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
Nonsymmorphic-symmetry-protected hourglass Dirac loop, nodal line, and Dirac point in bulk and monolayer $X_3$SiTe$_6$ ($X=$ Ta, Nb)
非对称空间群对称性可以在拓扑金属和半金属中产生奇异的带交叉。在这里，基于对称性分析和第一性原理计算，我们揭示了丰富的带交叉功能在现有的层状化合物Ta $_3$ SiTe $_6$和Nb $_3$ SiTe $_6$，使非对称性。我们发现，在没有自旋轨道耦合（SOC），这些三维（3D）的块状材料具有偶然的狄拉克环和基本的四重节线。在SOC存在的情况下，出现了一个沙漏狄拉克环--一个四重退化节环，其上的每一点都是沙漏型色散的颈点。我们发现，这种有趣的带交叉类型的非对称空间群对称性的保护和支配，它会引起鼓面状的表面状态。此外，我们还研究了这些材料的单层形式。我们发现，这些二维（2D）单层主机节线在SOC的情况下，和节线转换为必要的自旋轨道狄拉克点时，SOC被包括在内。我们的工作提出了一个现实的材料平台，探索迷人的物理与非对称带交叉在3D和2D系统。
2018-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional antiferromagnetic Dirac fermions in monolayer TaCoTe$_2$
二维材料中的Dirac点一直是一个有趣的研究课题。最近，理论上预言了狄拉克点在二维磁系统中也是稳定的。然而，它仍然是一个挑战，以确定具体的二维材料，主机这样的磁狄拉克点。在这里，基于第一性原理计算和理论分析，我们提出了一种稳定的二维材料，单层TaCoTe $_2$，作为反铁磁（AFM）二维狄拉克材料。我们证明了它具有一个带面外Néel矢量的AFM基态。在没有自旋轨道耦合（SOC）的情况下，它在费米能级上拥有一对2D AFM狄拉克点。当考虑SOC时，在原始Dirac点处打开了一个小间隙。同时，另一对狄拉克点出现在费米能级以下的布里渊区边界上，它们在SOC下是鲁棒的，并且具有II型色散。这样的第二类AFM狄拉克点以前没有观察到。我们进一步表明，这个狄拉克点的位置以及它的色散类型可以通过调整Néel矢量的方向来控制。
2020-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh stiffness and anisotropic Dirac cones in BeN4 and MgN4 monolayers: A first-principles study
多氮化铍，BeN 4是一种新型的层状材料，其最近在高压下制造（Phys. Rev. Lett. 126（2021），175501）。作为一种新型的二维材料，我们利用第一性原理计算研究了MN 4（M= Be，Mg，Ir，Rh，Ni，Cu，Au，Pd，Pt）单分子膜的稳定性和电子性质.所获得的结果证实了BeN 4，MgN 4，IrN 4，PtN 4和RhN 4单分子膜的动力学和热稳定性。有趣的是，BeN 4和MgN 4单分子膜的电子结构显示出各向异性的狄拉克锥。虽然PtN 4单层被预测为窄带隙半导体，IrN 4和RhN 4单层被发现是金属系统。我们还详细探讨了原子层数对BeN 4纳米片电子特性的影响，揭示了非常吸引人的物理学。我们的研究结果强调了BeN 4纳米片产生的弹性模量和机械强度，优于所有其他无碳2D材料。值得注意的是，预测RhN 4纳米片分别对于Li、Na和Ca离子存储产生562、450和900 mAh/g的高容量。这项研究提供了对MN 4纳米片内在性质的全面理解，并突出了其出色的物理特性。
2021-05-26 cond-mat.mtrl-sci
New Nanoporous Graphyne Monolayer as Nodal Line Semimetal: Double Dirac Points with an Ultrahigh Fermi Velocity
二维碳材料在纳米材料中占有重要地位。我们提出了一种新的碳单分子层，命名为六方-4，4，4-石墨炔（H4，4，4-graphyne），它是由矩形碳环和碳三键组成的纳米多孔结构。利用第一性原理计算，我们系统地研究了这种新材料的结构、稳定性和能带结构。我们发现它的能量比一些实验碳材料的能量低得多，并且至少在1500 K以下是稳定的。与其他二维碳单分子膜的单Dirac点能带结构不同，H4，4，4-石墨炔的能带结构沿高对称点呈现双Dirac点，对应的费米速度（1.04~1.27 * 106 m/s）不对称，且高于石墨烯。这些双狄拉克点的起源可以追溯到节线态，这可以很好地解释了紧束缚模型。当H4，4，4-石墨炔被放置在BN衬底的顶部时形成莫尔超结构，同时保持双狄拉克点。这些性质使得H4，4，4-石墨炔成为一种有前途的半金属材料，用于高速电子器件。
2018-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Double Dirac Point Semimetal in Two-Dimensional Material: Ta2Se3
本文通过第一性原理计算报道了一种新的稳定的二维Dirac材料Ta_2Se_3单分子层。对于该体系，存在稳定的层状体相，并且剥离应该是可能的。Ta2Se3单层被证明支持两个狄拉克点接近费米能级，实现异国情调的二维双狄拉克半金属。与二维单狄拉克和二维节点线半金属一样，自旋轨道耦合可以在这类新的二维狄拉克半金属中引入绝缘态。此外，在这个系统中的狄拉克功能是层依赖性和金属到绝缘体的过渡被确定在Ta2Se3时，减少层厚度从双层到单层。这些发现是根本利益和纳米器件应用的重要性。
2017-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of two-dimensional Dirac nodal line fermions in monolayer Cu2Si
拓扑节线半金属是一种新型的材料量子态，具有拓扑非平凡的价带和导带，它们在费米能级附近相交。这种奇特的能带结构可以导致各种新颖的性质，如长程库仑相互作用和平坦的朗道能级。最近，在PtSn 4、ZrSi S、TlTaSe 2和PbTaSe 2等几种体材料中观察到了拓扑结线。然而，在二维材料中，对节线费米子的实验研究还很缺乏。在这里，我们报告的发现二维狄拉克节线费米子在单层Cu2Si的基础上结合理论计算和角度分辨光电子能谱测量。Cu2Si中的狄拉克节线形成两个以Γ点为中心的同心环，并受到镜面反射对称性的保护。我们的研究结果建立了Cu2Si作为一个新的平台，研究二维狄拉克材料的新的物理性质，并提供了新的机会，实现高速低功耗器件。
2017-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Anisotropy and Multiple Direction-Dependent Dirac States in the Synthesized Ag3C20 Monolayer
最近，通过组装由多个芳基-金属键连接的有机分子，合成了二维正交银-有机框架，Ag 3C 20单分子层。在这里，通过第一性原理研究，我们表明，由于独特的成键功能，Ag 3C 20单层不仅表现出强的力学各向异性，但也具有各种可调的方向相关的狄拉克态。在费米能级附近，内禀狄拉克点形成两条反平行的准III型节线，并受镜像对称性的保护，在微小应变下进一步演化为混合节线环。有趣的是，在费米能级附近，通过合并两个I型狄拉克锥，在临界应变下可以出现一个特殊的半狄拉克态，其中同时包含方向依赖的强定域费米子，正常的大质量载流子和超快狄拉克费米子。这些发现表明，机械敏感的Ag 3C 20单层是一个有前途的二维材料，实现有趣的狄拉克物理和高度各向异性的多载流子输运。
2022-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electron spectrum of epitaxial graphene monolayers
SiC上的外延石墨烯具有与独立样品类似的电子光谱。然而，耦合到基板，虽然很小，影响准粒子的属性。结合\emph{ab initio}计算和对称性分析，我们导出了石墨烯外延层的一个修正的Dirac-Weyl哈密顿量。C面外延层的狄拉克锥几乎保持不变，Si面外延层的能带分裂约为30.meV.在一定的能量下，狄拉克带被界面态的共振相互作用显著扭曲，这将导致迁移率抑制，特别是在Si面上。
2010-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Spatial mapping of the Dirac point in monolayer and bilayer graphene
我们已经映射了狄拉克点在剥离单层和双层石墨烯使用空间分辨扫描隧道光谱（STS）测量在低温下。狄拉克点在石墨烯中的不同位置处的能量移动。然而，与地形的交叉相关显示没有相关性，表明地形特征，如波纹不是变化的主要来源。相反，我们将狄拉克点的位移归因于位于石墨烯附近的随机带电杂质。我们的研究结果强调需要推进剥离的石墨烯样品制备，以尽量减少杂质的影响。
2009-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological-transition-driven Giant Enhancement of Second-harmonic Generation in Ferroelectric Bismuth Monolayer
Fudan University（复旦大学）；Sun Yat-Sen University（中山大学）
铁电铋单层通过拓扑转变调控实现二次谐波生成的巨量增强，源于狄拉克电子的有效质量调控。
2026-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Robust Dual Topological Character with Spin-Valley Polarization in a Monolayer of the Dirac Semimetal Na$_3$Bi
具有绝缘相和半金属相的拓扑材料可以通过晶体（例如镜像）对称来保护。拓扑晶体绝缘体（Topological CrystalInsulator，TCI）是三维材料中的一种绝缘相。然而，预测的二维（2D）材料与TCI相的探索远远少于3D TCI和2D拓扑绝缘体，而到目前为止，所考虑的2D TCI几乎完全具有镜像陈数$\mathcal C_{M} =-2$的正方形晶格结构。在这里，我们从理论上预测，六角单层狄拉克半金属钠$_3$ Bi是一个二维TCI与镜像陈数$\mathcal C_{M} =-1$。0.31 eV的大非平凡间隙是可调的，并且可以通过应变工程变得更大，而拓扑相位对应变是鲁棒的，这表明量子化电导的室温观察的可能性很高。此外，还得到了一个非零的自旋Chern数$\mathcal C_{S} =-1$，表明二维拓扑绝缘体与二维TCI共存，即具有对偶拓扑性质.值得注意的是，由于晶体反转对称性的破坏，在Na $_3$ Bi单层中揭示了自旋谷极化。通过对应对称破缺下的异常边缘态行为，进一步明确地证实了其对偶拓扑性质。
2017-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Spin-1 Dirac half-metal, spin-gapless semiconductor, and spin-polarized massive Dirac dispersion in transition metal dihalide monolayers
自旋-1凝聚态系统的特点是结合了Dirac-like色散和平坦能带，是实现高温电子学和自旋电子学技术在没有外部磁场的理想选择。在这项研究中，我们提出了一个三带紧束缚模型，自旋极化Haldane类次近邻隧穿，骰子晶格和自旋-1狄拉克半金属，自旋-1狄拉克自旋无隙半导体，自旋极化自旋-1质量狄拉克色散与非平凡拓扑结构可以存在于二维铁磁凝聚物质系统中的电子自旋极化P = 1。所提出的自旋极化自旋1相可以有效地实现在铁磁过渡金属二卤化物MX2单分子膜。通过第一性原理计算，我们证明了当M = Fe，X = Br，Cl时，小的压应变使MX2单层膜成为自旋为1的Dirac半金属，而当M = Co，X = Br，Cl时，MX2单层膜成为自旋为1的Dirac无带隙半导体.自旋一狄拉克无自旋带隙半导体CoBr 2和CoCl 2嵌入平带铁磁性，其中自旋轨道耦合在分散价态和导带之间打开拓扑非平凡狄拉克带隙，同时使平带不受影响。自旋极化的自旋1质量狄拉克色散中的内禀平带铁磁性是实现量子反常霍尔态（Chern数C =-2）的关键。
2019-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Evidence of Interaction-Induced Dirac Cones in Monolayer Silicene/Ag(111) System
硅烯，类似于石墨烯，是一种单原子厚的二维硅晶体，预计将共享石墨烯的许多显着特性。硅烯的弯曲蜂窝结构，以及其增强的自旋轨道耦合，赋予硅烯与石墨烯相比具有相当大的优势，因为硅烯中的自旋分裂态是可调的与外场。尽管低能狄拉克锥态是硅烯原始层中所有新量子现象的核心，但当硅烯生长或支撑在衬底上时，这些关键态是否能够存活的问题仍然存在激烈的争论。本文报道了在Ag（111）衬底上生长的单层硅烯中直接观察到的狄拉克锥。通过对硅烯（3x 3）/Ag（111）的角分辨光电子能谱测量，我们发现在Ag（111）的第一布里渊区边缘存在六对狄拉克锥，而不是在硅烯（1x 1）的第一布里渊区K点预期的六对狄拉克锥。我们的结果清楚地表明，不寻常的狄拉克锥结构起源于原始的硅烯单独，但从硅烯（3 × 3）和Ag（111）衬底的组合效应。这项研究确定了通过两种不同成分的相互作用产生的一种新型狄拉克费米子的第一例。我们在硅烯/Ag（111）中对狄拉克锥的观测为研究二维硅体系中的量子现象和新应用开辟了一个新材料平台。
2015-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Enforced Dirac Fermions and Structural Metastability in Pentagonal Monolayers of Transition-Metal Ditellurides
University of Missouri（密苏里大学）
研究过渡金属二碲化物五边形单层，通过第一性原理计算，构建结构插值表明半金属到半导体转变在中间结构阈值后发生，能隙打开与Te-Te二聚体形成有关，且五边形相有对称保护二维狄拉克态，确立其为新型二维半导体。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Rectangular carbon nitrides C4N monolayers with a zigzag buckled structure: Quasi-one-dimensional Dirac nodal lines and topological flat edge states
基于第一性原理计算提出两种具有锯齿曲折结构的 C4N 单层，发现其具有准一维 Dirac 节线和边缘依赖的拓扑平带结构，Fermi 速度达 105 m/s，在高频电子器件中具应用潜力。
2024-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer RhB4: half-auxeticity and almost ideal spin-orbit Dirac point semimetal
结构-性能关系是材料结构与性能之间的联系，是材料研究的核心。特别是在降维的情况下，新的结构基序往往会产生独特的物理性质.最近的工作报道了一种新的半拉胀效应在单层PdB 4与超配位结构的启发，在这里，我们广泛探索类似的二维过渡金属硼化物结构MB 4与M覆盖3d和4d元素.我们的调查筛选出一个稳定的候选人，单层RhB 4.我们发现单层RhB 4也显示出半膨胀性，即，该材料总是在一个横向的面内方向上扩展，以响应在另一个方向上施加的应变，无论应变是正的还是负的。我们表明，这种特殊的机械特性是密切相关的超配位结构与M \c{opyright} B8结构基序。此外，在电子性质方面，单层RhB 4是第一个几乎理想的二维自旋轨道Dirac点半金属的例子，其低能能带结构是干净的，在自旋轨道耦合下，一对四重简并的Dirac点位于费米能级附近.这些狄拉克点是由非对称空间群对称性，这也是由晶格结构决定的。我们的工作加深了对降维结构-性质关系的基本理解。半拉胀性和自旋轨道狄拉克点将使单层RhB 4成为纳米力学和纳米电子学应用的一个有前途的平台。
2021-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multiple Dirac Cones and Topological Magnetism in Honeycomb-Monolayer Transition Metal Trichalcogenides
单层石墨烯的发现开创了现代凝聚态物理的两个丰富领域：狄拉克半金属和原子级薄层材料。当这些趋势在具有自旋和轨道自由度以及强电子相关性的过渡金属化合物中再次相遇时，预计在物质拓扑态和莫特物理学的截面中会出现更多奇特的现象。在这里，我们表明，通过使用从头计算，单层形式的过渡金属trichalcogenides（TMTs），它具有蜂窝网络的过渡金属阳离子，可以表现出多个狄拉克锥与可调间隙的电子结构。此外，我们阐明了电子关联和载流子掺杂使多狄拉克半金属成为具有高陈数的拓扑铁磁体。我们的研究结果提出了蜂窝单层TMT的一个新的范式，探索相关的狄拉克电子和拓扑非平凡的磁性。反过来，这些材料独特的广泛特性将为原子级薄异质结构提供新的构建模块。
2018-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial Growth of Monolayer PdTe2 and Patterned PtTe2 by Direct Tellurization of Pd and Pt surfaces
二维二碲化钯（PdTe 2）和二碲化铂（PtTe 2）是两种狄拉克半金属，具有超导、磁性和拓扑有序等量子特性，在纳米电子学和光电子学领域具有广阔的应用前景。然而，它们的单分子膜的合成受到强烈的层间耦合和轨道杂化的极大阻碍。在这项研究中，一个有效的合成方法，单层PdTe 2和PtTe 2的证明。利用表面反应的优点，通过直接碲化Pd（111）和Pt（111）实现了大面积、高质量的PdTe_2和图形化PtTe_2单层外延生长。成功地生长出了由Te空位阵列形成的Kagome晶格的有序PtTe 2图形。此外，多层PtTe 2也可以得到和潜在的激发狄拉克等离子体观察。单层PdTe2和图案化PtTe2的简单可靠的生长过程为研究新的量子现象和促进光电子学的实际应用提供了前所未有的机会。
2021-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Designing a family of 2D kagome monolayer $B_{18}S_{8}$, $B_{18}S_{8}H_{2}$, $B_{18}S_{6}X_{2}$ (X=Cl,Br,I) with tunable Dirac cones and high Fermi velocity
Wuhan University of Technology（武汉理工大学）
本文通过
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Atomic resolution imaging of the two-component Dirac-Landau levels in a gapped graphene monolayer
无质量狄拉克费米子的波函数是一个二分量旋量。在石墨烯中，一个单原子厚的薄膜显示出二维的Dirac-like电子激发，双分量表示反映了A和B子晶格上电子波函数的振幅。这种独特的性质提供了前所未有的机会，图像的两个组成部分的无质量狄拉克费米子空间。在这里，我们报告的原子分辨率成像的两个组件的狄拉克-朗道能级在带隙的石墨烯单层的扫描隧道显微镜和光谱。在SiC和石墨衬底上的石墨烯中观察到约20 meV的间隙，由衬底电势的反转对称性破缺驱动。这样的间隙将n = 0的朗道能级（LL）分成两个能级，0+和0-。我们证明了0- LL的波函数的振幅主要在石墨烯的A位，0+ LL的波函数的振幅主要在石墨烯的B位，表征了n = 0 LL的旋量的内部结构。这为无质量狄拉克费米子的双分量性质提供了直接证据。
2015-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of a transition between type-I and type-II Dirac semimetals in monolayers
第一类和第二类狄拉克半金属之间的相变将揭示一系列重要的物理性质，因为它们完全不同的电子，光学和磁性。然而，迄今为止还没有提出实现这种过渡的机制和材料。在这里，我们建议，过渡可以实现在二维（2D）材料组成的锯齿形链，通过调整外部应变。转变的起因是锯齿形链中的某些轨道相互作用随结构变形而剧烈变化，从而改变了相应带的色散。通过第一性原理计算，寻找了两种二维纳米片，单层PN和AsN，以证实其机理。它们是本征的I型或II型狄拉克材料，并通过外部应变转变为另一种类型的狄拉克材料。此外，提出了一种可能的例程来合成新的2D结构。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Massless Dirac Fermions Trapping in a Quasi-one-dimensional npn Junction of a Continuous Graphene Monolayer
石墨烯中的无质量狄拉克费米子为实现克莱因悖论提供了前所未有的机会，克莱因悖论是相对论粒子最奇异和最引人注目的性质之一。在开创性的理论工作[Katsnelson等人，Nat.Phys.2620（2006）]中，预测了无质量的狄拉克费米子可以在垂直入射下无阻碍地穿过一维（1D）势垒。这样的结果似乎排除了通过使用1D势垒在石墨烯中限制无质量的狄拉克费米子。在这里，我们证明，实验和理论上，无质量狄拉克费米子可以被困在准一维npn结的连续石墨烯单层。由于无质量狄拉克费米子在n-p结边界处的高度各向异性传输（石墨烯中所谓的克莱因隧穿），以大斜角入射的电荷载流子将以高概率从结的一个边缘反射，并继续从相对边缘反弹。因此，这些电子在有限的时间内被捕获，在准一维npn结中形成准束缚态。被视为明显的共振的准束缚态被探测，并且从这些状态产生的量子干涉图案在我们的扫描隧道显微镜测量中直接可视化。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Superlattice Dirac Points and Space-dependent Fermi Velocity in Corrugated Graphene Monolayer
最近的研究表明，周期势可以在石墨烯中产生能量为（是石墨烯的费米速度，G是倒易超晶格矢量）的超晶格狄拉克点。在这里，我们进行扫描隧道显微镜和光谱研究的波纹石墨烯单层铑箔。我们发现，纳米波长的准周期波纹的波纹石墨烯引起弱的一维（1D）电子势，从而导致超晶格狄拉克点的出现。超晶格的狄拉克点的位置是空间依赖的，并显示出广泛的分布值。我们证明了超晶格空间相关的狄拉克点与空间相关的费米速度密切相关，这可能是由于波纹石墨烯中的局域应变和强电子-电子相互作用的影响。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intrinsic magnetism in monolayer transition metal trihalides: a comparative study
二维磁性材料具有可调的电子性质，可以在自旋电子学、磁性和磁光等方面产生新的应用。本文利用密度泛函理论研究了过渡金属三卤化物（MX $_3$，M = V，Cr，Mn，Fe和Ni，X = F，Cl，Br和I）二维单分子膜中的内禀磁有序.我们发现除了FeX $_3$家族具有反铁磁基态外，其余三卤化物都是铁磁的。其中VX $_3$和NiX $_3$系列被发现具有最高的磁转变温度，超过室温。在电子性质方面，Mn和Ni的三卤化物是半金属或Dirac半金属，而V，Fe和Cr的三卤化物是绝缘体。在本文研究的所有三卤化物中，我们发现MnF $_3$，MnCl $_3$，MnBr $_3$，NiF $_3$和NiCl $_3$都存在非常干净的自旋极化Dirac半金属态。这些自旋极化的狄拉克半金属将是非常有用的自旋电流产生和其他自旋电子学应用。
2019-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature high-frequency monolayer graphene conductivity as a manifestation of Zitterbewegung
我们认为狄拉克电子在单层石墨烯中的Zitterbewegung现象是E.自由空间中相对论性电子的薛定谔。因此，我们表明，单层石墨烯的狄拉克电子振荡，即产生电子位置的平均值附近的快速波动，具有相当高的频率，但远低于自由空间中的相对论电子。研究了单层石墨烯中由费米-狄拉克分布形成的电导率电子波包的Zitterbewegung与高频复电导率的关系。因此，我们发现单层石墨烯的电磁谐振特性可以通过一组等效振荡电路来模拟。这是有用的，以便赋予电磁过程的连续性，这对于将石墨烯结合到电子系统中特别重要。
2020-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of the massive Dirac fermion model parameters for MoS$_2$, MoSe$_2$, WS$_2$, and WSe$_2$
单层MX $_2$（M = Mo，W; X = S，Se）由于其在光电子学、自旋电子学和谷电子学等方面的潜在应用前景，近年来引起了人们的广泛关注。其奇异的光学和电子性质包括直接带隙、圆偏振相关的光学跃迁以及在$K$和$-K$点处的价带（VB）自旋带分裂。这些性质可以在一个极小模型中描述，称为大质量狄拉克费米子模型，其参数需要通过实验确定。我们建议，可以从角分辨光电子能谱（ARPES）数据从散装2H-MX $_2$，而不是单层MX $_2$。通过紧束缚计算，我们显示了如何在高对称点的电子结构演变的系统从单层到三维块体2H-MX $_2$。我们发现消失的$k_z$色散和几乎没有变化的直接带隙在$K$和$-K$点，在强烈的$k_z$色散在$Γ$点形成鲜明对比。这些事实使我们能够提取的间隙和自旋带分裂的$K$点，以及跳跃能量从散装ARPES数据。我们在不同光子能量和钾蒸发下对MoS $_2$、MoSe $_2$、WS $_2$和WSe $_2$单晶进行了ARPES实验。根据这些数据，我们确定了单层MoS $_2$、MoSe $_2$、WS $_2$和WSe $_2$的大质量狄拉克费米子模型的参数。
2016-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Borophane: Stable Two-dimensional Anisotropic Dirac Material with Ultrahigh Fermi Velocity
最近在基底上合成单层硼化物（三角形硼单层）开启了硼纳米片的时代（Science，350，1513，$\mathbf{2015}$），但是结构稳定性和新颖的物理性质仍然是未解决的问题。在这里，我们证明了硼氢化物可以通过完全表面氢化来稳定，称为borophane，来自第一性原理计算。最有趣的是，它表明borophane具有方向相关的狄拉克锥，这主要是由平面内\emph{p$_{x}$}和\emph{p$_{y}$}轨道的硼原子。狄拉克费米子具有高达3.0 $\times$ 10 $^{6}$ m/s的π费米速度，比石墨烯的π费米速度高4倍。沿两个不同方向的杨氏模量计算为129和200 GPa $\cdot$ nm，这与钢相当。硼钒的高费米速度和高机械性能使其成为纳米电子学应用的理想材料。
2016-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional topological semimetal states in monolayers Cu$_2$Ge, Fe$_2$Ge, and Fe$_2$Sn
近年来在几种单层系统中实现的拓扑半金属态因其奇异的量子现象和技术应用而备受关注。基于包括自旋轨道耦合的第一性原理密度泛函理论计算，我们在这里探索了三个单层Cu $_2$ Ge，Fe $_2$ Ge和Fe $_2$ Sn中完全不同的二维（2D）拓扑半金属态，它们是蜂窝状Cu或Fe晶格和三角形Ge或Sn晶格的同构组合。我们发现（i）具有平面几何形状的铁磁（NM）Cu $_{2}$ Ge单层呈现出大量的Dirac节线，（ii）具有屈曲几何形状的铁磁（FM）Fe $_2$ Ge单层呈现出大量的Weyl点，（iii）具有平面几何形状和面外磁易轴的FM Fe $_2$ Sn单层呈现出无质量的Weyl节线.结果表明，镜像对称性不能保护NM Cu $_{2}$ Ge单层中的四重简并Dirac节线，但保留了FM Fe $_{2}$ Sn单层中的双简并Weyl节线.我们的研究结果表明，晶体对称性，磁易轴，和能带拓扑结构的相互作用是非常重要的定制各种二维拓扑状态的Cu $_2$ Ge，Fe $_2$ Ge，和Fe $_2$ Sn单层。
2019-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Flat AgTe Honeycomb Monolayer with Topologically Nontrivial States
石墨烯有趣的性质，特别是Dirac物理，激发了人们对蜂窝结构二维材料的追求。在这里，我们实现了单层过渡金属单硫族化合物AgTe在Ag（111）通过碲化的衬底。高分辨率扫描隧道显微镜，结合低能电子衍射，角分辨光电子能谱，和密度泛函理论计算，证明了平面蜂窝结构的碲化银。第一性原理计算进一步揭示了在面内镜反射对称性的保护下，当自旋轨道耦合（SOC）被忽略时，自支撑AgTe的电子结构中存在两个Dirac节点线费米子.而实际上SOC导致了能隙的打开，并导致了拓扑非平凡的量子自旋Hall边态的出现。重要的是，我们的实验证明了单层碲化银在环境条件下的化学稳定性。这为进一步研究碲化银提供了可能，并有望将其应用于新型电子器件。
2019-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Borophosphene: a New Anisotropic Dirac Cone Monolayer with High Fermi Velocity and Unique Feature of Self-doping
二维狄拉克锥材料在费米能级处表现出线性能量色散，在费米能级处载流子的有效质量非常接近于零，费米速度为1/2，仅比光速低2 ~ 3个数量级。这种Dirac锥材料在高性能电子器件中具有很大的前景。本文采用遗传算法和第一性原理计算相结合的方法，提出了一种新的二维各向异性Dirac锥材料，即正交磷化硼（BP）单层膜，命名为borophene。利用分子动力学模拟和声子色散对硼氧膦的动力学和热稳定性进行了研究。由于B-B和P-P二聚体的独特排列，其力学和电学性质具有高度的各向异性。非常有趣的是，硼膦的狄拉克锥是稳健的，独立于平面内的双轴和单轴应变，并且也可以在其一维（1D）锯齿形纳米带和扶手椅纳米管中观察到。费米速度约为105 m/s，与石墨烯的费米速度相同。利用紧束缚模型分析了硼氧膦的狄拉克锥的起源。此外，硼膦的面内双轴和单轴应变以及纳米管的曲率效应可以诱导出独特的自掺杂特性，这对实现高速载流子（空穴）是非常有利的。我们的研究结果表明，硼磷分子在高性能电子器件中具有很大的应用前景，这将促进实验和理论研究，以进一步探索其他二维Dirac锥片的潜在应用。
2019-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism with in-plane magnetization, Dirac spin-gapless semiconducting property, and tunable topological states in two-dimensional rare-earth-metal dinitrides
随着层状结构MoN 2/ReN 2单晶体的成功合成，过渡金属二氮化物材料近年来受到了广泛的关注。在这里，我们专注于稀土金属（Rem）元素，并提出了7个稳定的Rem二氮化物单分子膜与1 T结构，即1 T-RemN 2。这些单层具有铁磁基态，具有面内磁化。在没有自旋轨道耦合（SOC）效应的情况下，能带结构是自旋极化的，狄拉克点位于费米能级。值得注意的是，1 T-LuN 2单层在xy平面中显示出具有面内磁化的各向同性磁各向异性能量，表明磁化方向易于调谐。在xy平面上旋转磁化强度矢量时，该模型能准确描述SOC带隙的变化，并出现两种具有可调性质的拓扑态（类Weyl半金属态和Chern绝缘体态）.类Weyl半金属态是两个Chern绝缘体态之间的临界点，具有相反的Chern数符号。大的非平凡的带隙（高达60.3 meV）和Weyl类半金属态是有前途的自旋电子器件的应用。
2021-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Band-gap engineering, magnetic behavior and Dirac-semimetal character in the MoSi2N4 nanoribbon with armchair and zigzag edges
受最近成功形成MoSi2N4单层的启发[Hong等人，Sci. 369，670（2020）]首次研究了MoSi2N4纳米带（NR）的结构、电子和磁性。能带结构的计算表明，在锯齿形边缘和扶手椅边缘的非磁性半导体字符的自旋极化。对于扶手椅边缘，我们确定了一个间接的直接带隙位移相比，MoSi2N4单层，其能隙随着NR宽度的增加而增加。通过能带结构计算观察到各向异性的电磁行为在锯齿形和扶手椅边缘，其中，令人惊讶的是，对于一种类型的锯齿形边缘配置，我们确定一个Dirac半金属字符。MoSi_2N_4薄带中磁性和Dirac半金属的出现可以产生新的物理性质，这可能在下一代电子器件的应用中是有用的。
2021-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Unpinned Dirac-Fermions in Carbon-Phosphorous-Arsenic Based Ternary Monolayer
通过密度泛函理论预测CPAs2三元单层在费米能级附近表现出由对称性决定的无钉扎狄拉克费米子特性，且机械应变可诱导其发生金属-半金属或金属-半导体转变。
2023-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Spin-Orbit Coupling Induced Gap in Graphene on Pt(111) with Intercalated Pb Monolayer"
最近Klimovskikh等人发表了一篇论文，提出了石墨烯/Pb/Pt（111）系统的实验和理论分析。作者研究了这种石墨烯为基础的系统的结晶和电子结构的LEED，ARPES，和自旋分辨PES的石墨烯$π$状态附近的狄拉克点的石墨烯。本文的作者证明了一个约为0. 05 μ m的能隙。200 meV直接在石墨烯的狄拉克点处在石墨烯的光谱函数中打开，并且对于狄拉克锥的上部检测到100 meV的自旋分裂。基于对带隙周围区域的自旋分辨光电子能谱学测量，作者声称这些分裂具有自旋轨道性质，并且所观察到的自旋结构证实了在早期理论工作中提出的石墨烯中量子自旋霍尔态的观察。在这里，我们将表明，需要对本手稿中提供的实验数据进行仔细的系统分析，并且为了做出这样的结论，需要对它们的解释进行更严格的考虑。我们的分析表明，提出的影响和解释是值得怀疑的，需要进一步更仔细的实验。
2017-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Controlling Band Gap in Silicene Monolayer Using External Electric Field
我们用基于密度泛函理论的计算方法研究了硅烯单分子膜的几何结构和电子结构。硅烯的电子结构表明它是一种半金属，并且硅烯中的载流子在狄拉克点附近具有线性色散，表现出类似于无质量的狄拉克-费米子的行为。结果表明，外加电场可以破坏硅烯单分子膜的反转对称性，使其带隙在费米能级打开。硅烯几何结构中的屈曲在破坏反转对称性中起着重要作用。我们还表明，带隙的变化与外部电场的强度线性。此外，带隙值可以在很宽的范围内调节。
2012-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of monolayers of group V atoms: Puckering and spin orbit interaction in nano-slabs
受二维（2D）Ⅳ族原子（C，Si，Ge，Sn）蜂窝晶格Dirac点（DP）附近低能量激发和自旋轨道相互作用（SOI）诱导能隙中无质量Dirac粒子的观测启发，我们研究了Ⅴ族原子（As，Sb，Bi）二维蜂窝晶格的电子结构.这里，对于平面（平坦）和褶皱片材，也可以看到布里渊区中的K点处的DP。与IV族系统不同，V族系统中的费米能高于DP。平板是金属的，但经历结构变形以形成半导体的褶皱板。SOI深刻地改变了能带结构，在DP处打开了能隙，并且在二元系统中，BiSb和SbAs给出了大的Rashba型自旋分裂。V族原子的纳米板显示出优异的热电性能，特别是在空穴掺杂的制度。
2014-12-05 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
Designing substrates for silicene and germanene: First-principles calculations
我们提出了一个指导方针，探索基板，稳定的单层蜂窝结构的硅烯和锗烯，同时保持狄拉克状态：除了具有较强的结合能的单层，一个合适的基板应该是一个大的间隙半导体与适当的功函数，使狄拉克点位于间隙和远离基板状态时，他们的频带对齐。我们通过对硅烯和锗烯在Al封端的Al_2O_3（0001）表面上的第一性原理计算来说明我们的想法。在Al封端的Al2O3（0001）上的覆盖单分子膜通过与硅烯和Ag（111）之间的结合能相当的结合能保持低屈曲蜂窝结构的主要结构轮廓。用k投影法得到的展开能带结构表明，由于结构畸变和与衬底的相互作用，在K点处形成了带隙的狄拉克锥。负载的硅烯和锗烯的禁带宽度分别为0.4 eV和0.3 eV，表明它们可能在纳米电子学中具有潜在的应用。
2016-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Persistent Dirac Fermion State on Bulk-like Si(111) Surface
在Ag（111）上生长的“多层硅烯”膜的厚度增加到30个单层（ML）以上。我们发现这种“多层硅烯”确实是一种体硅（111）膜。Ag（111）表面的Si膜总是呈现出一种根部（3）×根部（3）的蜂窝状超结构。表面的准粒子干涉图（QPI）显示出离域的表面态和线性的能量-动量色散，证明了狄拉克费米子态的存在。我们的研究结果表明，具有金刚石结构的体硅也可以容纳狄拉克费米子，这使得该系统更有吸引力的进一步应用相比，单层硅烯。
2014-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anthraphenylenes: Porous 2D Carbon Monolayers with Biphenyl-Anthracene Frameworks and Type-II Dirac line nodes
本研究通过密度泛函理论提出并表征了三种源自联苯与Dewar-蒽基元的新型多孔二维碳同素异形体，揭示其金属性、II型狄拉克线节点及各向异性力学性能。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface acoustic wave propagation in monolayer graphene
声表面波（SAW）传播是研究二维电子系统的有力手段。我们展示了如何SAW可观的影响耦合到二维无质量的狄拉克电子的石墨烯，并认为朗道振荡可以观察到恒定场的门电压的函数。与其他传输测量相反，零场SAW传播给出了小波数的石墨烯电导率的波矢量依赖性。我们预测的交叉从薛定谔狄拉克像行为作为栅极电压的函数，在后者没有衰减干净的样品。
2009-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insulating Electronic States Near the Dirac Point Arising from Twisted Stacking and Curvature in 3D Nanoporous Graphene
Okayama University of Science（冈山科学大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；Tohoku University（东北大学）
研究发现三维多孔石墨烯在接近狄拉克点处保持单层类狄拉克态，同时表现出绝缘行为，揭示了曲率与拓扑缺陷对电子态的影响。
2026-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generating nanoscale and atomically-sharp p-n junctions in graphene via monolayer-vacancy-island engineering of Cu surface
在石墨烯单层膜中建立高质量的pn结对于研究无质量狄拉克费米子的许多奇异现象至关重要。然而，即使石墨烯技术的快速发展超过十年，在石墨烯中产生纳米级和原子级尖锐的pn结仍然明显困难。在这里，我们采用铜表面的单层-空位-岛工程来实现纳米级pn结与石墨烯单层原子尖锐的边界。石墨烯-Cu分离在Cu单层-空位-岛的边缘周围的变化影响石墨烯中的狄拉克点的位置，这因此导致石墨烯中具有高达660 meV的高度的原子尖锐的pn结。所产生的尖锐pn结将Cu单层-空位-岛上方的石墨烯隔离为连续石墨烯片中的纳米级石墨烯量子点（GQD）。无质量的狄拉克费米子被限制在pn结中一段有限的时间，在量子点中形成准束缚态。利用扫描隧道显微镜观察了不同尺寸GQD中准束缚态的共振现象，直观地观察了GQD的几何结构对准束缚态量子干涉图样的影响，为在原子尺度上测试基于石墨烯的量子电子光学奠定了基础。
2017-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gallium Bismuth Halides GaBi-X2 (X= I, Br, Cl) Monolayers with Distorted Hexagonal Framework: Novel Room-Temperature Quantum Spin Hall Insulators
量子自旋霍尔（QSH）绝缘体具有一个大的拓扑非平凡的体隙是至关重要的未来应用的QSH效应。其中，III-V族单分子膜及其具有椅子结构（规则六方框架，RHF）的卤化物被广泛研究。利用第一性原理计算，我们提出了一种新的功能化III-V族单分子膜的结构模型，该模型由具有扭曲六角骨架（DHF）的GaBi-X_2（X=I，Br，Cl）矩形单分子膜组成.这些结构具有比具有椅子结构的GaBi-X2单层低得多的能量。值得注意的是，DHF GaBi-X2单层都是QSH绝缘体，其具有相当大的非平凡带隙，范围从0.17 eV到0.39 eV。这些带隙可以通过施加不同的自旋轨道耦合（SOC）强度进行广泛的调谐，从而产生扭曲的狄拉克锥。
2016-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Hourglass Weyl loops in two dimensions: Theory and material realization in monolayer GaTeI family
二维（2D）系统中的节点环通常易受自旋轨道耦合（SOC）的影响。在这里，我们探讨了2D系统的一种类型的双退化的节点回路，是强大的SOC下，并具有沙漏型分散。我们提出了实现这种沙漏外尔环，其中涉及非对称晶格对称性的对称性条件。根据对称性，环可以在布里渊区中呈现不同的图案。基于第一性原理计算，我们确定单层GaTeI族材料作为一个现实的材料平台，实现这样的循环。这些材料具有围绕高对称点的单个沙漏外尔环。有趣的是，还有一个额外的螺旋轴使自旋轨道狄拉克点。我们表明，沙漏外尔环和狄拉克点是强大的各种应用应变下。通过破坏螺旋轴，狄拉克点可以转化为第二个外尔环。此外，通过打破滑动镜，沙漏外尔环和自旋轨道狄拉克点都可以转化为一对自旋轨道外尔点。我们的工作提供了指导和现实的材料候选人探索迷人的物理几种新颖的二维涌现费米子。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of a $π$-conjugated Cairo pentagonal lattice: Direct band gap, ultrahigh carrier mobility and slant Dirac cones
完全由五边形组成的二维晶格代表了一种特殊的材料结构，与数学中著名的五边形平铺问题相关，但它们的$π$ -共轭和相关的电子性质从未被报道过。在这里，我们提出了一个紧束缚（TB）模型的二维开罗五边形晶格，并证明$p$ - $d$ $π$ -共轭在独特的框架导致有趣的属性，如固有的直接带隙，超高的载流子迁移率，甚至倾斜狄拉克锥。在第一性原理计算的基础上，我们预测了一种候选材料--由NiP $_2$晶体衍生的2D penta-NiP $_2$单层膜，实现了TB模型的预测。它具有与石墨烯相当的超高载流子迁移率（$\sim$ $10^5-10^6$ $cm^2V^{-1}s^{-1}$）和0.818 eV的本征直接带隙，这是高速电子器件长期以来所期望的。对penta-NiP $_2$单分子膜的稳定性和可能的合成路线进行了讨论。
2018-08-02 cond-mat.mtrl-sci
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
Tailoring Dirac fermions by in-situ tunable high-order moire pattern in graphene-monolayer xenon heterostructure
近年来，人们在扭曲双层石墨烯（tBLG）和其他莫尔超晶格中发现了许多新的量子相，包括相关绝缘体、超导、磁性和拓扑态等。这些现象对莫尔超晶格非常敏感，它几乎不能快速或强烈地改变。在这里，我们报告的实验实现的一个高阶莫尔图案（高阶干涉图案）在石墨烯单层氙异质结构（G/magnesium），与莫尔周期在原位调谐从几个纳米到无穷大，通过改变晶格常数的magnesium通过不同的退火温度和压力。我们使用角分辨光电子能谱直接观察到石墨烯狄拉克锥的复制品出现，并在动量空间中相互靠近，因为莫尔图案在实空间中不断扩展。当莫尔周期接近无穷大时，两个复制品最终相互重叠，在狄拉克点处观察到谷间耦合引起的能隙，这是凯库勒畸变的表现。我们构造了一个连续的莫尔哈密顿量，它可以很好地解释实验结果。在G/mT下，莫尔哈密顿量的形式与tBLG下的莫尔哈密顿量的形式相似，并且在G/mT下，莫尔带的带宽较窄。然而，莫尔哈密顿耦合狄拉克费米子从不同的谷在G/mills，而不是从不同层的tBLG。我们的工作为研究莫尔条纹的连续演化及其对电子结构的调制效应提供了一个新的平台，为剪裁具有可调谷间耦合的狄拉克费米子提供了一种前所未有的方法。
2022-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The tunnelling spectra of quasi-free-standing graphene monolayer
考虑到在过去几年中石墨烯的扫描隧道显微镜（STM）研究的巨大成功，令人惊讶的是，仍然存在关于准独立石墨烯单层的隧道光谱的报道的基本矛盾。许多研究小组观察到在狄拉克点处状态密度（DOS）线性消失的V形光谱，而其他研究小组报告的光谱具有60 meV的间隙，固定在准独立石墨烯单层的费米能级上。本文系统地研究了几种不同基底上的准独立石墨烯单分子层的两个相互矛盾的隧穿谱，并对结果给出了一致的解释。光谱中的间隙来自石墨烯中的面外声子，其将布里渊区角落处的狄拉克电子与区中心处的近自由电子态混合。我们的实验表明，与衬底的相互作用可以有效地抑制石墨烯中的面外声子的影响，使我们能够检测到光谱中的狄拉克电子的DOS。我们还表明，有可能在纳米尺度上打开和关闭石墨烯的面外声子，即，隧穿光谱显示通过施加到STM尖端的电压脉冲在两个不同特征之间切换。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon Phosphide Monolayer with Superior Carrier Mobility
具有有限带隙和高载流子迁移率的二维（2D）材料从基础和技术两个角度都在寻求材料。本文采用粒子群优化方法和密度泛函理论，预测了由六角网络中sp2杂化的C原子和sp3杂化的P原子组成的磷化碳（CP）单分子膜的三种几何不同相.两个相，称为α-CP和\b{eta} -CP，分别具有褶皱和屈曲表面，是具有高度各向异性的电子和机械性能的半导体。更值得注意的是，它们在已知的2D半导体中具有最轻的电子和空穴，从而产生优异的载流子迁移率。γ-CP具有扭曲的六边形网络，并表现出狄拉克锥的半金属行为。这些理论研究结果表明，二元CP单分子层是尚未开发的二维材料，在高性能电子学和光电子学中具有很大的应用前景。
2016-01-29 cond-mat.mtrl-sci
The stabilizer group of honeycomb lattices and its application to deformed monolayers
等谱变换的精确可解模型构成了一个富有成效的方法，获得新的结构与规定的性质。在本文中，我们研究的狄拉克代数的稳定群的蜂窝晶格表示石墨烯或氮化硼。新的晶体阵列与锥形（狄拉克）点，特别是，提出了一个模型的dichalcogenide单层和分析。在我们的研究中，我们遇到酉变换和非酉变换。我们表明，后者产生$\mbox{$ \cal P\，$}\mbox{$ \cal T\，$}$ -对称哈密顿，在符合已知的结果的背景下，提升狄拉克方程。将幺正部分的结果应用于诸如MoS $_2$等材料的不变带隙和色散关系的描述。一个仔细的建设的基础上提出的原子轨道和所产生的色散关系进行了比较，通过DFT与以前的结果。
2016-11-15 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Band Gap Engineering of Two-Dimensional Nitrogene
在我们以前的研究中，我们预测了新颖的二维蜂窝状单分子膜的氮族元素。特别是，氮的蜂窝状单层的结构和性质，我们称之为氮，是非常不寻常的。本文对其电子结构进行了深入的研究。我们发现氮分子的能带结构可以通过几种方式来设计：控制单层的堆叠、施加双轴拉伸应变和施加垂直电场。氮原子的禁带宽度随着层数的增加而减小。当垂直电场大于0.18V/cm时，禁带宽度也减小，当垂直电场为0.35V/cm时，禁带宽度减小。在此过程中，发现间隙对电场的近似线性依赖关系。施加双轴应变也可以减小带隙，并最终关闭带隙。在应变为17%~ 28%时，在布里渊区发现了6个不等价的狄拉克点，氮分子单层膜变成了狄拉克半金属。这些发现表明，氮的电子结构可以通过多种技术进行修饰，这使其成为电子器件的有希望的候选者。
2016-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional bimetal-embedded expanded phthalocyanine monolayers: a class of multifunctional materials with fascinating properties
本文通过第一性原理计算预测了二维双金属扩展酞菁单层TM2EPc，发现其兼具结构稳定性、高磁转变温度、狄拉克半金属性、宽光谱吸收及高光电转换效率，在自旋电子学和光伏领域具有广阔应用前景。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
