A Memadmittance Systems Model for Thin Film Memory Materials
1971年，忆阻器最初被假设为一种新的非线性电路元件，它与电流和电压的时间积分有关。最近，HPLabs的研究人员将理论忆阻器概念与TiO（2-x）薄膜的电阻切换行为联系起来。然而，已经发现表现出记忆电阻效应的各种其它薄膜材料也表现出记忆电容效应。本文提出了一种记忆导纳（记忆导纳）系统模型，试图巩固与忆阻器模型的记忆电容效应。该模型产生的方程有关的电阻开关薄膜中的导电桥的横截面积的电容的变化。
2010-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Development and optimization of large-scale integration of 2D material in memristors
本文开发并比较两种CMOS兼容的MoS₂忆阻器制备方案，通过去除3 nm聚合物污染层提升开关性能与可重复性，并结合表征提出晶界传导开关机制。
2024-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Observation of Intrinsic and LED Light-Enhanced Memristor Performance in In-Plane Ferroelectric NbOI2
本研究在新发现的面内铁电材料 NbOI2 中观察到本征忆阻行为，并利用 LED 可见光显著提升了其性能，揭示了电场诱导和光场增强的铁电极化切换机制，为纳米电子学应用提供了新策略。
2025-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Volatile MoS${_2}$ Memristors with Lateral Silver Ion Migration for Artificial Neuron Applications
本文提出基于MOCVD生长多层MoS${_2}$的横向银离子迁移挥发性忆阻器，实现无forming、低电压、快速且可重复的电阻开关，并建立物理紧凑模型，探索其作为人工神经元在神经形态系统中的应用。
2024-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Resistive Switching and Current Conduction Mechanisms in Hexagonal Boron Nitride Threshold Memristors with Nickel Electrodes
本研究通过温度相关电流-电压测量结合TEM分析，揭示了镍电极多层h-BN阈值忆阻器的阻变机制为镍细丝沿硼缺陷形成与回缩，所制器件具备低变异、高开关比等优异性能。
2023-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The effect of changing electrode metal on solution-processed flexible titanium dioxide memristors
柔性溶液处理的忆阻器根据电极材料的选择显示不同的行为。将金用于两个电极导致可切换的WORM（一次写入多次读取）电阻装置。两个电极都使用铝增加了行为的丰富性，从而允许弯曲和三角形忆阻开关电阻存储器。具有铝底部电极和金顶部电极的比较装置仅在铝电极为阴极时表现出显著的忆阻电阻切换，表明电极充当氧阴离子的源/汇。当金电极为阴极时，该电极因析氧而变形。这些结果表明，铝有助于稳定和促进溶胶-凝胶TiO $_2$器件中的忆阻行为，并且将电极从铝改变为金产生了根本上不同的器件特性。
2013-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Prediction of Ultra-Low Thermal Conductivity in Lithium Intercalation Materials
近几十年来，锂嵌入层状过渡金属氧化物LixTMO 2带来了可充电电池的范式变化，并有望用于忆阻器，这是一种用于未来神经计算和片上存储的设备。尽管热传输特性是限制电池的充电/放电速率、封装密度、能量效率和安全性以及忆阻器的可控性和能量消耗的关键因素，但其管理不善甚至尚未被理解。在这里，我们第一次采用包括高阶晶格非谐性的量子计算，发现LixTMO 2材料的热导率k显著低于迄今为止所认为的。更具体地，LiCoO 2的k的理论上限为6 W/m-K，比现有理论预测低2-6倍。对于LiCoO 2和LiNbO 2，脱锂进一步将k降低40-70%。晶界，应变和孔隙率的热导率降低的其他原因，而锂离子扩散和电输运被发现只有一个很小的影响声子的热输运。结果阐明了几个长期存在的问题，在锂嵌入材料的热传输，并提供指导设计高能量密度电池和可控忆阻器。
2020-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fundamental Issues and Problems in the Realization of Memristors
2008年，惠普（HP）实验室的研究人员声称已经找到了一个真正的忆阻器设备的分析物理模型[1]。该模型考虑的是一个含有氧空位高度自掺杂区和少量掺杂区的TiO_2薄膜，一种夹在两个铂电极之间的具有内在化学不均匀性的单相材料。Strukov等人[1]基于所提出的模型，能够获得真正忆阻器的特征动态状态方程和电流-电压关系。然而，一些基本的电化学事实被作者忽视，而提出他们的模型，即在两个区域之间的边界处的扩散电流的耦合。该器件将像“化学电容器”一样工作一段时间，直到化学不均匀性被平衡，从而违反了对真正忆阻器的基本要求，即所谓的“无能量放电特性”。此外，HP忆阻器装置的动态状态方程必定失效，因为这种关系本身违反了信息处理的最小能量成本的朗道原理。也许，如果通过指定连续改变所考虑系统的内部物理状态所需的输入到设备的最小电功率量来引入附加先决条件，则可以支持这种方法。然而，我们对此有合理的怀疑。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconducting bimodal ionic photo-memristor
忆阻电路元件构成了新的电子应用的基石，如神经形态计算，称为革命性的信息技术。根据定义，忆阻器对电刺激的历史敏感，它们通过在非易失性状态的连续体上改变它们的电阻来响应。最近，许多努力已经致力于开发呈现对光激发的类似响应的装置。在这里，我们实现了一类新的设备，隧穿光忆阻器，其行为是双峰的：电和光的刺激可以触发切换电阻状态的方式确定的双光电历史。这种独特的行为是在一个极其简单的装置中获得的：一个高温超导体和一个透明半导体之间的界面。微观机制是两种材料之间的可逆纳米级氧化还原反应，其氧含量决定了穿过界面的电子隧穿速率。氧交换在此通过利用电化学、光伏效应和光辅助离子迁移之间的竞争经由照明来控制。除了他们的基本利益，公开的电光记忆效应具有相当大的技术潜力。特别是与高温超导性相结合，除了促进神经形态电路中所需的高连接性外，还为超导电子学领域带来了光忆阻效应。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
In-operando synchronous time-multiplexed O K-edge x-ray absorption spectromicroscopy of functioning tantalum oxide memristors
忆阻器因其潜在的多种应用和大规模信息存储能力而受到人们的广泛关注。氧化钽是一种忆阻材料，已显示出用于高性能非易失性计算机存储器的前景。微观物理一直难以捉摸，因为小尺度和微妙的物理变化，伴随着电导切换。在这项研究中，我们探讨了原子组成，局部化学和电子结构的功能钽氧化物忆阻器通过空间映射O K-边缘X射线吸收。我们开发了一种时间复用光谱显微镜技术，以增强弱的和可能局部的氧化物修饰，空间和光谱分辨率分别为<30 nm和70 meV。在初始阶段的电导切换的微米大小的交叉点设备，光谱变化是均匀的空间分辨率内，我们的技术。当该器件进一步驱动数百万个高压脉冲周期时，我们观察到约100 nm尺度的氧化合物和空位聚集体的横向运动和分离。我们还证明了这种技术的独特能力，通过识别在电刺激过程中的材料的弛豫行为，通过识别电场驱动的变化与不同的脉冲宽度。此外，我们表明，材料的变化可以通过修改其形貌或均匀性定位到一个空间区域，而不是在忆阻开关过程中观察到的空间均匀的变化。本报告的目的是介绍的能力，时间复用X射线光谱显微镜在研究弱信号过渡的非均匀介质中通过的操作和时间演变的忆阻器的例子。
2015-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Large-Scale and Robust Multifunctional Vertically-Aligned MoS$_2$ Photo-Memristors
忆阻器件由于其在非易失性存储器和神经形态计算中的潜在应用而引起了广泛的研究关注。电阻开关器件与光响应材料的结合被认为是一种将光学信息与电路集成的新方法。另一方面，2D材料由于其独特的晶体结构而吸引了大量的考虑，如其化学和物理性质所反映的。虽然不是主要的焦点，但范德华固体被证明是忆阻器件的潜在候选者。在该方案中，大多数电阻开关器件在通过机械剥离获得的平面薄片上实现。在这里，我们利用一个简单和强大的方法来生长大规模的垂直对齐的MoS $_2$（VA-MoS $_2$）薄膜上的标准硅衬底。具有银/VA-MoS $_2$ /Si结构的忆阻器件被示出具有低的开启电压（<0.5V）、长的保持时间（$>2\times10^4$ s）和高的热稳定性（高达350 $^\circ$ C）。所提出的忆阻器件还表现出长时程增强/抑制（LTP/LTD）和光敏记忆状态。大规模的制造，连同低工作电压，高热稳定性，光响应行为和长期增强/抑制，使这种方法非常有吸引力的现实生活中的非易失性存储器应用。
2020-08-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anisotropy and Current Control of Magnetization in SrRuO$_3$ SrTiO$_3$ Heterostructures for Spin-Memristors
神经形态电路中基于自旋电子学的非易失性元件提供了以低功耗实现新功能的可能性。在这方面，积极研究电流控制的磁化电开关。具有垂直磁各向异性（PMA）的复合氧化物异质结构由生长在SrTiO $_3$（STO）上的SrRuO $_3$（SRO）组成，是强有力的材料竞争者。利用晶体取向，这种简单的异质结构中的磁各向异性可以被调谐以呈现完美的或略微倾斜的PMA。在这里，我们研究了电流诱导的磁化调制在这样的定制铁磁层与强自旋轨道耦合（Pt）的材料，利用自旋霍尔效应。我们发现SRO/STO异质结构之间的磁各向异性的显着差异，表现在第一和第二谐波磁阻测量。电流感生磁化切换可以实现与自旋轨道转矩，但对于具有完美的PMA的系统，这种切换是概率的高对称性的结果。PMA的轻微倾斜可以打破这种对称性，并允许实现确定性切换。因此，对异质结构的磁各向异性的控制提供了对切换方式的控制。基于我们的研究结果，我们提出了一个三端自旋电子忆阻器，磁隧道结设计，显示了几个电阻状态控制的电荷。非易失性状态可以通过施加面内电流通过SOT写入，并且通过施加小的面外电流作为隧道电流读出。根据SRO层的各向异性，写入机制是确定性的或概率性的，从而允许出现不同的功能。我们设想，概率性MTJ可以用作突触，而确定性设备可以模拟神经元
2021-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A new twisting phase transition in layered materials
扭曲二维层状材料表现出许多新颖而独特的现象，如绝缘和超导转变、超润滑性等。然而，扭曲对这些现象的影响仍然不清楚。一个关键的挑战是扭转和材料性能之间缺乏联系。在这里，扭曲诱导的莫尔图案与双层石墨烯的构型熵直接相关，基于该构型熵，揭示了层状材料中新的扭曲相变。最关键的是，发现扭转相变是尺寸依赖性的。AB堆积和扭曲相之间的相变的多样性可以提供对双电子学和扭曲学的理解。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chern number and orbital magnetization in ribbons, polymers, and layered materials
轨道磁化的现代理论在非相互作用水平上解决了晶体材料：其中可观察的是几何被积函数的k空间积分。或者，磁化强度允许在r空间中的局部表示，即“密度”，其也可以处理非晶体和/或非均匀材料;陈氏数允许类似的密度。在这里，我们提供了制定带状，聚合物和层状材料，其中k空间和r空间积分进入两个可观的定义。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanobatteries in redox-based resistive switches require extension of memristor theory
基于氧化还原的纳米离子电阻存储单元（ReRAM）是未来信息技术中最有前途的新兴纳米器件之一，其应用于存储器、逻辑和神经形态计算。最近，ReRAM与忆阻器和忆阻器件之间联系的偶然发现进一步加强了该领域的研究。在这里，我们在理论和实验水平上表明，纳米离子型忆阻元件固有地由非平衡态控制，从而产生纳米电池。因此，忆阻器理论必须加以扩展，以适应所观察到的非过零的I-V特性。纳米电池的初始电动势取决于材料系统的化学和传输特性，但也可以在ReRAM电池操作期间引入。电动势对纳米级存储器的动态行为有很大的影响，因此，它的控制是未来器件开发和精确建模的关键因素之一。
2013-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the dynamics of conductive filaments in MoS${_2}$ based memristors by operando transmission electron microscopy
本研究利用原位透射电子显微镜直接观察MoS2忆阻器中银导电细丝的形成、迁移与溶解，揭示电化学金属化机制及影响开关性能的关键参数，为提升器件可靠性提供依据。
2025-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A new method to probe conducting filaments in MoS$_2$-based memristors
University Grenoble Alpes, CEA, Leti（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，CEA，Leti）；University Grenoble Alpes, CEA, IRIG, MEM（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，CEA，IRIG，MEM）；University Grenoble Alpes, CEA, CNRS, IRIG-Spintec（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，CEA，CNRS，IRIG-Spintec）
提出一种利用机械剥离技术去除顶电极的方法，结合KPFM、拉曼光谱和截面TEM表征，揭示了MoS$_2$基忆阻器中导电细丝由金属原子迁移形成，并发现电极材料（金与镍）因吸附和扩散能差异显著影响开关行为。
2026-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic multi-level memristor using linear magnetoelectricity
本文提出利用 Co4Nb2O9 的线性磁电效应实现 q-ϕ 型反铁磁多级忆阻器，通过磁、电场操控而不依赖电流，兼具高精度与超低能耗潜力。
2021-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of electron-irradiation on layered quantum materials
迈向量子时代的技术进步需要安全通信、量子计算和超灵敏传感能力。层状量子材料（LQM）具有显著的光电和量子特性，可以将我们带入量子时代。电子显微镜是在原子和纳米尺度上测量这些LQM的首选工具。另一方面，LQM的电子辐照可以改变各种材料特性，包括结构缺陷的产生。我们回顾不同类型的结构缺陷，以及电子弹性和非弹性散射诱导的过程。控制修改的光电和量子特性的LQM使用电子辐照，包括创建单光子发射器进行了讨论。鼓励通过其他层状材料封装来保护电子辐照引起的LQM损伤。我们最后给出了挑战和机遇的见解，包括使用电子束创建新的结构。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A novel layered topology of auxetic materials based on the tetrachiral honeycomb microstructure
微结构蜂窝材料可以表现出奇异的、极端的和可定制的机械性能，适合于各种现代工程领域中的创新技术应用。本文通过理论分析、数值计算和实验研究的方法，对四手性材料的定向拉胀性进行了研究。通过对tetrichiral样品进行拉伸实验室测试，成功验证了关于整体弹性性能的理论预测，这些测试是通过高精度3D打印技术实现的。受四手性材料运动学行为的启发，一种新设计的双层拓扑结构（称为双四手性材料）已被理论构思和机械建模。新的拓扑结构利用了两个手性相反的四手性层之间的相互协作。双四手性材料已被证实在整体杨氏模量方面优于四手性材料，并且作为主要成就，表现出显着的拉胀行为。具体而言，实验结果，证实了参数分析和计算分析，突出了有效的可能性，以达到强烈的负泊松比，确定为一个独特的全球弹性性能的新型双层拓扑结构。
2019-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrical and acoustic self-oscillations in an epitaxial oxide for neuromorphic applications
开发可以导致人工神经元（神经轴突）和突触（忆阻器）的紧凑版本的材料是新生神经形态材料研究领域的主要愿望。振荡回路作为神经元是有趣的，它模仿动作电位的放电。我们提出了室温自振荡器件制作的半导体TbMnO 3的外延薄膜。我们发现，这些电振荡引起伴随的机械振荡，产生可听的声波，提供了一个额外的自由度与其他设备的接口。控制振荡的机制的固有性质产生了高度的控制和可重复性。在外延钙钛矿氧化物中获得这样的性质，开辟了将自振荡性质与其他压电、铁电或磁性钙钛矿氧化物的自振荡性质相结合的道路，以在紧凑的异质结构中实现混合神经电阻器-忆阻器功能。
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Memory-Conservation Theory of Memristance
忆阻器是近年来发现的一种基本的电路元件，在神经形态计算、非线性电子学和计算机存储器等领域具有重要的应用价值。它通常是使用蔡氏方程，其中缺乏材料的设备属性，或使用Strukov的唯象模型（或模型从它派生），偏离蔡氏的定义，由于缺乏一个磁通量项。它示出，通过建模的记忆保持离子电流（在Strukov忆阻器中的氧空位）的静磁学，忆阻器的磁通量可以被识别为从离子产生的通量。这导致了一种新的忆阻理论，由两个部分组成：1。一种记忆功能，它描述了离子感受到的忆阻如何影响位于器件“开启”部分的导电电子; 2.一种守恒函数，描述器件“关”部分的时变电阻。该模型允许在电子理论中直接结合离子，并首次将Chua的忆阻器的本构定义与器件材料特性联系起来。
2014-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Micromechanics of liquid-phase exfoliation of a layered 2D material: A hydrodynamic peeling model
二维层状材料液相剥离的微观力学：流体动力学剥离模型
2019-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Quantifying the Stacking Registry Matching in Layered Materials
最近开发的方法[Marom等人，物理修订信函105，046801（2010）]来量化分层材料中的配准失配。注册指数，这是最初定义为平面六方氮化硼，扩展到处理石墨系统和广义描述多层纳米管。它表明，使用简单的几何考虑，它是可能的捕获复杂的物理特征层间滑动层状材料。所提出的模型的直观性和相关计算的效率表明，该方法可以作为一个强大的表征工具，在复杂的层状系统的层间相互作用。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Bipolar electrical switching in metal-metal contacts
在精心设计的小几何形状的金属-绝缘体-金属器件中观察到了电开关。这些器件通常也被称为忆阻器，并且由特定材料组成，例如过渡金属氧化物、硫属化物、钙钛矿、具有价态缺陷的氧化物或惰性电极和电化学活性电极的组合。没有简单的物理器件被报道表现出电开关。我们已经发现，一个简单的点接触或金属片形成的颗粒排列表现出双极开关。这些装置被称为相干器，被认为是单向电引信。我们已经确定了控制电阻状态的状态变量，并且可以对器件进行编程以在多个稳定电阻状态之间切换。我们的观察使以前假设的热机制，其电阻变化的不足。这些器件构成了忆阻器的缺失的规范物理实现，通常被称为第四无源元件。除了在理解金属接触方面的理论进展外，目前的发现为物理学家和工程师提供了一种简单的忆阻器，用于广泛的实验，这是迄今为止不可能的。
2013-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanics of freely-suspended ultrathin layered materials
原子级薄二维材料的研究是一个年轻而迅速发展的领域。在过去的几年里，在研究的显着的电气和光学性能的二维材料的剥离大块层状材料已经取得了很大的进展。由于这些原子级薄材料的非凡机械性能，它们在未来的应用中也有很大的希望，例如柔性电子产品。例如，这类材料可以承受非常大的变形而不会断裂。由于二维材料的小尺寸、高杨氏模量和高结晶度的组合，它们作为高频和高品质因数谐振器吸引了纳米机械系统领域的注意。在这篇文章中，我们回顾了二维材料的静态和动态响应的实验。我们提供了不同材料的力学概述和比较，并强调了这些薄晶体层的独特性能。最后，我们展望了二维材料的力学和未来的研究方向，如耦合的机械变形，其电子结构。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wannier Function Approach to Realistic Coulomb Interactions in Layered Materials and Heterostructures
我们介绍了一种方法来获得现实的库仑相互作用项在独立的层状材料和垂直异质结构从从头计算模拟相应的散装材料。为此，我们建立了一个组合的计算框架内的约束随机相位近似，Wannier函数表示的库仑矩阵元素在一些低能量希尔伯特空间和连续介质静电，我们称之为Wannier函数连续静电（WFCE）。对于单层和双层石墨烯，我们再现完整的从头计算的库仑矩阵元素的精度为$0.2$ eV或更好。我们表明，在双层石墨烯中的现实库仑相互作用可以通过不同的电介质和金属环境在eV尺度上进行操纵。与[M. M. Scherer等人，Phys.Rev.B85，235408（2012）]提出双层石墨烯的电子基态是层状反铁磁体，并且令人惊讶地保持不受库仑相互作用中的这些强变化的影响。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical vapor deposition of hexagonal boron nitride and its use in electronic devices
电介质是用于许多不同电子设备的绝缘材料，并在所有这些设备中发挥重要作用。目前先进的电子器件使用具有高介电常数的介电材料，并避免高泄漏电流。然而，这些材料显示出一些固有的问题，并且与相邻材料的不良相互作用。因此，为当前和未来的电子设备寻找合适的介电材料的竞赛仍然是开放的。在这种情况下，二维[2D]材料已成为一个重要的选择，不仅由于其先进的性能，而且由于可扩展的合成方法的发展。石墨烯是电子设备中探索最多的2D材料。然而，石墨烯没有带隙，因此不能用作电介质。MoS 2和其他2D过渡金属二硫属化物（TMD）是半导体2D材料，可以在电子器件中提供更多的通用性。在这篇博士论文中，我研究了单层和多层六方氮化硼（h-BN）作为电子器件电介质的用途，因为它是一种带隙为~5.9 eV的二维材料。我的工作主要集中在使用化学气相沉积合成h-BN，研究其在纳米尺度下的内在形态和电学性质，以及其在不同电子器件（如电容器和忆阻器）中作为电介质的性能。总的来说，我们的实验表明h-BN是一种非常可靠的介电材料，并且它可以成功地用于电容器和忆阻器。此外，h-BN还显示出传统MOSFET中从未观察到的额外性能，例如易失性电阻开关，这也可能为新的应用打开大门。
2018-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ionic vs. van der Waals Layered Materials: Identification and Comparison of Elastic Anisotropy
在这项工作中，我们扩展了已知的层状化合物，包括离子层状材料，这是众所周知的超导，热电和电池应用。我们专注于ICSD中已知的三元化合物，通过扩展我们之前开发的用于识别范德华（vdW）分层结构的算法来筛选离子分层结构，从而识别了1，500多种离子分层化合物。由于VDW层状结构可以化学突变，形成离子层状结构，我们已经开发出一种方法，在结构上连接二元VDW三元离子层状材料。我们进行了深入的分析，这两类分层系统之间的相似性和差异，并评估层的几何形状和粘结强度之间的相互作用与弹性各向异性的研究。我们观察到了丰富多样的各向异性行为，其中分层方向本身并不是弹性各向异性的简单预测因子。我们的研究结果使发现新的层状材料，通过插入或脱嵌的vdW或离子层状系统，分别，以及奠定了基础，各向异性传输现象的研究，如声音传播或晶格热导率。
2018-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable Memristive Phenonmena Mediated by Grain Boundaries in Single Layer MoS2
高速计算的持续发展取决于材料合成和器件结构的突破。通过引入忆阻器，可以显着增强逻辑和存储器的性能，忆阻器是一种两端器件，其内部电阻取决于外部偏置电压的历史。基于具有绝缘氧化物（例如TiO 2）的金属绝缘体金属（MIM）结构的现有技术忆阻器受到缺乏对细丝形成的控制和开关电压的外部控制的限制。在这里，我们报告一类忆阻器的基础上晶界（GB）在单层二硫化钼设备。具体而言，从接触出现的GB的电阻可以容易地和重复地调制，开关比高达1000和动态负微分电阻（NDR）。此外，MoS2的原子级薄性质使得能够通过场效应几何形状中的第三栅极端子来调谐设置电压，这提供了在其他已知忆阻器件中未观察到的新功能。
2015-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-Layered Hittorf's Phosphorus: A Wide-Bandgap High Mobility 2D Material
我们在这里提出了一个二维材料的基础上的一个单一的紫色或希托夫的磷层。使用第一性原理密度泛函理论，我们发现它是非常稳定的，与其他以前提出的单层磷结构。它只需要一个小的能量成本约$0.04~\text{eV/atom}$从它的本体结构，希托夫的磷，或结合能$0.3-0.4~\text{J/m}^2$每层创建，这表明在实验中剥离的可能性。我们发现单层Hittorf磷是一种宽带隙半导体，其直接带隙约为$2.5$ ~eV，并且我们的计算表明，它预计具有高且高度各向异性的空穴迁移率，其上限介于$3000-7000$ ~cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$之间。这些综合性能使得单层Hittorf磷成为未来应用于各种技术的非常好的候选者，特别是用于高频电子学和在低波长蓝色范围内操作的光电子器件。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signature of large-gap quantum spin Hall state in the layered mineral jacutingaite
量子自旋霍尔（QSH）绝缘体是一种具有绝缘体和受时间反转对称性保护的主体边缘态的材料。在这些状态下，自旋和动量的螺旋锁定抑制了电荷载流子的背散射，从低功率电子学到量子计算都有着广阔的应用前景。应用的一个主要挑战是大间隙QSH材料的识别，这将使室温下无耗散传输在其边缘状态。在这里，我们表明，层状矿物jacutingaite（Pt $_2$ HgSe $_3$）是一个候选的QSH材料，实现了长期追求的凯恩-梅勒绝缘体。使用扫描隧道显微镜，我们测量的带隙为110毫电子伏，高于室温，并确定了标志性的边缘状态。通过计算$\mathbb{Z}_2$不变量，我们确认了能隙的拓扑性质。作为一种层状矿物，它在空气中是稳定的，可以通过机械剥离减薄到几个原子层。此外，我们证明，它可以集成到异质结构与其他二维材料。这将拓扑绝缘体添加到2D量子材料库中，极大地扩展了使用分层材料堆叠来调谐2D电子系统的可能性。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rehabilitation of PBE-GGA for Layered Materials
层状材料的结构和能量性质对交换关联的半局域近似的密度泛函理论提出了挑战。通过结合最广泛使用的半局部广义梯度近似（GGA），Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE），与修订的Vydrov-Van Voorhis非局部相关泛函（rVV 10），28层材料的优异的结构和能量特性都恢复了明智的参数选择。我们将所得泛函称为PBE+ rVV 10 L，其中“L”表示层状材料。这种组合并不新鲜，只涉及重新调整一个单一的整体参数，但由此产生的卓越建议，这种修正的PBE的层状材料的理论研究的许多方面。为了比较，我们还提出了PBE+ rVV 10的结果，其中参数是由22分子之间的相互作用能。
2016-12-12 cond-mat.mtrl-sci
LAN -- A materials notation for 2D layered assemblies
二维（2D）层状材料为新的物理和应用提供了有趣的可能性。在试图以系统的方式探索材料空间之前，或者结合理论，计算和实验的见解，需要对关于任意组成的集合体的信息进行正式描述。在这里，我们介绍了一个域通用符号，用于描述从单层到任意组成的扭曲组件，存在或尚未制造的二维分层材料的空间。该符号对应于分层结构的逐步组装的理论材料概念，该分层结构使用一系列旋转、垂直堆叠和对单个2D层的其他操作。它的范围是证明了一些使用常见的单层材料作为构建块的示例结构。这项工作的总体目标是有助于系统的编纂，捕获和转让材料知识的二维分层材料领域。
2020-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale resistive switching in electrodeposited MOF Prussian blue analogs driven by K-ion intercalation probed by C-AFM
Université catholique de Louvain (UCLouvain)（天主教鲁汶大学）；University of Applied Sciences Zwickau（茨维考应用技术大学）；Universidad de Granada（格拉纳达大学）；Universitat de Valencia（瓦伦西亚大学）
研究通过C-AFM揭示了K离子插层在普鲁士蓝类材料中的纳米级电阻开关机制，展示了其可调性和应用潜力。
2026-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronics and optoelectronics of quasi-one dimensional layered transition metal trichalcogenides
石墨烯和过渡金属二硫属化物的分离为大量可以随意剥离、操纵和堆叠或组合的层状材料打开了一个名副其实的世界。随着探索的不断扩大，包括其他具有独特属性的分层材料，很明显，没有一种材料能够满足所有后硅时代的要求。本文综述了层状准一维过渡金属三硫属化合物（TMTCs）作为新一代电子学和光电子学材料的性质和应用。TMTCs呈现出独特的链状结构，这使得材料具有准一维性质，如电导率和线性二向色性的高各向异性比。这类材料的带隙范围（0.2 eV- 2 eV）使其适用于各种各样的应用，包括场效应晶体管，红外，可见光和紫外光探测器，以及与其各向异性特性相关的独特应用，这为下一代电子产品的开发开辟了另一个自由度。在这篇综述中，我们调查的历史发展，这些显着的材料，强调最近的活动所产生的原子薄的三硫化钛（TiS 3）的分离和表征。
2017-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth and Properties of Dislocated Two-dimensional Layered Materials
二维层状位错材料近年来引起了人们的广泛关注。特别地，螺旋位错可以导致层状材料中的螺旋拓扑结构和层间扭曲，显著影响层的堆叠顺序和对称性。此外，具有大应变和严重畸变的原子配准的位错可以导致位错周围结构的局部修改。因此，位错提供了一个有用的途径，工程的光学，电学，热学，机械和催化性能的二维层状材料，这显示出巨大的潜力，带来新的功能。本文综述了位错二维层状材料的生长和性能的实验和理论研究进展。最后，对这一领域的未来工作进行了展望。
2020-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Hidden Classes of Layered Electrides by Extensive High-throughput Materials Screening
尽管它们具有非凡的特性，但它们仍然是一种相对未开发的材料，只有少数化合物通过实验生长。特别是对于层状结构的Ca 2N，目前的研究主要集中在几种层间二维阴离子电子结构相似的Ca 2N的同构上。仍然缺少对不同层次的生物多样性的广泛筛选。在这里，通过筛选材料与负离子电子的结构在材料项目，我们发现12个现有的材料作为新的层状晶体。值得注意的是，这些层状晶体表现出与Ca 2N完全不同的性质。例如，不寻常的完全自旋极化的零维（0 D）阴离子电子显示在金属卤化物与MoS 2-like结构;独特的一维（1D）阴离子电子被限制在准一维结构的管;磁性和非磁性阴离子电子的共存被发现在ZrCl-like结构和一个新的三元Ba 2LiN与0 D和1D阴离子电子。这些材料不仅显着增加了实验合成的层状晶体的池，而且有希望被剥离成先进的2D材料。
2019-01-16 cond-mat.mtrl-sci
A Gaussian Treatment for the Friction Issue of Lennard-Jones Potential in Layered Materials: Application to Friction between Graphene, MoS2 and Black Phosphorus
Lennard-Jones势被广泛用于描述石墨烯等层状材料中的层间相互作用。然而，众所周知，这种潜力大大低估了层状材料的摩擦性能。在这里，我们建议补充的Lennard-Jones潜在的高斯型的潜力，这使得更准确的计算二维层状材料的摩擦性能。此外，高斯势在计算上是简单的，因为它只引入了一个附加的势参数，该参数由层状结构中的层间剪切模式确定。将所得的Lennard-Jones-Gaussian势应用于计算石墨烯、MoS 2、黑磷及其异质结构的层间结合能和摩擦能。
2015-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Refractive uses of layered and two-dimensional materials for integrated photonics
科学界已经见证了对分层（即二维，2D）材料的研究的巨大扩展，最近越来越多地关注光子学的应用。层状材料对于在光子集成电路的受限几何结构中操纵光特别令人兴奋，其中关键材料特性包括强且可控的光-物质相互作用以及有限的光学损耗。层状材料具有可调的光学特性，相位是有前途的电光学，和一个多晶型物，建议一个丰富的设计空间的高度非微扰的光子集成器件的基础上相变功能。所有这些特征在带隙高于光子学相关的近红外（NIR）光谱带（$\sim$ 0.5 - 1 eV）的材料中是明显的，这意味着它们可以在折射（即非吸收）应用中被利用。
2020-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the friction of atomically thin layered materials
摩擦是一种普遍存在的现象，极大地影响着我们的日常生活，并导致工业化社会中大量的能量损失。诸如石墨烯的层状材料具有有趣的摩擦特性，并且通常用作润滑剂（添加剂）以减少摩擦并防止磨损。实验原子力显微镜的研究和详细的模拟已经显示了一些有趣的效果，如摩擦强化和摩擦对覆盖表面的层数的依赖性。在这里，我们提出了一个简单的，基本的，模型的摩擦薄板。我们用我们的模型来解释各种看似矛盾的实验以及数值结果。该模型可以作为理解薄板摩擦的基础，并为最终控制其摩擦和磨损保护开辟了新的可能性。
2020-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topology-Scaling Identification of Layered Solids and Stable Exfoliated 2D Materials
材料项目晶体结构数据库已被搜索的材料拥有分层图案在其晶体结构中使用拓扑缩放算法。该算法识别和测量结构的晶胞中键合的原子团簇的尺寸，并确定它们随晶胞尺寸的缩放。该搜索产生了826个稳定的层状材料，这些材料被认为是通过剥离形成二维单层的候选材料。密度泛函理论计算每种材料的剥离能和681单层被发现表现出低于那些已经存在的二维材料的剥离能，表明它们从体相剥离的可能性。这些二维材料的晶体结构为今后稳定二维材料的理论研究提供了模板。所有826个单层的优化结构和其他数据见https://materialsweb.org。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer bond polarizability model for stacking-dependent low-frequency Raman scattering in layered materials
二维（2D）层状材料由于其迷人的和技术相关的性质而被广泛研究。它们的功能通常可以通过层间堆叠图案来定制。低频（LF）拉曼光谱提供了一种快速，非破坏性和廉价的光学堆叠表征技术，因为LF层间振动模式的强度是敏感的堆叠的细节。一个简单的和广义的层间键极化率模型，提出了解释和预测LF拉曼强度如何依赖于复杂的堆叠序列的任何厚度在一个广泛的阵列的二维材料，包括石墨烯，MoS 2，MoSe 2，NbSe 2，Bi 2Se 3，GaSe，h-BN等。此外，提出了一个通用的策略来统一这些二维材料的堆叠命名。该模型揭示了低频拉曼响应对堆垛层的基本机制，为堆垛层识别提供了一般性的规律。
2017-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nucleation of dislocations and their dynamics in layered oxides cathode materials during battery charging
晶体固体中的缺陷及其相互作用通常是材料性能和功能的基础，因为它们对稳定性具有决定性作用，导致增强的扩散，并充当空位的储存器。最近，富锂层状氧化物已成为下一代储能阴极材料的主要候选者之一，其容量超过商业使用的化合物50%。氧-氧化还原反应被认为是造成过剩容量的原因，然而，电压衰减阻碍了这些新材料的商业化。尽管有广泛的研究，但对氧氧化还原反应和电压衰减的基础机制的理解仍然不完整。在这里，使用操作三维布拉格相干衍射成像，我们直接观察富锂层状氧化物材料的纳米颗粒中的移动位错网络的成核。令人惊讶的是，我们发现，与常规层状氧化物材料相比，在富锂层状氧化物材料中更容易形成位错，这表明富锂层状氧化物中的缺陷与异常高的容量之间存在联系。部分位错网络的形成显著改变了局部锂环境，并导致电压衰减。基于我们的研究结果，我们设计并演示了一种方法来恢复原来的高电压功能。我们的研究结果表明，在富锂层状氧化物的电压衰减是可逆的，并呼吁新的范例，改善设计的氧氧化还原活性物质。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Relating chemical bonding to physical properties: The origin of unexpected isotropic properties in layered materials
层状材料跨越非常广泛的固体范围，从范德华材料到高度复杂的晶体结构，如粘土。它们通常被认为具有高度各向异性的性质，这基本上归因于弱的层间相互作用。层状Mg3Sb2结构由于其出色的热电性能而受到广泛关注。基于定量化学键分析，我们解开，Mg3Sb2具有近各向同性的三维（3D）键合网络与层间和层内键是惊人的相似，这些独特的化学键合功能的起源，近各向同性的结构和热性能。各向同性的三维键合网络被发现是广泛适用于许多含镁化合物的层状CaAl2Si2型结构。有趣的是，基于电子密度的参数可以用作测量层状结构中晶格热导率各向异性的指标。这项工作扩展了我们对基于化学键分析的结构和性能的理解，它将指导搜索和设计具有定制各向异性性能的层状材料。
2018-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Cross-Plane Thermal Transport in Layered Materials
本研究考虑高阶四声子散射等效应，探究五种层状半导体的跨平面声子热输运，发现高低热导率材料的声子平均自由程规律相反，相干输运贡献均低于5%，揭示了纳米结构化的差异化作用。
2023-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Black Arsenic-Phosphorus: Layered Anisotropic Infrared Semiconductors with Highly Tunable Compositions and Properties
在过去的十年中，具有不同性质的二维（2D）层状材料引起了人们极大的兴趣。到目前为止，发现的层状材料已经覆盖了从半金属石墨烯、绝缘氮化硼到带隙从中红外到可见光的半导体的广泛但不连续的电磁光谱范围。在这里，我们介绍新的层状半导体，黑砷磷（b-AsP），具有高度可调的化学成分和电子和光学特性。运输和红外吸收的研究表明，半导体性质的b-AsP与可调的带隙，范围从0.3至0.15 eV。这些带隙落入长波红外（LWIR）区域，并且不能被其他层状材料容易地达到。此外，偏振分辨红外吸收和拉曼光谱研究揭示了b-AsP的面内各向异性特性。这一系列层状b-AsP材料将2D层状材料覆盖的电磁光谱扩展到LWIR区域，并可能为未来基于所有2D层状材料的器件找到独特的应用。
2015-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Identifying Electronic Doorway States in the Secondary Electron Emission from Layered Materials
本研究通过符合探测和密度泛函理论计算，识别了层状材料二次电子发射中的Feshbach共振，其源于层间态作为电子发射的门控态，且部分门控态仅对超过五层的样品开放。
2025-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron spin dynamics of two-dimensional layered materials
不断增长的二维层状材料库为研究人员提供了丰富的机会来探索和调整纳米级的物理现象。本文综述了石墨烯、硅烯、磷烯、过渡金属硫属化合物、有机分子共价异质结构和拓扑材料中电子自旋动力学的实验和理论研究进展。自旋输运，化学和缺陷引起的磁矩，自旋轨道耦合和自旋弛豫的影响，也讨论了与自旋电子学领域。
2016-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Overall thermomechanical properties of layered materials for energy devices applications
本文对固体氧化物燃料电池（SOFC）和锂离子电池用多层材料的有效热机械性能进行了分析。最近发展的渐近均匀化程序，以表示的一阶等效连续的整体热弹性常数的微涨落函数，这些功能是通过相应的递归单元问题的解决方案获得的。假设周期性的体积力和热源，研究了热应力对再现固体氧化物燃料电池（类SOFC）特性的周期性多层热弹性复合材料的影响，并将渐近均匀化方法得到的解与相关非均质材料的有限元分析结果进行了比较。
2016-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Light-matter interactions in layered materials and heterostructures: from moiré physics and magneto-optical effects to ultrafast dynamics and hybrid meta-photonics
本文综述了分层二维材料及异质结构中光-物质相互作用的最新进展，涵盖莫尔物理、磁光效应、超快动力学与混合光子集成，并展望其在光电子学和下一代光子器件中的应用潜力。
2024-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Anomalous elastic buckling of hexagonal layered crystalline materials in the absence of structure slenderness
异质层状晶体材料，如石墨烯、氮化硼、硫酸钨等，由于其独特的原子结构和优异的热、机械和物理性能的组合，引起了人们的极大关注。利用机械屈曲是一种很有前途的途径来控制其结构形态，从而调整其物理性能，从而产生许多新的应用。在本文中，我们采用有限元分析（FEA），分子动力学（MD）模拟和连续介质建模研究的机械屈曲的层状晶体材料与晶体层平行的纵向轴线制成的列。结果表明，随着长细比的减小，材料的力学失稳模式由弯曲失稳模式逐渐过渡到剪切失稳模式。当长细比趋于零时，临界屈曲应变εcr收敛到一个远小于材料机械强度的有限值，表明在适当的实验条件下是可以实现的。这种机械屈曲模式是反常的和反直觉的。对于一组典型的六方层状晶体材料，连续介质力学模型预测的临界屈曲应变εcr与有限元和分子动力学模拟的结果吻合得很好。对石墨的MD模拟表明，连续介质力学模型适用于20 nm的尺度。该理论模型还揭示了高度的弹性各向异性是在没有结构细长的情况下由层状晶体材料制成的柱的异常机械屈曲的起源。这项研究提供了工程层状晶体材料在各种纳米材料和纳米器件通过机械屈曲的途径。
2014-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Towards Exotic Layered Materials: 2D Cuprous Iodide
由二维（2D）材料组成的异质结构已经在电子和磁等技术领域开辟了许多新的可能性，但如果2D材料的数量和多样性增加，则可以实现更多。到目前为止，只有几十个2D晶体已经从在环境条件下表现出层状相的材料中提取出来，完全忽略了在其他温度和压力下可能存在的大量层状材料。在这里，我们展示了这些结构如何在室温下通过使用氧化石墨烯作为模板材料直接在石墨烯封装中生长而在2D范德华堆栈中稳定。具体来说，我们产生了铜和碘的环境稳定的2D结构，这种材料通常只在645和675 K之间的高温下以层状形式出现。我们的研究结果建立了一个路线，以生产更多的外来相的材料，否则将难以或不可能稳定的实验环境。
2021-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Mechanical and Tribological Properties of Layered Materials Under High Pressure: Assessing the Importance of Many-Body Dispersion Effects
评价了层状材料在高外载荷作用下多体色散效应的重要性。最先进的多体色散密度泛函理论计算石墨，六方氮化硼，和他们的异质结构被用来拟合一个经典的注册表相关的层间电位的参数。使用后者，我们进行了广泛的平衡分子动力学模拟，并研究了流体静压力下的均匀和非均匀体模型的力学响应高达30 GPa。与实验数据的比较表明，多体弥散模型的可靠性延伸到亚平衡区。摩擦模拟表明多体色散效应对于准确描述高压下层状材料界面的摩擦学特性的重要性。
2019-12-28 cond-mat.mtrl-sci
