Orbital diamagnetism in multilayer graphenes: Systematic study with the effective mass approximation
本文在有效质量近似下对多层石墨烯的轨道磁性进行了理论研究。哈密顿量和因此的磁化率可以被分解成来自相当于单层或双层石墨烯的子系统的贡献。单层型子带仅存在于奇数层中，并在$E_F=0$处表现出δ函数磁化率。由于三角形翘曲以及远离$E_F=0$的对数拖尾，出现在每个层数中的双层型子带在$E_F=0$附近给出奇异结构。磁化率对能量的积分近似地仅由层数给出。
2007-12-17 cond-mat.mes-hall
Exceptional high Seebeck Coefficient and Gas-Flow-Induced Voltage in Multilayer Graphene
单层石墨烯的Seebeck系数是块状石墨的几倍，气流感应电压是块状石墨的20倍。在这里，我们发现，多层石墨烯的塞贝克系数随着层数的增加而单调增加，并在六层时达到峰值，比单层高约77%，然后降低，尽管电阻随着层数的增加而单调降低。在2、4、5、6、7层石墨烯中的流动诱导电压显著高于1、3、8层石墨烯，这与其应与塞贝克系数成比例的流行观点相反。这些厚度效应也与连续铝纳米膜形成鲜明对比。
2012-03-02 cond-mat.mes-hall
Plasmons and screening in monolayer and multilayer black phosphorus
黑磷显示出高度的能带各向异性。然而，我们发现，它的面内静态屏蔽仍然是相对各向同性的动量相关的弹性长程散射过程。另一方面，系统中的集体电子激发表现出很强的各向异性。带的非抛物线性导致等离子体频率，其按$n^β$和$β<\tfrac{1}{2}$缩放，其中$n^β$是载流子浓度。屏蔽和电荷分布的面外方向也研究了使用非线性的M-Fermi模型。
2014-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrochemical behaviour of monolayer and bilayer graphene
剥离的单层和多层石墨烯片的电化学性能的研究结果。将石墨烯薄片沉积在硅/氧化硅晶片上，以通过光学显微镜和拉曼光谱进行快速准确的表征。导电银漆和银线用于制造接触;环氧树脂用作掩蔽涂层以暴露稳定的、明确限定的石墨烯区域。多层和单层石墨烯微电极在铁氰化钾的伏安测量过程中表现出准可逆行为。然而，估计单层石墨烯薄片的标准非均相电荷转移速率常数k°更高。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall
High quality-factor mechanical resonators based on WSe2 monolayers
悬浮单层过渡金属-二硫属化物（TMD）是一种结合了超低质量和优异光学性能的膜，使其成为光机械应用的有趣材料。然而，到目前为止，TMD谐振器的低测量品质因数一直是一个障碍。在这里，我们报告了一个超灵敏的单层TMD谐振器，使我们能够揭示其在低温下的机械性能的光学读出。我们发现，单层WSe 2谐振器的品质因数在室温以下大大增加，在液氮温度下达到1.6E^4，在液氦温度下达到4.7E^4。这超过了具有类似表面积的单层石墨烯谐振器的品质因数。在冷却谐振器时，由于WSe 2晶格的热收缩，谐振频率显著增加。这些测量使我们能够实验研究的热膨胀系数的WSe 2单分子膜的第一次。在基于MoS 2和MoSe 2单层的谐振器中也发现了高Q因子。在这项工作中发现的高品质因数的耦合机械振动态的二维激子，谷赝自旋，和单量子发射器，并为量子光机械实验的基础上的Casimir相互作用开辟了新的可能性。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall
Atomic monolayer deposition on the surface of nanotube mechanical resonators
我们研究了惰性气体原子（氘，氪，氩和氖）的单层沉积在个别超净悬浮纳米管。为此，我们记录了纳米管的机械运动的共振频率，因为它提供了覆盖率的直接测量。后者是吸附的原子数除以悬浮的纳米管的碳原子数。在惰性气体原子的恒定压力下，当温度降低时，形成单分子层。在一个大的温度范围内的覆盖率保持恒定在1/6。这一发现表明，碳纳米管单分子膜是具有三角形原子排列的固相，并且与下面的碳纳米管相当。通过比较我们的测量理论计算，我们确定的阶段的Ar和Ne单层流体，我们暂定描述为固体相的氪单层。这些结果强调了由单个纳米管制成的机械谐振器是表面科学的优秀探针。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall
Thermally stable magnetic skyrmions in multilayer synthetic antiferromagnetic racetracks
磁skyrmion是一种拓扑磁化结构，具有纳米尺寸和明确的旋转自旋分布，预计将成为新型skyrmion基器件应用的重要组成部分。研究了有限温度下多层合成反铁磁（SAF）轨道和单层铁磁（FM）轨道中磁skyrmions的运动。在Skyrmion霍尔效应（SkHE）中，FM组分层数存在奇偶效应。也就是说，由于SkHE的抑制，磁性skyrmion在填充有均匀FM层的多层SAF轨道中没有横向运动。结果表明，即使在室温下（$T=300$ K），双层SAF赛道中的运动磁skyrmion是稳定的，但在$T=100$ K在单层FM赛道中，它被破坏。我们的研究结果表明，SAF结构是可靠的和有前途的候选人，为未来的应用在skyrmion电子学和skyrmion自旋电子学。
2016-07-22 cond-mat.mes-hall
Optomechanical coupling between a multilayer graphene mechanical resonator and a superconducting microwave cavity
由诸如石墨烯的二维晶体制成的机械谐振器的低质量密度、高频率和高品质因数的组合使得它们对于力感测/质量感测中的应用以及探索机械运动的量子机制具有吸引力。具有超导腔的微波光力学提供了精确的位置灵敏度，并且能够在量子基态中制备和检测机械系统。在这里，我们展示了一个多层石墨烯谐振器与高$\textit{Q}$超导腔之间的耦合，其品质因数高达220，000。利用热机械噪声作为校准，我们实现了17 fm/ $\sqrt{\text{Hz}}$的位移灵敏度。光机械耦合表现为光机械诱导反射（OMIR）和吸收（OMIA）的微波光子。我们观察到17分贝的机械微波放大和强大的光机械反作用的签名。我们提取的协同$C$，耦合强度的表征，定量地从测量没有自由参数，并找到$C=8$，有希望的石墨烯运动的量子制度。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall
Investigation of Band-Offsets at Monolayer-Multilayer MoS2 Junctions by Scanning Photocurrent Microscopy
MoS 2的能带结构随厚度的变化表明在单层（1 L）和多层（ML）薄膜的界面处存在能带的不连续性。这种异质结的特性进行了分析，在这里使用电流与电压的测量，扫描光电流显微镜，和有限元模拟的载流子运输。整流I-V曲线之间的接触对两侧的1 L-ML结，并观察到一个强大的偏置依赖的光电流在结。不同的载流子浓度和电子亲合势的有限元器件模拟表明，在单层/多层结的II型带对齐再现的整流电特性和偏置下的光电流响应。然而，零偏置结光电流及其能量依赖性不能用传统的光伏和光热电机制来解释，表明热载流子的贡献。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Air-stable lithiation engineering of $\mathrm{MoS}_{2}$ for direct-bandgap multilayers
本研究通过新开发的Li-ion平台实现探针诱导的空气稳定Li插层，将多层$\mathrm{MoS}_{2}$转化为多个单层堆叠，使其表现出直接带隙和强光致发光，光致发光增强26倍。
2025-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon and Raman scattering of two-dimensional transition metal dichalcogenides from monolayer, multilayer to bulk material
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）纳米片具有显著的电学和光学性质。具有代表性的MoS $_2$、WS $_2$、WSe $_2$和MoSe $_2$ TMD的2D特征、相当大的带隙以及在合成、表征和器件制造方面的最新进展使得TMD在纳米电子学和光电子学中非常有吸引力。与石墨和石墨烯类似，2D TMD中每层内的原子通过共价键连接在一起，而范德华相互作用将层保持在一起。这使得2D TMD的物理和化学性质依赖于层。在这篇综述中，我们讨论了单层，多层和体TMD的基本晶格振动，包括高频光学声子，层间剪切和层呼吸声子，拉曼选择规则，声子的层数演化，多重声子副本，以及在布里渊区边缘的声子。拉曼光谱的广泛的能力，在调查的TMD的属性进行了讨论，如层间耦合，自旋轨道分裂，和外部扰动。层间振动模式用于快速和无衬底表征多层TMD的层数和探测TMD异质结构中的界面耦合。拉曼光谱在研究TMD纳米片方面的成功为其他二维晶体和相关范德华异质结构的实验铺平了道路。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarizability and Screening in Chiral Multilayer Graphene
我们计算了多层石墨烯的静态极化率，研究了堆叠排列、载流子密度和现场能量差对石墨烯屏蔽性能的影响。在低密度下，多层石墨烯的能谱由一组手性二维电子系统描述，并且相关的手性性质决定了多层石墨烯的屏蔽性质，其根据手性指数是偶数还是奇数而显示出非常不同的行为。随着密度增加，能谱遵循单层石墨烯的能谱，因此极化率接近单层石墨烯的极化率。石墨烯极化率对手性和分层的定性依赖性表明了不同石墨烯量子相作为手性指数的函数的可能性。
2012-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wafer-Scale Single-Crystalline Monolayer Graphene
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Clemson University（克莱姆森大学）；RISE (Research Institutes of Sweden)（瑞典研究院）；Gothenburg University（哥德堡大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Nordita（北欧理论天体物理学中心）
通过一步剥离法在硅碳化物上制备出无多层域的单晶单层石墨烯，实现了晶圆级高质量石墨烯的生产。
2025-11-29 cond-mat.mes-hall
Screened Strong Coupling of Excitons in Multilayer WS2 with Collective Plasmonic Resonances
我们证明了在室温下，二硫化钨（WS 2）中的直接跃迁激子与集体等离子体共振的强耦合。我们使用由金属纳米颗粒的周期性阵列形成的开放等离子体腔。我们显示出明确的反交叉与单层，双层和更厚的多层WS 2的纳米粒子阵列的顶部。这样的混合系统的拉比能量从50到110毫电子伏从单层到16层，而它不缩放与集体强耦合预期的层数的平方根。我们证明了平面外耦合分量可以忽略不计，因为正常的字段是由于高折射率对比度的介质层屏蔽。即使在单层膜外激子的面内偶极矩减小，但分布在薄片中的强面内场仍然可以增强与多层膜的耦合强度。然而，屏蔽的面外场导致拉比能量的饱和。所实现的具有开放腔的TMD多层膜的相干耦合可以用于操纵二维半导体中激子的动力学和输运以及开发超快谷/自旋电子器件。
2018-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable exciton-optomechanical coupling in suspended monolayer MoSe2
过渡金属二硫属化物（TMD）半导体中的激子效应使许多有趣的光-物质相互作用现象成为可能。例子包括强耦合激子-极化激元和近乎完美的原子单层镜。强的光-物质相互作用也为通过单层TMD的激子共振来动态控制机械运动打开了大门。在这里，我们报告的观察激子光机械耦合在悬浮单层MoSe 2机械谐振器。通过在MoSe_2激子共振附近的适度光抽运，我们观察到了机械振动的光阻尼和反阻尼以及光弹簧效应。激子-光机械耦合强度也是门可调的。我们的观察结果可以理解在一个模型的基础上光热反作用和门诱导的镜像对称性破缺的设备结构。在单层半导体中观察栅极可调谐激子-光机械耦合可能在纳米机电系统（NEMS）和激子-光机械中找到应用。
2021-04-11 cond-mat.mes-hall
Symmetry breaking, strain solitons and mechanical edge modes in monolayer antimony
二维材料表现出各种力学不稳定性，伴随着自发对称性破缺。在这里，我们开发了一个连续描述的锑片的屈曲不稳定性。相反方向的屈曲区域构成域分离的域壁，在我们的模型中的孤子。关于平衡的扰动在体中以具有带隙色散的波的形式传播，但是存在具有线性色散的无隙模式，其以使人想起拓扑绝缘体的电子模式的方式沿着畴壁传播。我们建立了单层锑是一个机械拓扑绝缘体，通过展示我们的连续模型和基本的狄拉克方程的对称类BDI，这是已知的是一个拓扑绝缘体在一维和弱拓扑绝缘体在二维之间的映射。单层锑可以通过剥离以及外延和本文中预测的效果应该是访问标准的实验工具，如扫描探针显微镜和拉曼光谱。我们推测，这里研究的效应（即低尺度对称性破缺，应变孤子和无隙边缘模）不仅限于锑，而是二维材料的共同特征。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall
Strain effects on monolayer MoSi2N4: ideal strength and failure mechanism
最近，在实验中成功地合成了具有六方结构的二维单层MoSi2N4（Hong等人，2020 Science 369，670）。所制备的单层MoSi_2N_4具有优异的力学性能。受实验的启发，我们进行了第一性原理计算，以调查单层MoSi2N4的机械性能，包括其理想的拉伸强度，临界应变，和故障机制。我们的研究结果表明，单层MoSi2N4可以承受的应力高达51.6和49.2 GPa沿锯齿形和扶手椅方向，分别。相应的临界应变分别为26.5%和17.5%。对于双轴应变，理想的拉伸强度为50.6 GPa，临界应变为19.5%。与单层MoS2相比，单层MoSi2N4具有更高的弹性模量和理想的拉伸强度。有趣的是，MoSi 2 N4的锯齿方向临界应变和破坏机制与MoS 2的扶手椅方向几乎相同，而MoSi 2 N4的扶手椅方向临界应变和破坏机制与MoS 2的锯齿方向相似。我们的工作揭示了单层MoSi2N4的显着的机械特性。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall
Local Optical Probe of Motion and Stress in a multilayer graphene NEMS
纳米机电系统（NEMS）是新兴的纳米级元件之间的十字路口，机械，光学和电子学，具有显着的潜力，驱动和传感应用。与它们的微米对应物相比，尺寸的减小带来了新的效应，包括对非常低的质量的敏感性、射频范围内的谐振频率、机械非线性和量子力学效应的观察。NEMS的一个重要问题是了解基本物理特性调节耗散机制，已知该机制限制机械品质因数并由于材料降解而引起老化。需要为这些系统定制的检测方法，其允许在纳米尺度上探测运动和应力。在这里，我们展示了一种非侵入式局部光学探针，用于定量测量多层石墨烯NEMS内的运动和应力，该探针由斐索干涉、拉曼光谱和静电致动镜的组合提供。干涉测量提供了运动的校准测量，由从准静态负载到机械共振的范围内的致动产生，而拉曼光谱允许在纳米级上对机械共振进行纯光谱检测。这种光谱检测揭示了应变纳米谐振器和非弹性散射光子能量之间的耦合，从而为光力学提供了一种新的方法。
2012-03-18 cond-mat.mes-hall
Monolayer and bilayer pentacene on Cu(111)
用扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）研究了沉积在Cu（111）表面的并五苯（Pn）的形貌和电子结构。沉积多层然后退火以减少单层的覆盖导致形成两种独特相中的任一种：先前对于任何线性并苯未观察到的2D人字形结构，或“随机平铺”结构。大于单层的覆盖促进双层相的形成，类似于对Pn/Ag（111）观察到的。STS表明，第一层的电子结构被强烈修改，由于其接近基板，而第二层表现出几乎块状的电子结构。
2011-10-18 cond-mat.mes-hall
Reduction of Interlayer Interaction in Multilayer Stacking Graphene with Carbon Nanotube Insertion: Insights from Experiment and Simulation
本研究结合逐层干法转移实验、拉曼光谱、原子力显微镜与分子动力学模拟，证明插入CNT纳米间隔物可增大多层石墨烯层间距并减弱层间相互作用。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall
Optical response of monolayer, few-layer and bulk tungsten disulfide
我们提出了一个全面的光学研究薄膜的二硫化钨（WS $_2$）的层厚度范围从单到八层和散装限制。结果表明，单层WS $_2$的光学带隙吸收受一个中性激子和两个不同的带负电荷激子产生的竞争共振控制，这些激子对光的总体吸收的贡献随着温度和载流子浓度的变化而变化。发现单层WS $_2$的光致发光响应主要由无序/杂质和/或声子辅助的复合过程主导。多层WS $_2$中的间接带隙发光被证明是声子介导的过程，其能量随层数的演化令人惊讶地遵循二维限制的简单模型。的直接带隙响应（A和B共振）的能量位置仅弱依赖于层的厚度，这强调了近似补偿的效果的激子结合能的减少的收缩的表观带隙。多层WS $_2$中的A激子吸收型光谱显示出非平凡的精细结构，该结构是由布里渊区K点附近电子态的特定杂交引起的。温度对各种WS $_2$层的吸收光谱和光致发光光谱的影响也被量化。
2017-06-28 cond-mat.mes-hall
Probing Intrinsic Elastic Properties of Multilayer Graphene -- a New Mechanical Constant
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Department of Physics, Pukyong National University（釜山国立大学物理系）；Center for Theoretical Physics of Complex Systems, Institute for Basic Science（基础科学研究院复杂系统理论物理中心）
本文通过原位鼓胀试验和理论模型研究多层石墨烯的本征弹性特性，提出新的机械模量以更准确描述其机械行为。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unexpectedly Large Tunability of Lattice Thermal Conductivity of Monolayer Silicene via Mechanical Strain
应变工程是最有前途和最有效的途径之一，不断调整材料的电子和光学性能，而热性能通常被认为是不敏感的机械应变。本文采用从第一性原理计算中提取的力常数，通过求解声子Boltzmann输运方程，计算了均匀双轴拉伸下单层硅烯的应变相关热导率。与通常认为的导热率仅随着体材料的拉伸应变的增加而略微降低的理解不同，发现硅烯的导热率首先随着应变急剧增加，然后当施加的应变进一步增加时略微降低。当拉伸应变为4%时，最高导热系数是未拉伸时的7.5倍。这种不寻常的应变依赖性主要归因于声学声子寿命的显着增强。这种增强可能源于硅烯结构在拉伸时的屈曲的平坦化，这与其他常见的二维材料相比对于硅烯是独特的。我们的研究结果提供了调制的应用，如热电，热电路和纳米电子学的低维结构的热性能的前景。
2015-12-05 cond-mat.mes-hall
Valley and Zeeman Splittings in Multilayer Epitaxial Graphene Revealed by Circular Polarization Resolved Magneto-infrared Spectroscopy
在高达17.5 T的强磁场中，利用可调谐量子级联激光器对多层外延石墨烯（MEG）进行了圆偏振分辨磁红外研究。解析了MEG单层和双层石墨烯包裹体中的朗道能级（LL）跃迁，并在提取的电子能带结构中观察到相当大的电子-空穴不对称性。对于单层石墨烯，证明了$n=0$到$n=1$ LL跃迁的四重分裂，并归因于第零LL的谷和自旋简并的提升以及电子-空穴对称性的破缺。分裂的磁场依赖性进一步揭示了其可能的机制。对实验数据的最佳拟合分别产生谷分裂和塞曼分裂的有效$g$因子，$g^*_{VS}=6.7$和$g^*_{ZS}=4.8$。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rydberg series of intralayer K-excitons in WSe$_2$ multilayers
本研究结合磁反射实验与$\boldsymbol{k\cdot p}$理论建模，探究不同厚度WSe$_2$多层膜的激子共振起源，发现双层、三层、四层膜分别存在1个、2个、4个层内K激子里德伯系列，完善了多层膜激子性质的认知。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Width-dependent Photoluminescence and Anisotropic Raman Spectroscopy from Monolayer MoS$_2$ Nanoribbons
过渡金属二硫属化物的单层例如MoS $_2$是直接带隙半导体，由于强垂直限制，其光学和电子性质不同于多层。尽管单层的厚度有基本的限制，但隔离层的电子结构可以进一步调整，具有纳米结构（如量子点或纳米带）的横向自由度。虽然一维限制的单层半导体被预测有有趣的大小和边缘依赖性的自旋电子学应用有用的属性，单层过渡金属二硫属化物纳米带的光电功能的实验是有限的。我们使用纳米光刻技术来创建单层的MoS $_2$纳米带，其横向尺寸低至20 nm。拉曼光谱显示出偏振各向异性和强度的尺寸依赖性。用这种技术制备的纳米带显示出对边缘缺陷的敏感性降低，并发射光致发光，其具有可以从现象学模型理解的尺寸依赖性能量。制备具有强激子发射的单层纳米带有助于开发具有可控特性的低维光电器件。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall
Controllable two-dimensional robust multiferroic GaTeCl monolayer with giant ferroelectricity and superior multifunctions
通过第一性原理研究，我们认为GaTeCl单层膜是一种优良的二维多铁性材料，具有巨大的力学各向异性和铁弹性。计算的声子谱，分子动力学模拟，和弹性模量确认其稳定性，和我们的分裂能量分析表明，剥离一个GaTeCl单层从GaTeCl散装是可行的。计算得到的面内铁电极化强度达到578 pC/m。铁弹转动和铁电反转跃迁的每分子单位能垒分别为476.2 meV和754.1 meV，是迄今为止二维多铁性材料中最高的，这使得GaTeCl单层膜在室温下具有很强的铁弹性和铁电性.沿极化方向的单轴应力可以使间接带隙向直接带隙过渡。此外，GaTeCl单层膜具有巨大的压电性和光学二次谐波产生，特别是在可见光范围内。这些有趣的机械，电子和光学性能的GaTeCl单层显示了其巨大的潜力，多功能器件和非线性光电应用。
2017-11-23 cond-mat.mes-hall
Effect of inter-layer spin diffusion on skyrmion motion in magnetic multilayers
众所周知，由于自旋-霍尔效应，可以使用自旋-轨道力矩来驱动Skyrmions。在这里，我们显示了额外的贡献，在多层堆栈中产生的垂直自旋电流由于层间扩散的自旋积累在skyrmion。这种额外的界面自旋力矩在形式上类似于面内自旋转移力矩，但在超薄膜中显著增强，并且作用方向与电子流相反。这种扩散的自旋扭矩和自旋轨道扭矩的组合结果在skyrmion运动，这有助于解释观察到的小skyrmion霍尔角，即使与中等的磁化阻尼值。进一步研究了材料缺陷对阈值电流和Skyrmion霍尔角的影响。地形表面粗糙度，小到一个单一的单层变化，被证明是一个重要的影响因素，在超薄膜，从而与实验观察结果吻合良好。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Mechanical, optical, and thermoelectric properties of semiconducting ZnIn2X4 (X= S, Se, Te) monolayers
ZnIn 2X 4单层的机械稳定性。ZnIn 2S 4和ZnIn 2Se 4是直接带隙分别为3.94和2.77 eV的半导体，而ZnIn 2 Te 4在G 0 W 0能级处显示出1.84 eV的间接带隙。从Bethe-Salpeter方程的解决方案实现的光学性质预测的ZnIn 2S 4，ZnIn 2Se 4，和ZnIn 2 Te 4单层的激子结合能分别为0.51，0.41，和0.34 eV，这表明高稳定性的激子状态对热解离。使用机器学习原子间势加速的玻尔兹曼输运方程的迭代解，ZnIn 2S 4，ZnIn 2Se 4和ZnIn 2 Te 4单层的室温晶格热导率预测分别为5.8，2.0和0.4 W/mK。由于低的晶格热导率，高的热电势，和大的品质因数，我们提出的ZnIn 2Se 4和ZnIn 2 Te 4单层作为有前途的候选人的热电能量转换系统。这项研究提供了一个广泛的视野有关的内在物理性质的ZnIn 2X 4纳米片，并强调其特性的能量转换和光电子应用。
2022-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduction in Thermal Conductivity of Monolayer MoS2 by Large Mechanical Strains for Efficient Thermal Management
本文利用光热拉曼技术首次测量大机械应变下单层 MoS2 的面内热导率，发现 6.3% 拉伸应变可使其降低约 62%，为柔性可穿戴电子热管理提供依据。
2024-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Chern Number Quantum Anomalous Hall States in Haldane-Graphene Multilayers
Kavli Institute for Theoretical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学理论物理卡弗里研究所）
通过哈达迪模型与多层石墨烯的耦合，实现高陈数量子反常霍尔态的构造。
2025-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic transport properties of graphene through functionalisation with fluorine
石墨烯的电子性质的工程化引发了人们对电子学和光电子学潜在应用的极大兴趣。在这里，我们展示了通过氟官能化来调节石墨烯单层和多层的电子输运性质的可能性。我们表明，通过调整氟含量不同的电子传输制度可以访问。对于单层样品，随着氟含量的增加，我们观察到电子输运从二维Mott变程跳跃到Efros-Shklovskii变程跳跃的转变。具有高浓度氟的多层氟化石墨烯显示二维Mott可变范围跳跃传输，而CF 0.28多层薄片具有0.25eV的带隙并显示热激活传输。我们的实验结果表明，控制石墨烯功能化程度的能力有助于设计石墨烯材料的不同电子特性。
2011-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge superconductivity in Multilayer WTe2 Josephson junction
WTe 2是一种II型Weyl半金属，在体材料中（001）面上存在二维费米弧，在单层材料中存在一维螺旋边态。这些特征近年来在凝聚态物理中引起了广泛的关注。然而，在体和单层之间的中间区域，边缘态由于其闭合的带隙而没有被解析，这使得体态占主导地位。在这里，我们报告的签名的边缘超导量子干涉测量多层WTe 2约瑟夫森结，我们直接映射本地化的超导电流。在厚的WTe 2（~60 nm）中，超导电流由具有对称约瑟夫森效应（$\left|I_c^+(B)\right|=\left|I_c^-(B)\right|$）的体态均匀分布。然而，在薄的WTe 2（10 nm），超电流变得局限于边缘，其宽度达到1.4 μ m，并表现出非对称行为$\left|I_c^+(B)\right|\neq \left|I_c^-(B)\right|$。通过改变厚度和边缘超导性来调整边缘支配的能力建立了WTe 2作为具有奇异量子相位和丰富物理学的有前途的拓扑系统。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Highly Anisotropic Electronic and Mechanical Properties of Monolayer and Bilayer As2S3
各向异性材料具有取向相关的性质，由于其在电子和光机械器件中引人注目的可调谐和柔性性能，引起了越来越多的关注。到目前为止，二维（2D）黑磷显示出最大的已知各向异性行为，这是高度期望的突触和神经形态设备，多功能定向存储器，甚至偏振敏感光电探测器，而它是不稳定的环境条件。最近，在实验中成功地剥离了具有优异化学稳定性的二维少层As2S3。然而，单层和双层As_2S_3的电子和力学性质仍然缺乏。本文通过第一性原理计算和一般角度依赖的胡克定律，研究了As_2S_3体系的各向异性电子和力学性质.单层和双层As2S3表现出杨氏模量的各向异性因子分别为3.15和3.32，这是大于黑磷与实验证实和各向异性因子为2。本研究为柔性取向纳米电子学、纳米力学的研究提供了一条有效的途径，并对相关实验研究具有一定的启示意义。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Layer engineered interlayer excitons
激子的光致发光（PL）是表征半导体材料光电性质和能带结构的有力工具，特别是对于原子级薄的二维过渡金属硫属化物（TMD）材料。当TMD材料的厚度由单层增加到多层时，由于直接带跃迁转变为间接带跃迁，导致PL猝灭迅速。在这里，我们表明，PL可以恢复工程多层异质结构，与带跃迁保留为直接型。我们报告层工程层间激子从这些多层异质结构的发射。此外，作为所需的valleytronic器件，所产生的层间激子的寿命，谷极化，和谷寿命都可以显着改善相比，在单层-单层异质结构。我们的研究结果为通过层工程控制层间激子的性质铺平了道路。
2021-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
How does Goldene Stack?
本文利用密度泛函理论计算揭示了多层 Goldene 的堆叠演化规律：六层以内保持 AA 型堆叠，七层时自发转变为块体金 FCC 结构，并发现量子限域导致单层与多层 Goldene 在 Dirac 锥数量及光学吸收各向异性上的显著差异。
2024-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Computational Modeling of Temperature Effects in Fracture Toughness and Degradation of Penta-graphene Monolayer
具有类似于开罗五边形镶嵌的碳原子的特定且独特的2D排列的新型碳同素异形体，具有$sp^{3}$和$sp^{2}$杂化碳原子的相互作用，被称为五石墨烯（PG）。先前的理论研究表明，PG单分子膜是机械和化学稳定的，也具有大的带隙$3.25eV$。这种具有独特的碳原子网络排列（非共面五边形）的新碳同素异形体是本工作理论研究的重点。采用非平衡态分子动力学模拟方法，结合反应型现代力场ReaxFF，对高温条件下五元石墨烯单层的纳米结构、动力学和力学性质进行了计算模拟。在我们的结果中，我们获得了温度对高达$2000K$的五-石墨烯单层的机械性能的影响，其中我们的结果表明，应变速率对机械性能具有强烈的影响，其中$67$减小，$ 227.15 - 154.76GPa.nm $的极限拉伸强度（UTS）$ 35.88 - 11.83GPa.nm $和杨氏模量（$Y_{Mod}$）减小。在这项工作中，我们还计算了在温度变化的$10K$高达$2000K$的五-石墨烯单层的反应性降解。因此，我们的平均值表明，五-石墨烯单层损失原子配置与温度效应高达$600K$，其中单层显示纳米结构过渡与几个石墨烯岛，大区域的孔隙度，小的1D碳链，以及负弯曲层。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High tensile strength and thermal conductivity in BeO monolayer: A first-principles study
在最新的实验进展中，通过分子束外延在银表面上成功地生长了石墨烯样和绝缘BeO单层（ACS Nano 15（2021），2497）。受这一成就的启发，在这项工作中，我们进行基于第一性原理的模拟，以探索石墨烯类BeO，MgO和CaO单层的电子，机械性能和热导率。所考虑的纳米片被发现显示出理想的热稳定性和动态稳定性。BeO单层被发现显示出非常高的弹性模量和拉伸强度，分别为408和53.3 GPa。BeO，MgO和CaO单分子膜的电子带隙预测分别为6.72，4.79和3.80 eV，使用HSE 06功能。基于Boltzmann输运方程的迭代解，预测了BeO、MgO和CaO单分子膜的室温晶格热导率分别为385、64和15 W/mK。我们的研究结果表明，通过增加金属原子的重量，电子带隙，机械强度和热导率显着下降。这项工作突出了卓越的高热导率，载流子迁移率和机械强度的绝缘BeO纳米片，并建议他们作为有前途的候选人，设计强大的绝缘组件具有高热导率。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nitrogenated, Phosphorated and Arsenicated Monolayer Holey Graphenes
最近的一项实验报道了一种新的2D材料氮化多孔石墨烯（C $_2$ N）的合成[Mahmood \textit{et al., Nat. Comm.}，2015，\textbf{6}，6486]，使用第一性原理计算研究了氮化（C $_2$ N），磷酸化（C $_2$ P）和砷化（C $_2$ As）单层多孔石墨烯结构的电子，磁性和机械性能。我们的总能量计算表明，类似于C $_2$ N单层，其他两个多孔结构的形成也是能量上可行的。计算出的每个单层的结合能显示出从C $_2$ N到C $_2$ As结构的降低趋势。值得注意的是，所有的多孔单层都是直接带隙半导体。关于力学性能（面内刚度和泊松比），我们发现，C $_2$ N具有最高的面内刚度和最大的泊松比在三个单层。此外，我们的计算表明，对于C $_2$ N，C $_2$ P和C $_2$ As单层，N和P缺陷的产生改变了半导体行为的金属基态，而在所有的多孔结构中包含双H杂质的结果在磁性基态。作为实验合成的C $_2$ N、C $_2$ P和C $_2$ As的替代物，它们是机械稳定且柔性的半导体，对于光电子学中的潜在应用是重要的。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evaluation of nano-frictional and mechanical properties of a novel Langmuir-Blodgett monolayer/self-assembly monolayer composite structure
采用Langmuir-Blodgett技术和自组装单分子层（SAM）技术相结合的方法制备了一种新型的硬脂酸（SA）/3-氨丙基三乙氧基硅烷（APS）复合结构。基于Amonton定律和Carpick过渡方程，分别对原子力显微镜针尖与样品之间的摩擦、粘附性能和界面接触类型进行了评价。结果表明，SiO2、APS-SAMs和未加热的SA-APS复合结构的针尖-样品接触符合Johnson-Kendall-Robert/Derjaguin-Muller-Toporov（DMT）转变模型，而加热的SA-APS双层结构的针尖-样品接触符合DMT模型。四个样品的粘附力在较高载荷下与外部载荷呈线性相关，在较低载荷下受粘附力的影响显著。摩擦磨损试验和划痕试验表明，加热后的SA-APS复合结构具有最佳的润滑性能和抗粘着能力，且由于结合方式由氢键转变为共价键，其耐磨性能得到了显著提高。因此，这种复合双层可能是有前途的应用在纳米/微机电系统的润滑。I.
2011-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
h-BN layer induced chiral decomposition in the electronic properties of multilayer graphene
讨论了非对称堆积结构的手征分解。结果表明，沉积在h-BN上的Bernal堆叠石墨烯多层膜的低能电子结构由手征赝自旋二重态组成.如果N是偶数，则h-BN层上的N层石墨烯原料具有N/2个有效双层石墨烯系统和一个有效h-BN层，或者如果N是奇数，则具有（N-1）/2个有效石墨烯双层加上一个由h-BN层改性的石墨烯单层。我们提出的分解过程，我们得到的手征子系统的有效参数表征的递归关系。在这种情况下，有效参数包括层间耦合和现场电位，与仅修改层间耦合的纯石墨烯多层系统相反。我们应用这一程序来讨论克莱因隧穿现象，并定量比较与纯石墨烯多层系统的结果。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Force sensitivity of multilayer graphene optomechanical devices
基于低维材料的机械谐振器在力和质量传感实验中具有广阔的应用前景。这些超轻谐振器中的力灵敏度通常受到振动测量的不精确性、机械谐振频率的波动以及由测量引起的加热的限制。在这里，我们将多层石墨烯谐振器与超导腔强耦合，以实现$1.3$ fm Hz $^{-1/2}$的位移灵敏度。这种耦合还允许我们将谐振器阻尼到平均声子占据$7.2$。我们的最佳力灵敏度$390$ zN Hz $^{-1/2}$具有$200$ Hz的带宽，通过平衡测量不精确性、光机械阻尼和加热来实现。我们的结果为研究石墨烯的量子电容、磁化强度以及吸附在其表面上的分子的电子和核自旋提供了希望。
2016-09-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electric transport and magnetic properties in multilayer graphene
利用矩阵分解技术研究了多层石墨烯在弱磁场中的电输运和轨道磁性。在零温度下，最小电导率由单层系统的电导率乘以层数$N$给出，与层间跳跃$t$无关。当层间跳跃满足条件$t\gg \hbar/τ$时，$τ$是杂质散射的碰撞时间，$[N/2]$扭结和$[N/2]+1$平台分别出现在电导率和霍尔电导率的费米能量（栅极电压）依赖性中。这些行为被解释为多波段效应。我们还发现，霍尔电导率和磁化率作为温度的函数，在一定的栅极电压值的最小值。这种行为是由费米能量依赖于这些功能在零温度下解释。
2008-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Influence of the effective layer thickness on the groundstate and excitonic properties of transition-metal dichalcogenide systems
本文提出了一个计算过渡金属-二硫族化合物单层和多层体系相互作用基态和近带隙光谱的自洽方案。该方法结合了多层环境中的库仑相互作用势的介电模型，重整化基态的间隙方程，和Dirac-Wannier方程来确定激子的性质。为了解释垂直于其基本平面的单个单分子膜的延伸，在库仑相互作用势中引入了有效厚度参数。的例子的MoS $_2$的数值计算表明，所产生的有限尺寸效应导致显着的修改的光学光谱，再现实验观察到的激子共振系列的非氢的功能。应用多层结构的理论，从单层到大块的近带隙光学性质得到一致的描述。除了众所周知的面内激子，层间激子也发生在多层系统中，这意味着对大块材料实验结果的重新解释。
2017-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tenfold reduction of Brownian noise in optical interferometry
热致波动对精确测量施加了基本限制。在光学干涉测量中，稳定性和灵敏度的当前界限由包括腔端镜的高反射率涂层的过量机械阻尼决定。在过去的十年中，这些非晶多层反射器的机械损耗最多减少了两倍。在这里，我们展示了一个新的范例，在光学镀膜技术的基础上直接键合单晶多层膜，表现出固有的低机械损耗和高光学质量。采用这些“晶体涂层”作为法布里-珀罗腔中的端镜，我们获得了150，000的精细度。更重要的是，在室温下，我们观察到一个热限制的噪声地板一致的机械阻尼减少了十倍时，与最好的电介质多层膜。这些结果为下一代超灵敏干涉仪以及新水平的激光稳定性铺平了道路。
2013-02-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Titanium trisulfide monolayer: A new direct-gap semiconductor with high and anisotropic carrier mobility
一种新的二维层状材料，即三硫化钛（TiS $_3$）单层片，被预测具有所需的电子性能的纳米电子应用。基于密度泛函理论和形变理论框架下的第一性原理计算，我们证明了TiS $_3$二维晶体是一种带隙为1.06 eV、载流子迁移率高的直接带隙半导体.更值得注意的是，2D TiS $_3$的面内电子迁移率是高度各向异性的，在\emph{b}方向上达到$\sim$ 10，000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，其高于MoS $_2$单层的面内电子迁移率。同时，空穴迁移率降低约两个数量级。我们还发现，散装的TiS $_3$具有较低的裂解能量比石墨，表明剥离的TiS $_3$单层或多层的可能性高。通过声子谱计算和\emph{NPT}系综中的Born-Oppenheimer分子动力学模拟，考察了TiS $_3$单层的动力学和热稳定性。预测的新的电子性能，使TiS $_3$单层在未来的纳米电子学应用有吸引力的二维材料。
2015-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot phonon decay in supported and suspended exfoliated graphene
近红外泵浦探测光谱已被用于测量单层和多层石墨烯中光激发载流子的超快动力学。我们观察到两个衰变过程发生在100 fs和2 ps的时间尺度。第一个是由于系统中的快速电子-声子热化。第二个时间尺度被发现是由于热声子的缓慢衰减。使用一个简单的理论模型，我们计算热声子衰减率，并表明它是显着更快的单层薄片比多层的。在最近的索赔相比，我们表明，这种增强的衰减率是不是由于耦合到基板声子，因为我们也看到了同样的效果在悬浮薄片。可能的内在衰变机制，可能会导致这样的效果进行了讨论。
2010-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau quantization of Dirac fermions in graphene and its multilayer
当电子被限制在二维（2D）系统中时，可以检测到典型的量子力学现象，例如朗道量子化。石墨烯系统，包括单原子层和少层堆叠晶体，是研究各种量子力学问题的理想2D材料。本文综述了利用扫描隧道显微镜（STM）和扫描隧道光谱（STS）研究单层和多层石墨烯中Dirac费米子的Landau量子化行为的实验进展。通过STS对强磁场的测量，在不同的石墨烯层中观察到了明显的朗道能级谱和丰富的能级分裂现象。这些独特的性质提供了一种有效的方法来识别层的数量，以及堆叠顺序，并研究石墨烯的基本物理现象。此外，在应变和带电缺陷的存在下，石墨烯的朗道量子化可以被显着修改，导致不寻常的光谱和电子特性。
2017-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron transmission through the stacking domain boundary in multilayers graphene
本文从理论上研究了多层石墨烯中电子通过AB-BA层间界面的传输。利用紧束缚模型和转移矩阵方法，计算了从双层到五层多层膜中电子通过边界的几率随电子费米能级的变化。我们发现，特别是在带接触点附近的传输被强烈抑制，这表明在一般的多层石墨烯的电子导电性显着干扰堆垛层错。层错对导电性的抑制作用在双层石墨烯中最强，随着层数的增加而逐渐减弱。在大的载流子密度下，我们观察到了三层和五层结构的透射率比双层和四层结构的透射率低的奇偶效应，这与奇层结构中存在的类单层线性带有关。对于双层石墨烯，我们还研究了垂直电场打开一个能隙的效果，并表明在固定的载流子密度下，能带变形增强了电子传输。
2015-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of superconducting pairing symmetries in monolayer black phosphorus
受最近实验进展的启发，我们研究了机械形变对单层黑磷（MBP）超导对对称性的影响。从声子介导的谷间自旋-单重态电子-电子配对出发，利用第一性原理计算得到的实际能带参数，我们证明了在MBP平面内施加弱机械应变可以将超导关联的有效$s$波对称性和$p$波对称性分别转变为有效$d$波对称性和$f$波对称性.这种对对称性变化的预测可能通过角度依赖性高分辨率隧穿光谱、迈斯纳效应和临界温度实验得到证实。通过施加平面机械应变来操纵超导对称类的想法也可以扩展到其他各向异性材料，并且可能有助于提供序参量对称性的重要信息，甚至可能在某些高$T_c$超导体中。
2019-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Layertronic control of topological states in multilayer metal-organic frameworks
我们研究了多层金属有机框架（MOFs）中二维态的层局域控制。对于有限堆叠的（NiC 4S 4）3 MOFs，相邻层之间的弱范德华耦合导致费米能级依赖的单层中的电子态的分布。这种分布反映在多层纳米带的拓扑边缘状态。此外，通过施加平行于堆叠方向的外部电场，可以针对选定的费米能量控制电子态的空间定位。通过比较密度泛函理论计算与戈薇晶格紧束缚模型来研究这种局域化行为。此外，对于无限堆叠的纳米带，一个新的V沟狄拉克态被发现在侧表面，这使得各向异性电流控制通过调整费米能量。我们的结果可以立即扩展到其他kagome MOFs与重叠堆叠，引入一个新的自由度（层本地化）的材料设计。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
