其作为高压电子跃迁灵敏探针的潜力。
2025-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of MoSe$_2$ nanowrinkles
基于密度泛函理论的第一性原理研究揭示了MoSe$_2$纳米褶皱的电子结构由曲率而非应变主导，并指出其在光电器件中具有优异的应用前景。
2024-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain tuned electronic structures and power factor in Janus Transition Metal Dichalchogenide monolayers
利用应变工程技术对过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的物理性质进行调控的研究最为广泛，最近又合成了Janus TMD单分子膜MoSSe。本文采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法，系统地研究了Janus TMD MXY（M = Mo或W，X/Y = S，Se或Te）单分子膜的电子结构和输运性质与双轴应变的关系.研究发现，SOC对p型MoSSe、WSSe、n型WSTe、p型MoSeTe和WSeTe的功率因数有显著的不利影响，而对n型MoSSe、MoSTe、p型WSTe和n型MoSeTe的功率因数的影响可以忽略不计。这些可以通过考虑SOC对其价带和导带的影响来理解。当应变由压应变变为拉应变时，六种单层膜的能带隙都是先增大后减小。研究发现，应变可以通过改变价带极值（VBE）或导带极值（CBE）的数目和相对位置来调节价带和导带的带会聚强度，从而对它们的电子输运性质产生重要影响。通过施加适当的压应变或拉应变，可以通过应变诱导带收敛来提高n型或p型Seebeck系数，从而提高功率因数。本文的工作进一步丰富了新型TMD单分子膜的电子结构和输运性质与应变关系的研究，并激发了进一步的实验工作。
2018-03-12 cond-mat.mtrl-sci
The role of stacking on the electronic structure of MoSe2 at small twist angles
本文研究了小扭转角下AA和AB堆叠对MoSe2电子结构的影响，发现扭转后基本恢复未扭转低能结构且出现平带，并通过实空间局域化分析揭示了平带起源及数量对扭转角的依赖。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Substrate Effects on Spin Relaxation in Two-Dimensional Dirac Materials with Strong Spin-Orbit Coupling
了解二维材料中衬底对自旋动力学和弛豫的影响对于自旋电子学和量子信息应用具有重要意义。然而，决定衬底对自旋弛豫的影响的关键因素，特别是对于具有强自旋轨道耦合的材料，还没有得到很好的理解。在这里，我们进行了第一性原理实时密度矩阵动力学模拟与自旋轨道耦合（SOC）和电子-声子和电子-杂质散射的量子描述的支持/独立锗烯，一个原型强SOC二维狄拉克材料的自旋寿命。我们发现，不同的衬底上的自旋寿命的影响可以令人惊讶地不同的两个数量级。我们发现，衬底效应对$τ_s$是密切相关的SOC场各向异性，改变自旋翻转散射矩阵元素的衬底诱导的修改。我们提出了一个新的电子量，称为自旋翻转角$θ^{\uparrow\downarrow}$，来表征谷间自旋翻转散射引起的自旋弛豫。我们发现自旋弛豫速率与$\mathrm{sin}^{2}\left(θ^{\uparrow\downarrow}/2\right)$的平均值近似成正比，可以作为控制自旋弛豫的指导参数。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Real-space mapping of electronic orbitals
电子态决定了大多数材料的性质，包括化学键、导电性和导热性，以及光学和磁性。然而，在实验上，它们大多仍然难以捉摸。在这里，我们报告的实空间映射的p和d状态之间的选择转换在块状金红石（TiO 2）的pngström尺度上使用电子能量损失谱（EELS），揭示原子之间的单个键的信息。一方面，这使得实验验证理论预测的电子状态。另一方面，它为直接研究处于当前数值模拟能力极限的条件下的电子状态铺平了道路，例如，缺陷、界面和量子点处的电子态。
2016-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Impact of intrinsic and extrinsic imperfections on the electronic and optical properties of MoS2
来自晶格缺陷、衬底和环境的内在和外在无序对局部电子结构具有强烈的影响，因此对由强库仑相互作用确定的原子薄过渡金属二硫属化物的光学性质具有强烈的影响。在这里，我们研究的作用的衬底材料和固有缺陷的单层MoS2晶体SiO2和hBN衬底上使用扫描隧道光谱，扫描隧道显微镜，光吸收，低温光致发光测量的组合。我们发现，不同的衬底显着影响的光学性质和附近的导带边观察到的隧道谱的局域态密度。虽然SiO2衬底诱导大的背景掺杂与电子和大量的带尾状态附近的导带边缘的MoS2，这样的状态以及高掺杂密度是不存在的使用高品质的hBN衬底。通过占基板的影响，我们得到一个准粒子的差距，这是在良好的协议与光学吸收光谱，我们推导出激子的结合能约为480毫电子伏。我们确定了几个内在的晶格缺陷是无处不在的二硫化钼，但我们发现，在hBN基板上，这些缺陷的影响似乎是钝化。我们的结论是衬底的选择控制的影响，内在的缺陷和外在的障碍，从而电子和光学性质的二硫化钼。衬底诱导的无序和缺陷对MoS2电子和光学性质的相关性有助于深入理解衬底对二维材料性能的作用，并将有助于进一步改善基于二维材料的量子纳米系统的性能。
2019-05-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the impact of As doping on the structural and electronic properties of MoS$_2$ monolayer
Echahid Cheick Larbi Tebessi University（埃查希德·谢赫·拉里·特贝西大学）
通过DFT计算研究As掺杂及空位对MoS₂单层电子性质的影响，发现缺陷引入中隙态，As掺杂可调控p/n型行为，在光催化、光伏和FET中有应用潜力。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced interlayer interactions in Ni-doped MoS$_2$, and structural and electronic signatures of doping site
MoS $_2$的晶体结构在平面内具有强共价键，在平面外具有弱范德华相互作用，这引起了诸如固体润滑、光电子学和催化等应用的有趣特性，这可以通过过渡金属掺杂来增强。然而，改善的机制，甚至掺杂材料的结构可能是不清楚的，我们解决与理论计算。在我们以前的工作上Ni掺杂的散装2 H相的基础上，现在我们比较多型体（1H单层和3R散装），以确定有利的网站Ni和掺杂对结构，电子性质和层的解离能的影响。最有利的嵌入/吸附原子的网站是四面体嵌入3R（如2 H）和Mo-顶部的1H。相对能量表明，Mo或S的取代可能导致2 H到3R的相变。我们发现的结构和电子特性，可用于识别掺杂位点，包括金属行为的Mo取代的3R和2 H，和间隙状态的Mo和S取代的1H，这可能有有趣的光电应用。我们观察到一个大的增强层间相互作用的Ni掺杂的MoS $_2$，与其他过渡金属的效果相反。对于润滑应用，这种增加的层离解能可能是低磨损的机制。我们系统的研究表明，掺杂浓度的影响，我们推断到低掺杂的限制。这项工作提供了深入了解以前不清楚的结构Ni掺杂的MoS $_2$，以及如何可以通过实验检测，掺杂的单层和散装系统的能量和结构的关系，掺杂下的电子性质，以及掺杂对层间相互作用的影响。
2021-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Impact of electron-phonon interaction on the electronic structure of interfaces between organic molecules and a MoS$_2$ monolayer
本文通过第一性原理计算研究MoS$_2$与芘、吡啶单层界面的电子-声子相互作用，发现带隙重整化约80 meV，并揭示分子振动卫星峰的不同分子/杂化特征。
2025-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of O-doping or N-vacancy on the structural, electronic and magnetic properties of MoSi2N4 monolayer
本文采用第一性原理计算研究了四种缺陷（ONout，ONin，VNout和VNin）对MoSi_2N_4单层膜结构、电学和磁学性质的影响。计算结果表明，这四种缺陷都导致了O掺杂或N空位周围的结构畸变，从而改变了晶格常数和单层高度h.具体地，ONout或ONin增加晶格参数，但VNout或VNin相反。ONout或VNout增加单层高度，而ONin或VNin的高度降低。这四种缺陷对MoSi_2N_4单层膜的电子性质都有重要影响，它们都能引起MoSi_2N_4从半导体到金属的转变。ONin或VNin在MoSi_2N_4单层中从非磁性到亚铁磁性的转变中起着至关重要的作用。随后研究了双轴应变对两个具有ONin和VNin的系统的磁性能的影响。结果表明，当应变从-3%增加到10%和从-9%增加到10%时，ONin和VNin两个系统的总磁矩对双轴应变的敏感性降低，而Mo原子上的局部磁矩则增加.此外，亚铁磁态和顺磁态之间的磁相变被发现发生在约-4%应变和范围从-10%到-9%的范围内的两个系统与ONin和VNin，分别。该研究可为MoSi 2 N4单层在自旋电子和磁性材料中的应用提供指导。
2020-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of two-dimensional crystals from ab-initio theory
我们报告从头计算的二维系统的二硫化钼2和NbSe 2，最近合成。我们发现二维MoS $_2$是一种半导体，其带隙与三维类似物的带隙相当接近，而NbSe $_2$是一种金属，与该化合物的三维类似物类似。我们进一步计算了Si和Ge的二维六方（类石墨烯）晶格的电子结构，并与石墨烯的电子结构进行了比较。据发现，与狄拉克锥相关的性质不会出现在二维六方锗的情况下，这是金属的，相反，二维六方硅，其具有与石墨烯非常相似的电子结构，使它们可能是等效的。
2009-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Low Temperature Nanoscale Electronic Transport on the MoS_2 surface
在低温（30 K）和超高真空条件下，用双探针法测量了二硫化钼（MoS_2）表面的电子输运。两个扫描隧道显微镜针尖被精确地定位在隧道接触中以测量表面电流-电压特性。尖端之间的间隔可控地变化，并使用高分辨率扫描电子显微镜测量。在探针间距为50 nm时测得MoS_2表面的电子能隙（E_S）为1.4eV。此外，在电子间隙外测量的双探针电阻显示出具有双探针分离的2D样行为。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of the MoS2-WS2 heterojunction
我们研究了由两个单层的二硫化钼和WS 2的异质结的电子结构。我们的第一性原理密度泛函计算表明，与均匀双层不同，异质结具有光学活性带隙，小于MoS 2和WS 2单层。我们发现，最大价和最小导带的光学活性态被定位在相对的单分子膜上，从而最低能量的电子-空穴对在空间上是分离的。我们的研究结果描绘了MoS 2-WS 2双层作为原子级薄的二维半导体异质结构的带隙工程的原型例子。
2013-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
