Unexpected phonon-transport properties of stanene among 2D group-IV materials from \textit{ab initio}
有人认为，锡烯具有最低的晶格热导率之间的2D第IV族材料，因为最大的原子质量，最弱的原子间键合，和增强的ZA声子散射由于打破了面外对称选择规则。然而，我们发现，虽然石墨烯，硅烯和锗烯的晶格热导率$κ$随着德拜温度的降低而单调降低，但在锡烯中观察到意外的较高的$κ$。通过在二维材料中实施所有的不变性条件，并且包括Ge $3d$和Sn $4d$电子分别作为锗烯和锡烯的价电子，这些材料中的晶格动力学被准确地描述。一个大的声光间隙和聚束的声学声子分支显着减少声子散射锡烯，导致更高的热导率比锗烯。声光带隙的振动起源可以归因于屈曲结构。有趣的是，一个屈曲的系统有两个竞争的影响声子输运：对称性选择规则的破坏导致降低热导率，并在增强的热导率的声光间隙的扩大的结果。研究了热导率的尺寸依赖性。在纳米带中，硅烯、锗烯和锡烯的$κ$对尺寸效应不太敏感，这是由于它们的本征声子平均自由程短。这项工作揭示了声子输运的性质在屈曲的二维材料。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall 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
Quantum thermal transport in stanene
通过非平衡格林函数模拟和解析表达式，研究了锡烯的量子热导。我们发现，由于锡烯中狄拉克费米子的存在，电子热导与电导的比值成为一个依赖于化学势的量，违反了Wiedemann-Franz定律.这一发现适用于任何具有无质量狄拉克费米子的二维（2D）材料。与石墨烯中可忽略的电子贡献形成强烈对比，令人惊讶的是，锡烯中的电子和声子携带相当的热流。锡烯的不寻常行为拓宽了我们对二维材料量子热输运的认识。
2016-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial binding and strain effects of monolayer stanene on the Al$_{2}$O$_{3}$(0001) surface
锡烯是锡的二维单层结构，由于其大的自旋-轨道相互作用，被预测为二维拓扑绝缘体。然而，一个明确的实验证明的锡烯的拓扑非平凡的性质已经逃避观察，部分原因是因为难以选择一个基板上的锡烯将保持拓扑非平凡的。在本文中，我们提出了第一性原理密度泛函理论（DFT）计算的外延单层锡烯生长在（0001）表面的氧化铝，Al $_{2}$ O $_{3}$，以及独立的装饰锡烯下的应变。通过描述单层锡烯如何与氧化铝结合的能量学和性质，我们展示了单层相干应变和外延到衬底的强大能量驱动。通过分析应变锡烯的电子结构，发现它是Al $_{2}$ O $_{3}$上的量子自旋霍尔绝缘体。我们还描述了\emph{in situ}氟装饰上的绑定锡烯单层，包括其潜在的机械剥离的效果。
2022-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer Topological Insulators: Silicene, Germanene and Stanene
本文报道了单层拓扑绝缘体的理论研究进展，包括硅烯、锗烯和锡烯，它们分别是硅、锗和锡的单层蜂窝结构。由于自旋轨道相互作用，它们表现出自然界中的量子自旋霍尔效应。通过施加垂直电场可以调节带隙，从而引起拓扑相变。我们还分析了一般蜂窝系统的拓扑性质以及拓扑绝缘体的分类。明确地确定了蜂窝体系中拓扑绝缘体和超导体的相图。我们还研究了拓扑电子学，包括拓扑场效应晶体管，拓扑基尔霍夫定律和拓扑自旋谷电子学。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Possibility of Realizing Quantum Spin Hall Effect at Room Temperature in Stanene/Al2O3(0001)
二维量子自旋霍尔（QSH）绝缘体具有合理的宽带隙是必不可少的各种创新技术的发展。通过系统的密度泛函计算和紧束缚模拟，我们发现锡烯在α-Al 2 O3表面上可能在Γ点处具有相当大的拓扑非平凡带隙（~0.25 eV）.此外，锡烯原子键合到衬底上，但与衬底电子解耦，在很大程度上提供高结构稳定性和隔离的QSH状态。基本的物理机制是相当普遍的，这一发现可能会导致打开一个新的前景，探索QSH绝缘体的室温器件应用。
2017-01-26 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
Stanene: Atomically Thick Free-standing Layer of 2D Hexagonal Tin
二维（2D）层状材料最近获得了新的兴趣，由于其奇异的电子性能以及高比表面积。在传感、催化、能量存储、保护涂层和电致变色中利用这些特性的前景已经见证了对这些复杂的2D材料的探索的范式转变。石墨烯（1）是这些基本2D材料中的第一种，其示例性性能在研究替代2D材料的过程中引发了失控效应。尽管石墨烯具有可调的奇异电子性质（2），但自旋-轨道（SO）耦合较弱（3），限制了其作为自旋过滤器、拓扑绝缘体等的应用。拓扑绝缘体通过其本身的性质迫使电子以非常高的速度在表面上行进，从而在电子和光子器件中找到有用的应用。使用第一性原理计算对IV族元素的探索揭示了SO耦合随着蜂窝晶格中基础原子的原子量而增加（4）。锡是该系列中最重的元素之一，具有强的自旋轨道耦合，使其成为室温拓扑绝缘体的有希望的应用者。因此，迫切需要在后石墨烯时代发现新的2D材料以克服其不足。我们合成并研究了二维材料中的光学跃迁，称为少层锡烯（FLS）。这些类似于少层石墨烯，可以通过在石墨烯晶格上用锡取代碳原子来可视化。我们已经能够合成从单原子层到几个原子层的独立锡烯，并使用紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱和光致发光光谱对其进行光学表征。用第一性原理计算解释了实验结果。
2015-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Selected graphenelike zigzag nanoribbons with chemically functionalized edges: Implications for electronic and magnetic properties
众所周知，存在广泛种类的准二维类石墨烯纳米材料，其在许多方面可以优于石墨烯。因此，除了石墨烯之外，注意力还集中在锡烯（弯曲的蜂窝结构）和磷烯（褶皱的蜂窝结构）上。它示出，根据掺杂，这些材料可以具有磁有序的边缘。磁相位的计算图说明，一方面，石墨烯和锡烯的n型掺杂的窄锯齿形纳米带在边缘之间具有反铁磁性对齐的磁矩。然而，另一方面，在磷烯纳米带的情况下，对于p型掺杂，Z字形边缘可以具有铁磁性对齐的磁矩。边缘磁性严重影响纳米带的输运性质，并且如果充分控制，可以使它们对自旋电子学有吸引力。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric control of the edge magnetization in zigzag stanene nanoribbon
在低维结构中操纵电子和空穴的自旋态以实现电子学和自旋电子学的应用，一直是人们极大的兴趣。利用第一性原理计算研究了锯齿形锡烯纳米带的边缘磁耦合和各向异性。考虑到相当大的自旋轨道耦合和铁磁性在每个边缘，锯齿形锡烯纳米粒子是绝缘的，其带隙取决于边缘间的磁耦合和磁化方向。特别是对于具有面外反铁磁耦合的纳米晶边缘，边缘态出现两个非简并谷，且自旋简并度可通过横向电场调节，充分发挥了自旋和谷的自由度.更重要的是，磁序和各向异性都可以通过电子和空穴掺杂来选择性地控制，这表明了容易获得的栅极诱导的磁性调制。这些有趣的特性为设计基于电子和磁电耦合多自由度的节能器件提供了一条实用的途径。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Tunnelling Characteristics of Stone-Wales Defects in Monolayers of Sn and Group-V Elements
在多层膜的合成和加工过程中，常常会形成拓扑缺陷，从而严重影响其电子性能。在本文中，我们调查的作用，斯通-威尔士（SW）缺陷在修改的电子性质的单分子膜的Sn和V族元素。计算结果发现锡烯（Sn原子单层）的电子性质强烈依赖于SW缺陷的浓度，当缺陷浓度为2.2 x 10^13 cm^-2时，有缺陷的锡烯的带隙几乎为零（约0.03 eV），当缺陷浓度为3.7 x 10^13 cm^-2时，带隙最大为0.2 eV。相反，SW-缺陷出现诱导导电状态的半导体单层的V族元素。这些导电状态作为电子隧穿的通道，和计算的隧穿特性示出了最高的微分电导的负偏压与不对称的电流-电压特性。在另一方面，最高的微分电导被发现的正偏锡烯。锡烯和V族元素单分子膜的STM形貌模拟图像显示出明显不同的横截面和距离-高度轮廓特征，这些特征可以作为实验中识别IV族和V族元素单分子膜中拓扑缺陷的指纹。
2017-07-10 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculations of electric-field-driven topological phase transitions in silicene, germanene and stanene
Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo（巴尔塞罗研究所，门多萨国立大学）
本文通过第一性原理计算，结合DFT和万尼尔函数，精确预测硅烯和锗烯的临界电场，显著改进拓扑相变边界的定量预测。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal Optical Response in Topological Phase Transitions in the Graphene Family
我们调查交错的二维材料的石墨烯家族，包括硅烯，锗烯，锡烯的电磁响应，因为它们是通过各种拓扑相变使用外部场驱动。利用Kubo形式，我们计算了它们的光电导率张量，考虑到电磁激发的频率和波矢，并研究了它在材料的全电子相图上的行为。我们还考虑了石墨烯家族中的等离子体激元激发，发现光学响应中的非局域性会影响各个相的等离子体激元色散谱。电导率分量的表达式对于整个石墨烯家族都是有效的，并且可以容易地被其他人使用。
2017-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Electron Transport in Thin Copper Films via Atomic-Layer Materials Capping
采用基于密度泛函理论和非平衡格林函数的第一性原理计算，研究了表面终止对纳米铜片电子输运性质的影响.以理想的、干净的（111）表面和氧化的表面作为基线，我们探索了用石墨烯、六方硝酸硼、二硫化钼和锡烯覆盖平板的效果。与理想表面相比，表面氧化物抑制弹道电导的因子为10。用石墨烯覆盖理想的铜表面略微增加电导，但MoS $_2$和锡烯由于在界面处的更强的相互作用而具有相反的效果。有趣的是，我们发现用石墨烯或MoS $_2$覆盖原子级粗糙的铜表面，由于减少了散射，每单位长度的电阻分别降低了20%和13%。在这项工作中提出的结果表明，二维材料可以用作超薄内衬金属互连技术，而不会增加互连线电阻率显着。
2018-05-03 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
On the Optical Properties of Excitons in Buckled 2D Materials in an External Electric Field
我们研究了三烯：硅烯、锗烯和锡烯的单层和双层异质结构中直接激子和间接激子的结合能和光学性质。研究表明，外加电场可以通过改变载流子的有效质量来调节激子的本征能量和光学性质。直接激子采用Rytova-Keldysh（RK）势，间接激子采用RK势和库仑势，求解了激子约化质量依赖于场的薛定谔方程.结果表明，对于间接激子，相互作用势的选择会导致本征能量在大电场下的巨大差异，即使在小电场下也会有显著差异。此外，我们的计算表明，材料参数的选择有显着的直接和间接激子的结合能和光学性质的影响。这些计算有助于快速增长的机构的研究激子和光学性质的这类新的二维半导体。
2018-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant periodic pseudo-magnetic fields in strained kagome magnet FeSn epitaxial films on SrTiO$_3$(111) substrate
量子材料，特别是具有线性色散带的狄拉克材料，可以通过导致强烈调制其电子性质的伪磁场的应变诱导的晶格畸变来有效地调谐。在这里，我们通过分子束外延在SrTiO $_3$（111）衬底上生长由交替堆叠的Sn $_2$蜂窝（锡烯）和Fe $_3$ Sn kagome层组成的可果梅磁体FeSn膜。使用扫描隧道显微镜/光谱，我们表明，锡蜂窝层可以周期性地变形的外延应变膜厚度低于10 nm，导致微分电导峰与朗道产生的伪磁场大于1000 T的水平一致。我们的研究结果表明，应变工程的拓扑磁体在纳米尺度上的电子特性的可行性。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Bismuthylene Monolayer: A Promising Quantum Spin Hall Insulator with Large Band Gaps
通过第一性原理计算，我们预测了一种新的二维量子SH绝缘体存在于铋单层的多孔同素异形体铋乙烯中，并通过声子谱和分子动力学模拟证实了其动力学稳定性.电子结构的分析表明，它是一个自然的QSH态，在Γ点处的能隙高达0.29 eV，比弯曲态（0.2 eV）和平坦态（0.2 eV）的铋、Bi_4 Br_4（0.18 eV）以及锡烯（0.1 eV）都要大，在能量上也比这些体系更稳定。有趣的是，在约6 - 5%的应变和高达0.8 eV/cm的电场下，铋乙烯具有可调带隙和非平凡带拓扑。此外，我们还建立了紧束缚模型来解释自旋轨道耦合引起的能带拓扑结构背后的低能物理。我们还提出了一个量子阱bismuthylene之间的两个BN片，并揭示了这种结构仍然具有相当大的带隙拓扑非平凡。这一发现为新一代无耗散电子学和自旋电子学器件提供了一个可行的平台。
2016-07-14 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
Unfolding optical transition weights of impurity materials for first-principles LCAO electronic structure calculations
将Kubo-Greenwood公式与展开方法相结合，建立了一种分析光学跃迁的方法，构造了一个具有光学跃迁权重的展开电子能带结构，从而研究了杂质、空位和结构畸变等缺陷对光学跃迁的影响.基于Kubo-Greenwood公式，我们首先基于使用原子轨道的线性组合的第一性原理电子结构计算来计算频率依赖的光学电导率。利用原子轨道基组，在对所有$k$点和带求和之前，可以将频率相关的光学电导率追溯到它们的各个分量。结果，材料的光学跃迁权重可以放在展开的电子能带结构上，以显示在不同的$k$点和带处的贡献。这种方法特别适用于研究由于材料中杂质的存在而导致的光学跃迁中对称性破缺的影响。作为示范，在电子能带结构中示出了单层Si掺杂石墨烯的分解的光学跃迁权重。
2020-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical spectra in a diluted magnetic semiconductor multilayer
利用相干势近似和紧束缚模型研究了顺磁温度下半导体合金多层膜中磁性杂质随浓度$x$的随机分布效应。计算了磁性离子上载流子自旋和局域自旋矩之间的弱交换作用和强交换作用下电子态和光吸收谱随$x$的变化。我们发现，由于量子尺寸效应，态密度和光吸收具有很强的层依赖性。由于磁性离子的自旋涨落使电子光谱和光学光谱展宽，在强交换作用的情况下，两个光谱中都出现了能隙。此外，内层在系统的光吸收中显示出更高的贡献。研究结果对磁光器件在顺磁温度下的应用有一定的参考价值。
2012-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of beryllium chalcogenides/silicon heterostructures
我们用半经验$sp^{3}s^{*}$紧束缚方法计算了Si/BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$异质结的电子和光学性质。紧束缚参数和能带弯曲的BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$被认为是通过最近的高度失配的半导体合金模型。能带弯曲和导带偏移的测量导致Si/BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$的II型异质结构，导带最小值在Si层中，价带最大值在BeSe $_{0.41}$ Te $_{0.59}$层中。研究了不同（Si）$_{2})_{n }$ /（BeSe）$_{0.41}$ Te $_{0.59})_{m}$ [001]超晶格的电子结构和光学性质。在体硅的带隙内发现了两个界面态带。我们的计算表明，光学边缘低于体硅的基本带隙和过渡是光学允许的。
2006-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Modulation of Electronic and Optical Properties in GaN Bilayers by Interlayer Sliding
本研究基于第一性原理计算，系统分析了GaN双层结构在层间滑移过程中的电子能带与光吸收谱的动态演化，为纳米光电器件的性质调控提供了重要见解。
2025-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical, and thermodynamic properties of borophene from first-principle calculations
二维硼片（boron sheet）是近年来在单晶Ag衬底上成功生长的一种新型二维材料。本文通过第一性原理计算研究了硼化物的电子结构和成键特性。硼化物的能带结构显示出高度各向异性的金属行为。所获得的硼化物的光学性质也表现出很强的各向异性。硼化物的高光学透明度和高导电性的组合使其成为未来设计用于光致发光的透明导体的有希望的候选者。最后，基于声子性质研究了体系的热力学性质。
2016-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principle calculations of phononic, electronic and optical properties of monolayer arsenene and antimonene allotropes
最近，在三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_3$和Sb $_2$ Te $_3$上成功地生长了一种稳定的单层锑，其具有弯曲的蜂窝结构，称为锑烯，显示出半导体性质。通过第一性原理计算，系统地研究了单层砷烯/锑烯同素异形体$α-$和$β-$的声子、电子和光学性质.通过考虑声子色散，我们研究了这四种材料的动力学稳定性。计算结果表明，单层$α-$ As/Sb具有直接带隙，单层$β-$ As/Sb具有间接带隙，$α-$ Sb具有明显的吸收，可作为一种宽饱和吸收体.
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning of the electronic and optical properties of single layer black phosphorus by strain
利用第一性原理计算，我们发现单层黑磷（BP）的电子和光学性质强烈地依赖于外加应变。由于BP的原子结构具有很强的各向异性，其电导率和光学响应对外加应变的大小和方向都很敏感。我们发现，包括许多机构的影响是必不可少的单层BP的电子性质的正确描述，例如，而无应变BP的电子间隙被发现是0.90 eV通过使用半局部泛函，它成为2.31 eV时，考虑到多体效应内的G 0 W 0计划。施加的拉伸应变被证明显着增强电子输运沿锯齿形方向的BP。此外，双轴应变能够将单层BP的光学带隙从0.38eV（在-8%应变下）调谐到2.07eV（在5.5%应变下）。激子结合能对施加的应变的大小也很敏感。发现对于-8%的压缩双轴应变，其为0.40 eV，并且对于4%的拉伸应变，其变为0.83 eV。我们的计算表明，BP的光学响应可以显着调整使用应变工程，这似乎是一个很有前途的方式来设计新的光伏器件，捕捉广泛的太阳光谱。
2014-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical, vibrational and thermodynamic properties of phaBN structure: a first principles study
2015年，一种新的二维（2D）碳同素异形体，称为phagraphene，被理论上提出。基于这种结构，我们在这里提出了一种新的氮化硼结构称为phaBN。它由三种类型的环组成：五边形，六边形和七边形。我们采用密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理计算研究了phaBN的电子、光学、振动和热力学性质。我们的计算显示，phaBN具有2.739 eV的能隙，这几乎是六方氮化硼（h-BN）的能隙的一半，因此是半导体材料。通过光学、振动和热力学性质，可以分别观察到吸收区间、结构的稳定性及其形成过程。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical and thermal properties of highly stretchable 2D carbon Ene-yne graphyne
近年来，一种新型的碳基二维（2D）材料，即所谓的“碳烯炔”（CEY）被成功合成。在这项工作中，我们研究这种新型材料的电子，光学和热性能。我们通过密度泛函理论（DFT）计算研究了CEY的伸缩性。利用PBE和HSE 06泛函，以及G $_0$ W $_0$方法和Bethe-Salpeter方程，系统地研究了二维CEY的电子和光学性质.特别是，我们研究了单轴和双轴应变下的带隙和光学性质的变化。从头算分子动力学模拟证实了CEY在1500 K的温度下是稳定的。利用非平衡分子动力学模拟，预测CEY的热导率是各向异性的，比石墨烯的热导率小三个数量级。我们发现，在可见光范围内，高应变水平下的光学电导率大于石墨烯。这种光学电导率的增强可以允许CEY用于光电池。此外，CEY显示出对于x-和y-偏振光的各向异性光学响应，其可以适合作为光学线性偏振器。本调查提供的全面的洞察力应该作为一个指南，可能的应用CEY在纳米器件。
2017-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent electronic transport through graphene constrictions: sub-wavelength regime and optical analogies
石墨烯的二维性质与今天的光刻相结合，可以实现比狄拉克电子波长更小的纳米电子器件。在这里，我们表明，在这些石墨烯亚波长纳米器件的电子量子输运性质提出了深刻的类比与经典现象的亚波长光学。通过引入电子衍射势垒的概念来表示收缩效应，我们可以很容易地描述丰富的纳米器件中丰富的输运物理：从石墨烯狭缝中的Bethe和Kirchhoff衍射，到纳米带中的Fabry-Perot干涉振荡。同样的概念也适用于石墨烯量子点，并为这些系统的最新实验提供了新的启示。
2008-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures and optical properties of realistic transition metal dichalcogenide heterostructures from first principles
我们从第一性原理计算的电子结构和光学性质的过渡金属二硫属化物（TMD）的双层异质结构组成的二硫化钼层夹着WS 2，MoSe 2，MoTe 2，BN，或石墨烯片。与以前的工作相反，系统的构造方式，即组成无公度单层的无应变晶格常数被保留。我们发现在所有的TMD/TMD异质结构中，Γ-点态之间都存在强相互作用，这种相互作用可以导致间接带隙。另一方面，在K点附近的状态保持在单层中。当TMD与BN或石墨烯层配对时，Γ点周围的相互作用可以忽略不计，并且电子结构类似于两个独立的单层。对MoS 2/WS 2系统的光学性质的计算表明，即使当价带和导带边缘位于不同的层中时，光学跃迁的混合也是最小的，并且单层的光学特性在很大程度上保留在这些异质结构中。层间跃迁的强度被发现是可以忽略不计的小，一个令人沮丧的结果工程的TMD的光学间隙的异质结构。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of InAs(110)
用半经验紧束缚方法研究了解理InAs（110）表面的电子和光学性质。我们描述和讨论的表面电子态的电子特性，我们比较与其他理论方法，并与实验观察。我们计算了表面电子能带结构和反射各向异性谱，并从表面电子态和原子结构两个方面进行了描述和讨论。
2003-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation on electronic properties of topological materials: Optical excitations in Moebius conjugated polymers
从理论上研究了Moebius共轭聚合物的电子结构和光激发。考虑到长程库仑相互作用的激子效应，将周期性边界条件和Moebius边界条件应用于聚对苯撑的紧束缚模型。我们首先讨论了低聚物与几个结构单元是更有效的比聚合物，为了测量离散波数的影响，从那些周期性边界的Moebius边界移动。接下来，报道了光学吸收光谱的计算。垂直于聚合物轴的电场的光吸收的某些分量与平行于聚合物轴的电场的吸收光谱混合。因此，光的电场的偏振依赖性可以检测共轭聚合物是否具有Moebius边界。
2004-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Electronic Structure and Optical Properties of the Lonsdaleite Phase of Si, Ge and diamond
晶体半导体可以以不同的多型相存在，具有显著不同的电子和光学性质。本文计算了金刚石、硅和锗在六方金刚石相中的电子结构和光学性质。我们使用的是基于可转移模型势的经验赝势方法，包括自旋-轨道相互作用。我们得到的能带结构，态密度和复介电函数计算的偶极子近似光偏振垂直和平行于晶体的c轴。我们发现强偏振相关的光学各向异性。给出了色散关系的简单解析表达式。我们发现，在lonsdaleite相，金刚石和Si仍然是间接带隙半导体，而Ge被转化为直接带隙半导体具有显着较小的带隙。
2012-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin-resolved Visible Optical Spectra and Electronic Characteristics of Defect-mediated Hexagonal Boron Nitride Monolayer
缺陷介导的六方氮化硼（hBN）超晶胞具有可见光谱和电子特性。hBN超晶胞中的缺陷包括原子空位、反位、反位空位以及外来原子对硼或氮的取代。具有VB、CB和NB-VN的hBN超晶胞具有跨费米能级的高电子态密度，这表明高导电电子特性。含原子空位、反位空位、杂质原子取代硼或氮等缺陷的hBN具有明显的自旋分辨光学和电子学特性，而含硼和氮反位缺陷的hBN不具有自旋分辨光学特性。带正电荷缺陷的hBN在较长的光谱区域具有主导的光学和电子特性。
2019-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling and crystal-field splitting in the electronic and optical properties of nitride quantum dots with a wurtzite crystal structure
本文提出了一个计算纤锌矿半导体量子点电子和光学性质的$sp^3$紧束缚模型。紧束缚模型考虑了应变、压电性、自旋轨道耦合和晶场分裂。激子吸收光谱的计算使用组态相互作用计划。我们研究了InN/GAN量子点的电子和光学性质及其对结构特性、晶场分裂和自旋轨道耦合的依赖性。
2008-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Comment on A Dirac-semimetal two-dimensional BeN4: Thickness-dependent electronic and optical properties [Appl. Phys. Lett. 118, 203103 (2021)]
最近，Bykov及其同事报道了BeN 4层状结构的成功合成。在实验报告之后，Bafekry和同事发表了他们关于BeN 4单层的稳定性，电子，光学和弹性常数的第一原理结果。在上述工作中，作者提出了许多错误的主张，并报告了错误的结果。
2021-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and optical properties of Graphene Monoxide
基于密度泛函理论，首次对一氧化石墨烯这一新型半导体材料的电子和光学性质进行了理论研究。电子计算表明，带隙为0.952 eV，这表明一氧化石墨烯是直接带隙半导体。给出了一氧化石墨烯的态密度以及C和O的分态密度，以了解电子结构。此外，我们还计算了一氧化石墨烯的光学性质，包括复介电函数、吸收系数、复折射率、损耗函数、反射率和电导率。这些结果为在光电子器件中的潜在应用提供了物理基础。
2012-09-04 cond-mat.mtrl-sci
First principles studies of the structural, electronic and optical properties of LiInSe2 and LiInTe2 chalcopyrite crystals
采用第一性原理计算，对黄铜矿族化合物中的两个代表性化合物LiInSe 2和LiInTe 2的结构、电子和光学性质进行了详细的计算.这两种材料被证明是直接带隙半导体。电子性质的分析表明，如果Se被Te取代，共价度增加。两种晶体的光学性质的计算允许得到作为波长的函数的折射率的可靠近似。所有的计算结果与现有的实验数据进行了比较，良好的协议被证明。
2014-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Electronic and Optical Properties of Two-Dimensional Diboron-Porphyrin by Strain Engineering: A Density Functional Theory Investigation
本研究通过密度泛函理论模拟发现，二维二硼卟啉的电子性质可通过应变方向调控（从半导体到金属），且其光学活性覆盖红外至紫外区域，并同样受应变调制，展现出电-光-机械应用潜力。
2024-05-26 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of optical and tunable electronic properties of crystalline Li2TeO3
采用密度泛函理论（DFT）实现的SIESTA软件，对碲酸盐玻璃Li2TeO3晶体的光学和电学性质进行了研究.材料具有单斜对称结构，材料的单元或原胞在各个方向上都是周期性的，这是研究材料性质的一个重要方面。电子结构表明，它是一种宽禁带半导体，在电场作用下，其性质向金属性转变。这种可调特性可用于电子学的各个领域。研究的光学性质表明，Li2TeO3可以作为空穴传输材料（HTM）用于开发高效的钙钛矿太阳能电池，包括其他应用，以及有前途的材料。
2020-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Optical and electronic properties in amorphous BaSnO3 thin films
宽禁带钙钛矿型锡酸盐由于其无与伦比的室温电子迁移率而在新兴的全氧化物透明电子器件中受到关注。考虑到非晶材料在与非半导体平台集成方面的优势，本文报道了典型的锡酸盐--非晶锡酸钡（BaSnO 3）薄膜的光学和电学性质。随着退火温度的升高，非晶BaSnO 3薄膜中的缺陷能级得到抑制，但仍保持非晶状态。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci
A DFT Study of the Electronic, Optical, and Mechanical Properties of a Recently Synthesized Monolayer Fullerene Network
最近合成了紧密堆积的准六方和准四方晶相的C $_{60}$分子（命名为qHPC $_{60}$）。在这里，我们使用DFT模拟研究的电子，光学和机械性能的qHPC $_{60}$单层。qHPC $_{60}$具有适度的直接电子带隙，具有各向异性的机械性能。它们的弹性模量在50和62 GPa之间。光学性质的结果表明，qHPC $_{60}$可以充当光子能量直到5.5 eV的UV收集器，因为它们呈现出低反射率和大于1的折射率。估计的光学带隙（1.5-1.6 eV）与实验值（1.6 eV）非常吻合。
2022-07-04 cond-mat.mtrl-sci
$Ab$-$initio$ electronic structure, optical and magneto-optical properties of $MnGaAs$ digital ferromagnetic heterostructures
我们报告的电子，光学和磁光特性的数字铁磁异质结构的基础上$Mn$ $δ$ -掺杂$GaAs$的理论研究。我们认为不同的结构对应于$Mn$内容范围内12-50\%，我们研究了如何系统的变化作为掺杂浓度的函数。我们的第一性原理方法包括自旋-轨道相互作用在一个完全相对论性的赝势方案和局域场效应的光吸收的描述。结果表明，$Mn$ $δ$掺杂的$GaAs$与均匀掺杂的$Ga_{1-x}Mn_xAs$体系具有许多共同的性质，即半金属度、相似的吸收光谱和在可见光区中等的克尔旋转角.
2015-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Self-Energy and Excitonic Effects in the Electronic and Optical Properties of TiO2 Crystalline Phases
本文采用密度泛函理论和多体微扰理论相结合的方法，对TiO 2金红石相和金红石相的电子和光学性质进行了统一的从头算研究。交换相关的一致处理，包括许多机构的一个粒子和两个粒子的影响，在自能和电子-空穴相互作用，产生了高质量的电子和光学性质的描述，给出了一些数量，第一个可用的估计这种化合物。特别是，我们给出了一个定量的，直接的电子和直接的光学间隙的评价，澄清他们的作用相对于以前的各种实验技术获得的值。我们得到一个描述的电子间隙和光谱，是与实验相一致的，分析不同的贡献的实验光学间隙的作用，并将它们与我们的计算中使用的理论水平。我们还展示了激子在两个晶相中的空间性质，突出了不同光学跃迁的局域化特征。本文的目的是了解和牢固地建立电光体属性，到目前为止尚未澄清，这种材料的基本和技术利益的绿色能源应用。
2010-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Study of electronic and optical properties of Si$_{1-x}$Ge$_x$O$_2$ with i phase structure to find high-k
本研究利用全势线性缀加平面波加局域轨道方法计算了平衡与非平衡条件下Si$_{1-x}$Ge$_x$O$_2$的电子和光学性质，发现该化合物可用作电子器件中的高K材料。
2023-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of Cadmium fluoride: the role of many-body effects
采用基于密度泛函理论和多体微扰理论的最新技术，计算了$CdF_{2}$的电子激发态和紫外光谱。Hedin提出的GW方案用于电子自能计算单粒子激发的能带和态密度。对于光学性质的多体效应，在Bethe-Salpeter方程框架内处理，是至关重要的。一个束缚激子位于约1 eV以下的准粒子间隙的预测。在本方案的光学吸收光谱和其他光学功能显示出良好的协议与实验数据。此外，我们测试了不同的方案，以获得最佳的协议与实验数据。在这几种方案中，我们提出了一个自洽的准粒子能量方案。
2013-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of potential solar absorber Cu3PSe4
本文从理论上研究了半导体Cu_3PSe_4的电子和光学性质。我们还报道了Cu 3 PSe 4和Cu 3 PS4的漫反射光谱测量结果，表明前者的带隙为1.40 eV。混合泛函计算与此值吻合得很好，并揭示了带隙是直接的。计算结果表明，在可见光区，它的吸收光谱与GaAs相似，当λ < 630 nm时，α > 5 × 10^4 cm^-1。我们得出结论，Cu 3 PSe 4的光学性质在光伏太阳能吸收材料的期望范围内。
2012-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Roles of band gap and Kane electronic dispersion in the THz-frequency nonlinear optical response in HgCdTe
本文研究了HgCdTe在太赫兹频段的非线性光学响应，揭示了带隙、载流子浓度和Kane电子色散如何共同决定其非线性行为，并发现低温下齐纳隧穿主导响应而室温下准弹道电子动力学驱动最强非线性相互作用。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, magnetism, and optical properties of orthorhombic GdFeO3 from first principles
正交晶系的GdFeO $_3$由于其磁结构类似于众所周知的BiFeO $_3$材料，近年来引起了人们的广泛关注。我们研究了正交晶系GdFeO $_3$的电子结构，磁性和光学性质的密度泛函理论计算。采用改进的Becke-Johnson（mBJ）交换势对电子结构进行了描述。计算结果表明，正交晶系GdFeO $_3$的G型反铁磁（Fe自旋的G-AFM有序）相是稳定的.与mBJ计算的半导体带隙，大大大于与GGA，是在最近的实验值很好的协议。此外，我们还研究了自旋轨道耦合对电子结构的影响，并用mBJ计算了复介电函数和光子能量的光学函数。磁交换相互作用也进行了研究，这给出了接近实验观察到的Neel温度。为了支持我们的结果，我们研究了菱面体（R3 c）BiFeO $_3$与mBJ的电子结构的比较。这些导致一个令人满意的理论理解的电子结构，磁性和正交晶系GdFeO $_3$的光学性质，并可以帮助阐明其他类似材料的电子结构和光学性质。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Optical Properties of Functionalized GaN (10-10) Surfaces using Hybrid-Density Functionals
小分子配体在半导体表面的吸附是一种可能的途径来修饰这些表面，使得它们可以用于生物传感和光电子器件。在这项工作中，我们进行密度泛函理论计算的电子和光学性质的GAN-（10 $\bar1$ 0）表面的小配体。从研究的锚基团，我们表明，巯基引入状态的GAN带隙。然而，这些状态不是光学活性的，至少对于这些完美的表面。这意味着需要考虑更真实的表面，以表明表面改性如何增强GAN非极性表面的光学特性。
2018-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of FeSe2 polymorphs: solar cell absorber
采用密度泛函理论和范数守恒赝势方法研究了半导体FeSe 2多晶型体（白铁矿和黄铁矿）的电子和光学性质. FeSe 2的白铁矿和黄铁矿的间接带隙分别为0.86 eV和0.67 eV。这些材料在很宽的光谱范围内都有很高的吸收系数，表明它们可以作为太阳能电池的吸收体。白铁矿FeSe 2被发现是光学各向异性，而黄铁矿是各向同性的。Mulliken键群体分析显示两种多晶型物的键合的混合离子-共价性质。同时计算了电子和空穴的有效质量，这进一步增强了FeSe 2的半导体性质
2013-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic and optical properties of tetrahedral $Si_xGe_{47-x}:H_{60}$ nanocrystals: A Density Functional study
通过密度泛函理论（DFT）计算，研究了混合SiGe：H量子点的结构、内聚、电子和光学性质，并对具有代表性的$Si_xGe_{47-x}:H_{60}$形式的中等尺寸纳米颗粒进行了研究。计算是在Becke，Lee，Parr和Yang的混合非局域交换相关泛函（B3 LYP）框架下进行的。除了基态的DFT/B3 LYP值外，我们还基于含时DFT（TDDFT/B3 LYP）计算得到了自旋和对称性允许的最低电子跃迁的可靠结果。结果表明，光学带隙不仅取决于硅、锗和氢的相对浓度，还取决于硅和锗壳层相对于晶体表面的相对位置。这对于允许可能的电子和光学间隙工程的结构、内聚和电子性质也是如此。此外，它被发现的情况下，与纯Ge或Si核的纳米粒子，光学性能主要是由纳米粒子的Ge部分，而硅似乎作为钝化剂。
2007-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Effects of structural distortion on electronic and optical properties of defect CdGa_2X_4 (X = S, Se, Te) Chalcopyrite Semiconductor
我们观察到结构畸变对CdGa_2X_4（X = S，Se，Te）缺陷黄铜矿的电子和光学性质的显著影响。计算是在基于密度泛函理论的紧束缚线性Muffin tin轨道（TB-LMTO）方法中进行的。CdGa_2X_4的结构参数和禁带宽度在LDA范围内与实验值符合得很好。结构畸变引起的禁带宽度变化分别为3.63%、4.0%和8.8%。我们观察到显着的光学性质的变化，也由于这种效果。对光学性质的影响主要来自光学矩阵元。这些响应函数的结果与实验值吻合得很好。
2015-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of SrTiO3 perovskite using semi-local and hybrid first principles density functional theory
采用密度泛函理论方法，在PBE和HSE水平上研究了钛酸锶钙钛矿的晶格常数。该研究已经在所有3个现有的相，即立方相，正交相和四方相，然而，到目前为止，实验细节仅适用于立方相。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci
