Creating and probing wide-bandgap nanoribbon-like structures in a continuous metallic graphene sheet
石墨烯单分子层的类光色散特性使其具有许多新颖的电子学特性1，但这种无间隙的特性也限制了石墨烯单分子层在数字电子学中的应用2。在石墨烯单层中产生适度带隙的一种罕见的工作解决方案是将其切割成一维（1D）纳米宽的带3 -13。在这里，我们表明，宽带隙可以在一个独特的一维应变结构，即，通过石墨烯和金属基底之间的强相互作用，而不是切割石墨烯单层，可以制备出连续石墨烯片的石墨烯纳米颗粒状（GNR状）结构。利用热应变工程技术在铑箔上生长的连续石墨烯片中观察到宽度仅为几纳米的类GNR结构。空间分辨扫描隧穿光谱揭示了在另外连续的金属石墨烯片中GNR样结构中几百meV的带隙开口，直接证明了完全在石墨烯单层中实现金属-半导体-金属结。我们还表明，它是可能的定制的GNR类结构的结构和电子性质，通过使用扫描隧道显微镜。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of highly confined surface plasmon modes with doped graphene sheets in the mid-infrared and terahertz frequencies
我们通过解析计算研究了单层石墨烯片和一对独立的平行石墨烯单层的表面等离子体色散关系。导出了单层情况下色散关系的近似形式，该近似形式具有很高的精度，并直观地反映了支撑等离子体激元模的性质。对于由小间隙分开的平行石墨烯对，表面等离子体激元的色散关系分裂成两个分支，一个分支具有对称的磁场，另一个分支具有穿过间隙的反对称磁场。对于对称（磁场）分支，可以在宽光谱上以减小的吸收损耗来改善约束，这与经受损耗和约束之间的权衡的金属表面上支持的常规SP模式不同。然而，对于非常小的分离，这种对称模式被强烈抑制。另一方面，它的反对称对应物表现出非常小的分离或长波长的吸收损失减少，作为对称分支的补充。我们的研究结果表明，石墨烯等离子体激元结构可能是有前途的波导和传感应用在中红外和太赫兹频率。
2012-03-20 cond-mat.mes-hall
Dirac Nodal Lines and Tilted Semi-Dirac Cones Coexisting in a Striped Boron Sheet
石墨烯中迷人的狄拉克费米子激发了我们寻找其他二维（2D）狄拉克材料，硼单层可能是一个很好的候选者。到目前为止，一些单层硼片已被理论预测，并已实验制备三个。然而，它们都没有狄拉克电子。利用密度泛函理论（DFT）计算，我们发现了一种新的硼单分子膜hr-sB，其中同时存在两种狄拉克费米子：一种与速度接近106 m/s的穿越布里渊区（BZ）的狄拉克节线有关，另一种与具有强各向异性的倾斜半狄拉克锥有关.这种新预测的硼单分子层由六边形和菱形条纹组成。由于hr-sB具有与实验获得的硼片相当的优异稳定性，因此在某些合适的衬底（例如Ag（111）表面）上生长hr-sB是相当乐观的。由特殊的成键特性引起的独特的电子性质也暗示这种硼单分子层可能是一种良好的超导体。
2016-12-26 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.comp-ph
Characterization of the second- and third-order nonlinear optical susceptibilities of monolayer MoS$_2$ using multiphoton microscopy
我们报告的二次和三次谐波产生在单层的MoS $_\mathrm{2}$作为一种工具，用于成像和准确地表征材料的非线性光学性能在1560 nm激发。使用表面非线性光学处理，我们推导出表达式相关的实验测量的第二和第三阶非线性片的磁化率的大小，获得值的$|χ_s^{(2)}|=2.0\times10^{-20}$ m $^2$ V $^{-1}$和第一次为单层钼$_\mathrm{2}$，$|χ_s^{(3)}|=1.7\times10^{-28}$ m $^3$ V $^{-2}$。这些片材极化率对应于$|χ_{b}^{(2)}|=2.9\times10^{-11}$ m V $^{-1}$和$|χ_{b}^{(3)}|=2.4\times10^{-19}$ m $^2$ V $^{-2}$的有效体积非线性极化率值，说明了片材厚度。还进行了MoS $_\mathrm{2}$和石墨烯之间的实验比较，证明了单层MoS $_\mathrm{2}$中的$\sim$ 3.4倍的三阶非线性，突出了该材料在电信C波段的非线性光子学的潜力。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Capacitance of Graphene Sheets and Nanoribbons
在这一章中，半解析模型计算的量子电容的单层和双层石墨烯及其纳米带，提出。由于电子-空穴水坑是所有石墨烯样品中的实验事实，因此它们已被纳入我们的计算中。还研究了电荷中性点附近的量子电容的温度依赖性，所获得的结果与最近在单层和双层石墨烯器件上的量子电容测量中观察到的许多特征一致。同时考虑了石墨烯纳米带能带结构中的边缘键弛豫和第三近邻相互作用，研究了有限尺寸效应和边缘效应对石墨烯纳米带量子电容的影响.
2015-12-03 cond-mat.mes-hall
First-principles derived force field for h-BN monolayer nanostructures: Applications to sheets, nanotubes and nanotori
本文通过第一性原理自下而上构建了hBN单层经验力场，用于高效模拟其面内与面外力学性质，并推广至纳米管和纳米环的弹性分析。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boron Nitride Monolayer: A Strain-Tunable Nanosensor
利用密度泛函理论研究了三轴面内应变对六方氮化硼薄膜电子性质的影响。与石墨烯不同，三轴应变将氮化硼薄片的分子轨道定位在其中心，这取决于所施加的应变的方向。所提出的用于定位氮化硼薄片中心接近费米能级的分子轨道的技术可用于实现工程纳米传感器，例如，选择性地检测气体分子。我们表明，中央部分的应变片吸附极性分子更强烈地相比，一个unstrained片。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Curvature in Monolayer Graphene: Effects on Electronic Structure, Phonon Dynamics, and Lattice Thermal Conductivity
Shenzhen Technology University（深圳技术大学）；Universidade do Porto（波尔图大学）；University of Évora（埃武拉大学）；University of Aveiro（阿威罗大学）；University of Huddersfield（哈德斯菲尔德大学）；Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）
研究应变诱导曲率对单层石墨烯电子结构、声子动力学和晶格热导率的影响，发现曲率增强会改变电子性质并诱导Van Hove奇异点，同时应变导致声子散射增强，降低晶格热导率。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-defect Memristor in MoS$_2$ Atomic-layer
非易失性电阻开关，也称为双端器件中的忆阻器效应，已经成为高密度信息存储、脑启发计算和可重构系统的持续发展中最重要的组成部分之一。最近，在过渡金属二硫属化物三明治结构的原子单层中意外发现忆阻器效应，由于尺寸缩放的前景和相关益处，增加了新的感兴趣的维度。然而，原子片中开关机制的起源仍然不确定。在这里，使用单层MoS $_2$作为模型系统，原子成像和光谱显示，金属取代到硫空位导致电阻的非挥发性变化。实验观察证实了缺陷结构和电子状态的计算研究。这些非凡的发现提供了对非易失性开关机制的原子理解，并为精确缺陷工程开辟了新的方向，甚至是单个缺陷，以实现最佳性能指标，包括使用原子纳米材料的存储器密度，开关能量，速度和可靠性。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable non-volatile photomemory effect in MoS$_2$ transistors
非易失性存储器装置已限于作为复杂装置的快闪架构。在这里，我们提出了一个独特的光存储效应的MOS $_2$晶体管。光存储器是基于光掺杂效应-一种控制的方式操纵的自由电荷的密度在单层的MoS $_2$使用激光曝光和栅极电压的应用相结合。光掺杂促进了MoS $_2$电导的变化，导致具有高存储开/关比的光存储状态。此类内存状态是非易失性的，预计可将高达50%的信息保留数十年。此外，我们表明，光掺杂是栅极可调的，使记录的存储器状态的控制。最后，我们提出了一个模型来解释光掺杂，我们提供了实验证据支持这样的现象。总之，我们的工作包括在非易失性存储器件中的MoS $_2$光电晶体管，并扩展了存储器应用的可能性，超越了传统的存储器架构。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Conforming nanoparticle sheets to surfaces with Gaussian curvature
纳米颗粒单层片材是无机-有机杂化材料，其将高度可控的光学和电学性质与机械柔性和显著强度相结合。与其他薄板一样，它们的低弯曲刚度使它们能够轻松卷成或符合圆柱形几何形状。纳米颗粒单分子膜不仅可以弯曲，而且可以通过局部颗粒重排和塑性形变来应对应变。这意味着，与纸张或石墨烯等薄片不同，纳米颗粒片可以更容易地符合具有以非零高斯曲率为特征的复杂形貌的表面，如球冠或马鞍。在这里，我们调查的限制纳米粒子单层的能力，以符合基板与高斯曲率冲压纳米粒子片到晶格的较大的聚苯乙烯球。调整本地高斯曲率通过增加基板球体的大小，我们发现，冲压片形态演变通过三个特征阶段：从全基板覆盖，其中片延伸在晶格中的间隙，覆盖的形式，帽子，紧密符合每个球体的顶部部分，并在较大的极角断裂，帽子表现出径向褶皱。通过分析的纳米粒子的位置，从扫描电子显微镜照片，我们提取的局部应变张量和跟踪应变诱导的位错的粒子排列的发病。通过考虑弹性和塑性形变和粘附的能量的相互作用，我们构建参数，捕捉观察到的变化，在片材形态高斯曲率被调谐超过两个数量级。
2020-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Graphene-Ferroelectric Hybrid Structure for Flexible Transparent Electrodes
石墨烯具有优异的光学、机械和电学性能，使其成为新型光电子学、光子学和柔性透明电极应用的新兴材料。然而，石墨烯的相对高的薄层电阻是许多这些应用的主要限制。在这里，我们提出了一种使用非挥发性铁电聚合物门控在大规模CVD单层石墨烯中实现低薄层电阻的新方法。在这种混合结构中，大规模石墨烯被非挥发性铁电偶极子重掺杂至高达3{ \times } × 1013 cm-2，在环境条件下产生120 Ω{ \Box }的低薄层电阻。石墨烯-铁电透明导体（GFeTC）由于铁电聚合物的高度透明性质而表现出从可见光到近红外范围的大于95%的透射率。结合其优异的机械柔性、化学惰性和铁电聚合物的简单制造工艺，所提出的GFeTC代表了大规模石墨烯基透明电极和光电子学的新路线。
2013-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Green and Solid State Reduction of GO Monolayers Sandwiched between Arachidic Acid LB Layers
本研究提出一种单步绿色固态还原法，通过热处理LB技术制备的AA-GO-AA三明治结构得到高质量RGO单层，其性能与现有还原法相当，适用于石墨烯基电子器件。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Substrate engineering for high quality emission of free and localized excitons from atomic monolayers in hybrid architectures
原子单分子膜代表了一类新型材料，用于研究二维局域激子和自由激子，并基于其显著的光学响应设计光电子器件。在这里，我们调查的MoSe $_2$和WSe $_2$单分子膜剥离的SiO $_2$或外延生长的InGaP衬底上的光致发光响应的基板的作用。在MoSe $_2$的情况下，我们观察到一个显着的定性修改的发射光谱，这是广泛占主导地位的三振子共振InGaP衬底上。然而，发射特征的不均匀加宽的影响被强烈地减小。更令人惊讶的是，在WSe $_2$片中，我们可以常规地观察到来自局域激子的发射线，其线宽低至70 μ π ι，$μ$ eV的分辨率极限。这与在SiO $_2$表面上具有WSe $_2$单层的参考样品形成鲜明对比，其中来自局部缺陷的发射光谱广泛地由光谱扩散和闪烁行为主导。我们的实验概述了III-V-单层混合架构从原子单层获得高质量发射信号的巨大潜力，这直接集成到纳米光子和集成光电子器件中。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall
Impermeable Atomic Membranes from Graphene Sheets
我们证明了单层石墨烯膜对包括氦气在内的标准气体是不可渗透的。通过在膜上施加压力差，我们测量了单层石墨烯的弹性常数和质量。这种加压石墨烯膜是世界上最薄的气球，并在两个不同的区域之间提供了一个独特的隔离屏障，只有一个原子厚。
2008-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic Single-Phase Monolayer Borophene on Arbitrary Substrates
研究所有二维材料的一个主要挑战是开发合成方案和工具，使其能够大规模生产和有效操作。硼氢化钠也是如此，实验仍然主要限于小面积样品的原位表征。相比之下，我们的工作是基于毫米级的硼氢化物片，在真空中合成的Ir（111）表面。除了高质量的宏观合成，证实了低能电子衍射（LEED）和原子力显微镜（AFM），我们还展示了成功的转移硼从Ir到硅晶片通过电化学分层过程。比较拉曼光谱，结合密度泛函理论（DFT）的计算，证明了硼的晶体结构已被保存在转移。我们的研究结果表明，成功的增长和大规模的，单层硼氢化钠片与轻微的缺陷和环境稳定性的操作，从而加快硼氢化钠实施到更复杂系统和设备。
2022-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi Velocity Enhancement in Monolayer and Bilayer Graphene
在单层石墨烯片中，非局域带间交换导致重正化费米表面有效质量，其在低载流子密度极限下消失。我们报告的费米表面有效质量重整化的单层和AB堆叠的双层石墨烯的比较研究。我们解释了为什么在双层的情况下，质量不接近零，虽然它的值仍然强烈抑制。
2009-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical detection of the sliding ferroelectric switching in hBN with a WSe2 monolayer
本研究利用相邻WSe2单层通过光学手段检测hBN中的滑移铁电开关，实现了二维铁电体与半导体的动态耦合，为非破坏性局域光学探测及非易失性存储应用提供了新途径。
2024-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong gate-tunability of flat bands in bilayer graphene due to moiré encapsulation between hBN monolayers
当使用六方氮化硼（hBN）作为石墨烯的衬底时，所产生的莫尔图案产生次级狄拉克点。通过将多层石墨烯封装在对齐的hBN片内，受控的莫尔堆叠可以提供甚至更丰富的益处。使用先进的紧束缚模拟原子松弛的异质结构，在这里，我们表明，在第二狄拉克点的间隙可以打开在选定的莫尔堆叠配置，是独立的异质结构的任何额外的垂直门控。另一方面，选通可以广泛地调谐主狄拉克点处的间隙，并且由此可以相对于次狄拉克点处的莫尔条纹引起的间隙在宽度上强烈地压缩第一莫尔条纹迷你带。我们发现，在hBN封装的双层石墨烯中，这种新的机制可以在适度的门控下导致平坦于10 meV的孤立带，从而为电子控制的强相关态提供了一条方便的途径。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall
Enhancing the hybridization of plasmons in graphene with 2D superconductor collective modes
我们探索的方式，其中石墨烯片和2D超导体的单层之间的紧密接近，可以导致它们的集体激发之间的杂交。我们考虑由石墨烯片和2D超导体单层的组合形成的异质结构。石墨烯等离子体激元可以存在的能量范围很广，加上它的可调谐性，使得这种异质结构成为探测超导体多体物理的有前途的平台。我们表明，石墨烯等离子体和Bardasis-Schrieffer模式的2D超导体之间的杂交结果在近场反射系数的异质结构，这在原则上可以观察到在扫描近场显微镜实验的清晰签名。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-Volatile Control of Valley Polarized Emission in 2D WSe2-AlScN Heterostructures
本研究通过WSe2-AlScN铁电场效应晶体管，实现了谷极化的高效调谐与非易失性控制，在80 K下获得约27%的最大极化，为谷电子学器件提供了新设计思路。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
The Ideal Tensile Strength and Phonon Instability of Borophene
最近，在单晶Ag（111）衬底上成功地生长了具有矩形结构的二维硼片（boroprene），并预测所制备的boroprene具有不同寻常的力学性能。我们进行了第一性原理计算，研究单层硼化物的力学性能，包括理想的拉伸强度和临界应变。结果表明，单层硼化物在a、b方向上可承受的应力分别为20.26N/m和12.98N/m，但其临界应变较小。在a方向上，临界值仅为8%，是所有二维材料中最低的.数值计算结果表明，b方向的拉应变使硼镁合金的屈曲高度增大，导致面外负泊松比，这使得硼片沿b方向表现出优异的机械柔性，并探讨了单层硼化物的破坏机理和声子不稳定性。
2016-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of Two-dimensional Insulator Monolayer Honeycomb BeO
二维（2D）材料的出现开启了平板电子学的迷人前沿。大多数结晶原子层材料是基于具有弱层间键合的层状范德华材料，这自然会导致化学稳定的单层。我们报告的合成的二维绝缘体组成的蜂窝结构BeO（h-BeO）的单个原子片，虽然其散装对应物具有纤锌矿结构。通过分子束外延（MBE）在Ag（111）薄膜上生长h-BeO，Ag（111）薄膜通常生长在Si（111）晶片上。使用扫描隧道显微镜和光谱（STM/S），蜂窝BeO晶格常数被确定为2.65埃的绝缘带隙为6 eV。我们的低能电子衍射（LEED）的测量表明，h-BeO形成一个连续的层，在毫米级具有良好的结晶度。莫尔条纹分析表明，BeO蜂窝结构保持长期的相位相干的原子注册，即使跨银步骤。通过STS和密度泛函理论计算，我们发现h-BeO层与Ag（111）衬底之间的相互作用很弱。我们不仅证明了通过分子束外延生长h-BeO单层膜的可行性，而且还说明了大规模生长，弱衬底相互作用和长程结晶性使h-BeO成为未来技术应用的有吸引力的候选者。更重要的是，在没有大块层状对应物的情况下创建稳定的单晶原子片的能力是定制新型2D电子材料的有趣方法。
2020-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative Differential Resistance, Memory and Reconfigurable Logic Functions based on Monolayer Devices derived from Gold Nanoparticles Functionalized with Electro-polymerizable Thiophene-EDOT Units
我们报告的混合忆阻器件的网络的金纳米粒子（10 nm直径）功能化定制的3，4（亚乙二氧基）噻吩（TEDOT）分子，沉积在两个平面电极之间的纳米和微米的间隙（100 nm至10 μ m），并在原位电聚合形成单层膜的共轭聚合物与嵌入的金纳米粒子（AuNPs）。这些薄膜的电学性质表现出两个有趣的行为：（i）峰/谷比高达17的NDR（负微分电阻）行为，和（ii）开/关电流比约为1 E3至1 E4的记忆行为。仔细研究的开关动态和编程电压窗口进行演示非易失性存储器。ON和OFF状态的数据保持稳定（测试长达24小时），受电压良好控制，并在重复开关循环（本研究中为800）时保留。我们展示了可重构的布尔函数在多端连接NP分子器件。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Two-dimensional non-volatile valley spin valve
提出基于二维铁电半导体MoS2的非易失性谷自旋阀，通过铁电畴壁控制电阻，实现高达10^7的电阻变化，为高性能非易失性谷电子学开辟新途径。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral spin texture in the charge-density-wave phase of the correlated metallic Pb/Si(111) monolayer
我们用扫描隧道谱（STS）和完全相对论第一性原理计算研究了1/3单层$α$ -Pb/Si（111）表面。我们研究了高温$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$和低温$3\times 3$重建，并表明，在这两个阶段，自旋-轨道相互作用导致的能量分裂一样大的$25\%$的价带带宽。相对论效应、电子相关性和Pb-衬底相互作用协同稳定了相关的低温顺磁相，该相具有与$3\times3$周期性共存的发达的上下哈伯德带。通过比较傅立叶变换的STS电导图在费米能级与计算的准粒子干扰从非磁性杂质，我们证明了两个大的六角费米片的发生与面内自旋极化和相反的螺旋。
2018-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable terahertz coherent perfect absorption in a monolayer graphene
相干完全吸收体（CPA）被认为是激光的时间反演对应体：一个含有损耗介质而不是增益介质的谐振腔可以完全吸收相干光场。在这里，我们利用单层石墨烯以非共振方式实现CPA。研究发现，在悬浮单层石墨烯的太赫兹波段存在准CPA点，在准CPA频率下，通过两束入射光之间的适当相位调制，可以实现CPA。发现石墨烯基CPA具有宽带角选择性：对于正交的$s$和$p$偏振，CPA点在斜入射时分裂成两个频带，并且这两个频带覆盖从零频率开始的宽频率范围。此外，相干吸收可以通过改变栅极控制的费米能量来基本上调谐。非共振石墨烯片CPA的研究结果可以推广到太赫兹/红外探测和二维光电材料的信号处理的潜在应用。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Atomic scale strain engineering of layered sheets on the surfaces of two-dimensional materials
利用扫描隧道显微镜（STM）针尖诱导力对二维材料进行原子调制，可以改变材料的力学和电学性质。通过电隧穿的原位地形和光谱探测已被用于应变片的石墨，单层石墨烯和NbSe 2。这一发现也解决了一个长达35年的争议，这个争议涉及到许多提出的模型，这些模型解释了石墨表面原子振动产生的异常高的测量原子振幅（高达24埃，预计为0.2埃）的来源。我们的研究结果属性的异常，表面弹性形变特性的软二维单原子片的石墨烯和石墨相比，NbSe 2，这是与他们的本地键合配置。研究表明，针尖诱导变形可以在材料表面原子级地诱导可控应变，为应变工程提供了一种新的途径。所形成的石墨莫尔图案的地形变形揭示了层间范德华（vdW）强度在其域中变化。原位隧道光谱与应变的莫尔域揭示电子平带形成可控，从而创建一个平台，多体相关性。本文警告异常的观察时，探测二维材料在小间隙距离与其应变诱导效应，并提供指导方针，以利用或避免这种影响。
2022-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding and predicting trends in adsorption energetics on monolayer transition metal dichalcogenides
本研究考察多种过渡金属在二维TMDs表面的吸附规律，建立吸附能与原子及电子结构描述符的预测模型，并将其关联至非易失性电阻开关能。
2025-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
