Weak localization in transition metal dichalcogenide monolayers and their heterostructures with graphene
计算了掺杂过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜电导率的干扰修正。由于谷结构和固有自旋轨道耦合（SOC）之间的相互作用，这些材料表现出丰富的弱局域化（WL）行为，这与传统金属或类似的二维材料（如石墨烯）在性质上不同。我们的结果也可以用来描述石墨烯/TMDC异质结构，其中SOC是在石墨烯片中诱导的。我们讨论了新的参数制度，超越现有的理论，并可以用来解释最近的实验，以评估SOC和无序的强度。此外，我们表明，一个面内塞曼场可以用来区分不同种类的SOC的WL的磁导率的贡献。
2019-04-14 cond-mat.mes-hall
Large Proximity-Induced Spin Lifetime Anisotropy in Transition Metal Dichalcogenide/Graphene Heterostructures
范德华异质结构已经成为设计新材料和器件的范例，其中可以通过组合单个2D层的特性来定制特定的功能。单层过渡金属二硫属化物（TMD）是对石墨烯（Gr）的极好补充，因为Gr中的高质量电荷和自旋输运通过邻近效应富集了TMD的大自旋-轨道耦合。可控的自旋谷耦合使得这些异质结构对于自旋电子学和光谷电子学应用特别有吸引力。在这项工作中，我们研究了自旋进动在单层MoSe 2/Gr异质结，并观察到一个非常规的，戏剧性的调制的自旋信号，显示一个数量级更长的寿命的面外自旋（40 ps）相比，面内自旋（3.5 ps）。这一演示的大自旋寿命各向异性TMD/Gr异质结，是一个直接的证据，诱导自旋谷耦合Gr，并提供了一个可访问的路线Gr的自旋动力学的操纵，与TMD接口。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent refraction at the interface of lateral heterostructures of 2$H$-type transition-metal dichalcogenide monolayers
本文研究了空穴掺杂金属和半导体二硫属化合物单层横向异质结中电子波的折射效应。采用第一性原理计算和晶格格林函数相结合的方法，对2 $H$型MoSe $_2$ -NbS $_2$和WSe $_2$ -NbS $_2$结中的这种效应进行了理论研究.我们表明，电子波改变了在界面上的运动方向，并根据自旋沿两个不同的方向准直的速度。我们发现透射几率随电荷密度的增加而增加，折射电子束的方向相对于垂直于界面的轴接近于$\pm30^\circ$。金属过渡金属二硫属化物由于具有强的三角弯曲效应、大的费米面和塞曼型自旋轨道耦合，对折射效应是必不可少的。折射效应使得能够通过使用过渡金属二硫属化物单层的简单制造来产生自旋极化的电子电流。
2019-09-30 cond-mat.mes-hall
Near-Infrared and Visible-range Optoelectronics in 2D Hybrid Perovskite/Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures
二维钙钛矿结构由于其固有的宽禁带、大的激子结合能和较低的高波长光吸收，限制了其在近红外和可见光光电子学中的应用。在这里，我们表明，通过与低维材料，如单层过渡金属二硫属化物（TMD）共轭定制界面带排列，2D钙钛矿的功能可以扩展到不同的，可见范围的物理应用。基于对二维钙钛矿/TMD异质结构中各个组分的选择，我们的第一性原理计算证明了广泛可调的II型带隙、载流子有效质量和带偏移，从而能够有效分离光生激子，以增强光电探测和光伏应用。此外，我们还展示了实现基于复合的光发射器的I型能带对准以及隧道器件的III型配置的可能性。此外，我们评估应变对异质结构的电子性质的影响，以显示出显着的应变耐受性，使它们成为柔性光传感器的潜在候选者。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect and Weak Antilocalization in Graphene/Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures
我们报告的自旋霍尔效应（SHE）和弱反定域化（WAL）在石墨烯/过渡金属二硫属化物（TMDC）异质结构的理论研究，通过有效的实空间量子输运方法计算，并使用从从头计算参数化的现实紧束缚模型。石墨烯/WS 2系统被发现，以最大限度地提高自旋邻近效应相比，石墨烯上的二硫化钼2，WSe 2，或MoSe 2，与无序发挥了至关重要的作用，考虑到消失的SHE信号中存在的强谷间散射。值得注意的是，我们发现，较强的WAL效应是伴随着较弱的电荷-自旋转换效率。对于石墨烯/TMDC异质结构的进一步实验研究，我们的研究结果提供了达到自旋电流形成的上限和充分收获二维材料的自旋电子学应用的潜力的指导方针。
2017-09-06 cond-mat.mes-hall
Pseudo-spin triplet superconductivity in transition-metal dichalcogenide monolayers and Andreev reflection in the lateral heterostructures of 2$H$-NbSe$_2$
本文研究了过渡金属双硫属化物超导单层膜中电子对的赝自旋，表明赝自旋对超导单层膜和金属单层膜横向异质结的电输运性质有重要影响。形成库珀对的两个电子的伪自旋彼此平行，而不像真实自旋是反平行的。在横向异质结中，形成库珀对的电子输运，Andreev反射，被抑制与费米能级交叉的价带附近的边缘在金属单层。数值研究了半导体和超导过渡金属双硫族化合物、MoSe $_2$单层和NbSe $_2$单层的电荷掺杂横向异质结的电输运性质。通过改变电荷密度，我们发现了正常相和超导相电导差的符号变化，并指出这种符号变化是由赝自旋三重态超导电性引起的。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall
Metal-insulator transition in type II heterostructures based on transition metal dichalcogenides
解析地解决了过渡金属二硫属化物Ⅱ型异质结中载流子间库仑相互作用的屏蔽问题。在足够高的载流子密度下，得到层间激子能量的密度依赖性。层间激子的能量在金属-绝缘体转变点趋于零。所提出的计算方案使得有可能找到这种转变的密度的温度依赖性。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge-separated electron-hole liquid in transition metal dichalcogenide heterostructures
被认为是基于过渡金属二硫属化物的单层（双层）的II型异质结构中的电子空穴液体的形成的可能性。它表明，额外的山谷中的导带，这是存在于双层，需要其观察。用变分法求出了层间激子的结合能。给出了电子-空穴液体复合线形状的解析公式。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Momentum-space indirect interlayer excitons in transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures
过渡金属二硫属化物（TMDC）的单层具有由激子（紧密结合的电子-空穴对）主导的特殊光学性质。通过确定性地堆叠单个单层来形成范德华异质结构允许通过选择材料和层的相对取向来调节各种性质。在这些结构中，出现了一种新型的激子，其中电子和空穴在空间上分离。这些层间激子允许探索多体量子现象，非常适合谷电子应用。大多数情况下，完全空间分离的电子和空穴源于单层布里渊区的$K$谷的基本模型被应用于描述这样的激子。在这里，我们结合光致发光光谱和第一性原理计算扩展层间激子的概念。我们确定了一个部分电荷分离的电子-空穴对在MoS $_2$/WSe $_2$异质结构驻留在$Γ$和$K$谷。我们控制这种新型的动量空间间接的，但强约束激子的相对取向的变化层的发射能量。这些发现代表了对TMDC异质结构和器件中激子效应的理解和控制的关键一步。
2018-03-13 cond-mat.mes-hall
Graphene on transition-metal dichalcogenides: a platform for proximity spin-orbit physics and optospintronics
石墨烯和二维过渡金属二硫属化物（TMDC）的混合物具有将石墨烯自旋电子学提升到下一水平的潜力。正如我们在这里通过在单层MoS $_2$上执行石墨烯的第一性原理计算所示，这种混合物相对于原始石墨烯有几个优点。首先，石墨烯中的狄拉克电子表现出巨大的全局邻近自旋轨道耦合，而不会在零场下损害整个系统的半金属特性。值得注意的是，这些自旋轨道效应可以非常准确地描述一个简单的有效哈密顿量。第二，费米能级可以通过横向电场调谐以穿过MoS $_2$导带，从而产生耦合的大质量和小质量电子气体系统。在这样的系统中，电荷和自旋输运都应该是唯一的。最后，我们建议使用石墨烯/TMDC结构作为光自旋电子学的平台，特别是用于石墨烯的光自旋注入和研究TMDC和石墨烯之间的自旋转移。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall
Magnetoexcitons in transition-metal dichalcogenides monolayers, bilayers, and van der Waals heterostructures
我们研究了在垂直于过渡金属双硫属化合物（TMDC）单层和异质结构的外加磁场中里德堡态的直接和间接磁激子。通过对薛定谔方程进行数值积分，计算了里德堡态1 $s$、2 $s$、3 $s$和4 $s$的磁激子结合能，对直接磁激子采用Rytova-Keldysh势，对间接磁激子采用Rytova-Keldysh势和磁势.后者允许理解筛选在TMDC异质结构中的作用。我们报告了磁场能量对直接和间接磁激子的结合能和抗磁系数的贡献。证明了磁场对直接和间接磁激子能量贡献的可调谐性。结果表明，间接磁激子的结合能和DMC可以通过hBN层的数量来操纵。因此，我们的研究提出了使用磁场来控制TMDC单层、双层和异质结构中的直接和间接磁致伸缩的结合能的可能性，并且通过改变TMDC层之间的hBN片的数量来为异质结构定制结合能和DMC打开了额外的自由度。TMDC异质结中间接磁激子的结合能和DMC的计算是新颖的，当它们可用时，可以与实验结果进行比较。
2021-07-18 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport in heterostructures of transition metal dichalcogenides and graphene
我们使用范德瓦耳斯拾取技术来制造包含WSe $_2$（WS $_2$）和石墨烯的不同异质结构。通过等离子体蚀刻来构造异质结构，通过一维边缘接触来接触，并且沉积顶栅。对于石墨烯/WSe $_2$ /SiO $_2$样品，我们观察到$\sim$ 12 000 cm $^2$ /Vs的迁移率。对这些样品的磁场依赖性电阻测量显示在低磁场下电导率的峰值。这种下降归因于弱反局域化（WAL）效应，源于自旋轨道耦合。其中石墨烯包封在WSe $_2$（WS $_2$）和hBN之间的样品显示出高得多的迁移率，高达$\sim$ 120 000 cm $^2$ /Vs。然而，在这些样品中没有观察到WAL峰。我们把这归因于从扩散到准弹道制度的过渡。在低磁场下，由于边界散射，出现了一个电阻峰，我们将其归因于尺寸效应。完全封装的样品中的Shubnikov-de Haas振荡显示出所有整数填充因子，这是由于自旋和谷简并的完全提升。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall
Trivial and inverted Dirac bands, and emergence of quantum spin Hall states in graphene on transition-metal dichalcogenides
从第一性原理出发，研究了单层过渡金属二硫属化合物（TMDC）中石墨烯的邻近轨道效应和自旋轨道效应。发现石墨烯的狄拉克能带结构位于硫化物和硒化物的TMDC的半导体带隙内，而它与碲化物的价带合并。在前一种情况下，通过拟合唯象的有效哈密顿量，建立了狄拉克电子的邻近诱导的交错势隙和自旋轨道耦合（都在meV尺度上）。虽然在MoS $_2$、MoSe $_2$和WS $_2$上的石墨烯具有拓扑上平凡的能带结构，但在WSe $_2$上的石墨烯表现出反转的能带。利用一个现实的紧束缚模型，我们发现拓扑保护的螺旋边缘状态的石墨烯锯齿形纳米带WSe $_2$，证明量子自旋霍尔效应。该模型还具有“半拓扑状态”，仅在一个边缘上防止时间反转无序。
2015-10-01 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Torques in Transition Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Heterostructures
近年来，人们对用于操纵非易失性磁存储器件中的磁化的自旋轨道转矩（SOT）的兴趣越来越大。SOT依赖于耦合到铁磁层的磁性材料的自旋-轨道耦合，以将施加的充电电流转换为铁磁体（FM）的磁化上的扭矩。过渡金属二硫属化物（TMD）是很有前途的候选人产生这些扭矩与高的电荷-自旋转换比，对称性和方向，这是有效的磁化操纵。此外，TMD提供了广泛的有吸引力的性质，如大的自旋轨道耦合，高结晶质量和不同的晶体对称性。虽然许多研究发表在SOT使用TMD/FM异质结，我们缺乏清晰的了解所观察到的SOT的对称性，方向和优势。为了照亮一些在文学作品之间的差异和相似之处，在这个小的审查，我们比较了各种TMD/FM设备的结果，突出用于制造设备和量化的SOTs的实验技术，讨论它们对界面质量和产生的SOTs的潜在影响。这使我们能够确定特定的制造步骤对所观察到的SOT对称性和方向的影响，并为其潜在的微观机制提供建议。此外，我们强调了最近的理论工作的进展SOTs使用TMD异质结，并提出了未来的研究方向。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall
Twist-angle dependence of the proximity spin-orbit coupling in graphene on transition-metal dichalcogenides
本文从理论上研究了以任意扭转角堆叠的过渡金属二硫属化合物单层石墨烯中的邻近自旋轨道耦合。我们发现，相对旋转极大地增强了石墨烯的自旋分裂，通常是非旋转几何结构的几倍到十倍，并且在$20^\circ$周围实现了最大分裂。通过旋转，诱导SOC可以从Zeeman型转变为Rashba型。自旋分裂对栅极诱导电势也非常敏感，当石墨烯的狄拉克点向TMDC带移动时，自旋分裂急剧上升。该理论方法不需要精确的晶格匹配，适用于任何无公度双层体系。这对于各种范德华邻近效应的扭角工程是有用的。
2019-01-21 cond-mat.mes-hall
Misfit strain-induced energy dissipation for graphene/MoS2 heterostructure nanomechanical resonators
失配应变在各种异质结构如石墨烯/MoS 2范德华异质结构中是不可避免的。尽管失配应变对电子和其他物理性质的影响已经得到了很好的研究，但仍然不清楚失配应变将如何影响基于石墨烯/MoS 2异质结构的纳米机械谐振器的性能。通过进行分子动力学模拟，我们揭示了异质结构共振振荡过程中石墨烯层和MoS 2层之间的失配应变诱导解耦现象。通过回缩力分析，成功地建立了失配应变和解耦机制之间的直接关系。我们进一步建议使用石墨烯/MoS 2 /石墨烯三明治异质结构的纳米机械谐振器的应用，这是能够防止失配应变相关的去耦现象。这些结果为石墨烯/MoS 2异质结构在纳米机械谐振器领域的应用提供了有价值的信息。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall
Optimal charge-to-spin conversion in graphene on transition metal dichalcogenides
当石墨烯被放置在半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的单层上时，其能带结构由于邻近自旋-轨道效应以及反转对称性的界面破缺而发展出丰富的自旋织构。在这项工作中，我们表明，在TMD单层石墨烯的低能态的特征自旋缠绕，使电流驱动的自旋极化称为逆自旋电流效应（ISGE）。通过引入一个适当的品质因数，我们量化的电荷到自旋转换的效率，并显示它是接近统一的费米能级接近自旋少数带。值得注意的是，在高电子密度下，即使占据了具有相反自旋螺旋度的子带，效率也仅以代数方式衰减。在TMD单层上石墨烯预测的巨大ISGE对无序是鲁棒的，并且在室温下仍然很大。
2017-12-29 cond-mat.mes-hall
Large Current Modulation and Spin-Dependent Tunneling of Vertical Graphene/MoS$_{2}$ Heterostructures
垂直石墨烯异质结构已经通过使用量子隧穿被引入作为电子器件的替代架构。在这里，我们提出的电流开/关比的垂直石墨烯场效应晶体管的增强，通过使用扶手椅型石墨烯纳米管作为电极。此外，我们报告的石墨烯/二硫化钼异质结的自旋相关的隧穿电流。当夹在石墨烯电极之间的原子级薄的MoS 2层变得具有磁性时，具有不同自旋的狄拉克费米子会感受到隧道势垒的不同高度，从而导致自旋相关的隧道效应。我们的发现将通过提高器件性能和增加基于石墨烯的自旋电子学的可能性来发展目前用于电子器件的石墨烯异质结构。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall
Tunneling states in graphene heterostructures consisting of two different graphene superlattices
我们从理论上研究了石墨烯异质结构中的电子输运性质，这种异质结构是由两种不同的石墨烯超晶格组成的，具有一维周期势。结果表明，这种异质结构在禁带中存在一种特殊的隧穿态，在隧穿态能量附近，电子电导大大增强，Fano因子被强烈抑制.最后用布洛赫波展开法给出了产生隧穿态的赝自旋波阻抗匹配条件。
2011-02-24 cond-mat.mes-hall
Half metallic and insulating phases in BN/Graphene lateral heterostructures
我们从理论上研究了最近实验中制备的石墨烯和氮化硼（BN）横向异质结构的电子结构。第一性原理密度泛函计算表明，在石墨烯纳米晶区可以产生巨大的本征横向电场，并且该电场敏感地依赖于横向异质结构的边缘结构.极化电场来源于BN-石墨烯界面处的电荷失配。这种巨大的电场可以在石墨烯纳米晶中打开一个显著的电子能隙，并导致完全自旋极化的边缘态，并在具有适当边缘构型的横向BN/Graphene/BN异质结构中诱导半金属相。
2014-04-04 cond-mat.mes-hall
Interlayer excitons in transition metal dichalcogenide heterostructures
从单层过渡金属二硫属化物（TMD）中载流子的单粒子Dirac哈密顿量出发，构造了一个描述层间激子的四带哈密顿量，该层间激子由一个TMD层中的电子和另一个TMD层中的空穴组成.推导出电子-空穴相互作用势的表达式，同时考虑到两个TMD层的上方、下方和之间的介电环境的影响以及过渡金属层和TMD层的硫属元素层中的极化效应。计算了不同TMD异质结构的层间激子结合能和平均面内粒子间距。不同的介电环境上的激子结合能的影响进行了研究，并发现一个显着的依赖于两层之间的势垒的介电常数，导致竞争效应作为一个功能的面内和面外的介电常数的障碍。硫族元素层中的极化效应（其通常降低激子结合能）可通过屏蔽衬底在强衬底效应存在下导致结合能增加。计算了层间激子吸收谱，发现层间激子峰与垂直电场成线性关系，这与最近的实验结果一致。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall
Interfacial and Electronic Properties of Heterostructures of MXene and Graphene
基于MXene的异质结构由于其独特的性质而受到相当大的关注。在此，我们使用密度泛函理论研究了原型MXene和石墨烯的各种异质结构。我们发现，这些异质结构的粘附能，电荷转移，和能带结构是敏感的，不仅对表面官能团，而且堆叠顺序。功函数的差异决定了界面上电子转移的方向和量，这导致单层石墨烯和单层MXene的异质结构中石墨烯带的狄拉克点的偏移。在双层石墨烯和单层MXene的异质结构中，界面破坏了双层石墨烯的对称性;在AB堆叠双层的情况下，电子转移导致界面电场，其在K点处打开石墨烯带中的间隙。这种内部极化增强了两个石墨烯层之间的界面粘附和内聚。MXene-石墨烯-MXene和石墨烯-MXene-石墨烯三明治结构表现为两个镜像对称的MXene-石墨烯界面。我们的第一原理研究为典型的MXene和石墨烯之间的相互作用提供了全面的理解。
2019-02-02 cond-mat.mes-hall
The gate-tunable strong and fragile topology of multilayer-graphene on a transition metal dichalcogenide
我们分析了夹在相同的过渡金属二硫属化物之间的多层石墨烯的相图。最近在所有范德瓦尔异质结构中实现，这些三明治在石墨烯中诱导了相当大的（1-15 meV）自旋轨道耦合，提供了一种在原始和栅极可调平台中设计拓扑能带结构的方法。我们发现一个丰富的相图，取决于层的数量$N$和门可调垂直电场。对于$N > 1$和奇数，系统是一个强的二维拓扑绝缘体，其带隙等于邻近诱导的伊辛自旋轨道耦合的强度，在中等电场下，该耦合恢复到平凡相。对于$N$ -偶，低能量带表现出最近提出的“脆弱”晶体拓扑结构的形式，以及电场调谐不同的原子绝缘体之间的保护相变。因此，AB-堆叠的双层和ABC-堆叠的三层石墨烯被预测提供易碎和强拓扑的可控实验实现。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Enhanced Magnetism in Heterostructures with Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers
二维材料及其异质结构为纳米尺度的磁性开辟了新的可能性。在这项研究中，我们利用第一性原理模拟研究的结构，电子和磁性的$\textrm{Fe}/\textrm{WSe}_2/\textrm{Pt}$系统包含原始的，有缺陷的，或掺杂的$\textrm{WSe}_2$单层。铁磁Fe层的邻近效应进行了研究，考虑缺陷和钒掺杂的$\textrm{WSe}_2$单层。所有的异质结构被发现是铁磁性的，和插入的过渡金属dichalcogenide的自旋取向的重新分配和磁性原子的密度增加，由于磁化的$\textrm{WSe}_2$的结果。由于$\textrm{WSe}_2$，费米能级处的总态密度增加;然而，过渡金属二硫属化物可能由于比范德华耦合更强而失去其独特的半导体性质。自旋分辨的电子结构特性与$\textrm{WSe}_2$单层异质结构中发现的较大自旋塞贝克系数有关。
2022-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light matter interaction in transition metal dichalcogenides and their heterostructures
二维范德华（vdW）材料的研究是一个充满活力，快速发展和仍在增长的跨学科研究领域。2D vdW材料是真正的2D晶体，具有强的面内共价键和层之间的弱范德华相互作用，具有各种不同的电子，光学和机械特性。一类非常突出的2D材料是过渡金属二硫属化物（TMD），其中特别是半导体子类。它们的性质包括在近红外到可见光范围内的带隙，体面的载流子迁移率以及高（光）催化和机械稳定性和奇异的许多身体现象。这些特性使材料在基础研究和创新器件应用方面具有很高的吸引力。此外，该材料表现出强烈的轻物质相互作用，提供高达15%的太阳光吸收率在单层极限，强散射截面在拉曼实验和访问激子现象vdW异质结构。这篇评论的重点是在MoS2，WS2，MoSe2，和WSe2，这是由材料的复杂的介电函数和拉曼光谱研究的一阶声子模式的多样性决定的轻物质相互作用，以获得访问几个材料特性，如掺杂，应变，缺陷和温度。2D材料提供了一个有趣的平台，将它们堆叠成vdW异质结构，而没有晶格失配的限制，从而产生用于应用的新型器件，而且还可以研究奇异的许多体相互作用现象，例如层间激子。半导体TMD及其异质结构在光电子器件中应用的未来前景将被检查，并将讨论在光子激发下研究新兴的基本问题和多体量子现象的路线。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
Lateral heterostructures and one-dimensional interfaces in 2D transition metal dichalcogenides
二维（2D）材料的生长和剥落导致在具有不同组成或相的晶体之间的接合处产生边缘和新颖的界面状态。这些混合异质结构（HS）可以被构建为垂直范德华\emph{stacks}，从而产生2D界面，或者被构建为\emph{stitched}相邻单层晶体，从而产生一维（1D）界面。虽然大部分的注意力都集中在垂直HS，越来越多的理论和实验的兴趣在1D接口是显而易见的。不同2D材料之间的面内界面态继承了两种晶体的特性，从而产生具有独特的1D非抛物色散和强自旋轨道效应的稳健状态。由于这些独特的特性，这些状态为实现1D物理提供了一个令人兴奋的平台。在这里，我们回顾和讨论在一维异质结的进展，重点是半导体过渡金属二硫属化物$MX_{2}$（与$M$ =Mo，W和$X$ = S，Se，Te）之间的理论方法，以及如何界面状态可以被表征和利用。我们还解决了界面如何依赖于边缘几何形状（如锯齿形和扶手椅）或应变，晶格参数不同的界面，以及这些功能如何影响激子/光学响应。这篇评论的目的是作为一个资源，促进理论和实验研究，在这个迅速发展的领域。
2019-03-30 cond-mat.mes-hall
Tailoring interfacial nanostructures at graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
二维（2D）范德华（vdWs）材料与非二维材料的集成以实现混合维异质结构具有创造现有材料无法达到的功能器件的潜力，并且长期以来一直是材料科学界的追求。在这里，我们报告了单层/双层过渡金属二硫属化物（TMD）纳米结构的图案化与纳米精度，可调的尺寸和网站在石墨烯/TMD异质结构的界面。我们的实验表明，TMD纳米结构可以创建在选定的位置的接口使用扫描隧道显微镜光刻，更重要的是，界面的TMD纳米结构的尺寸可以调整与纳米级的精确合并相邻的TMD纳米结构或通过进一步的剪裁。明确观察到从体TMD中的六方相到界面纳米结构中的单斜相的结构相变，这在石墨烯上局部引入了定义明确的静电势。这些结果不仅使高质量的图案化pn结的vdWs异质结构的创建，但也提供了一个新的路线，实现定制设计的混合维异质结构。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trion gas, electron-hole liquid, and metal-insulator transition in doped heterostructures based on transition metal dichalcogenides
研究了掺杂对过渡金属二硫族化合物异质结构中电子空穴液体参数的影响。绘制了弹流润滑相图。结果表明，对于高温紧束缚弹流润滑的形成，以及从半导体态（激子态）到半金属态（电子-空穴等离子体/液体）的转变，在能带中掺杂更多的谷是有利的.采用修正的Mott判据和屏蔽势变分计算方法研究了从氚气体到电子空穴等离子体的转变。研究了在无激光激发的平衡态下掺杂对金属-绝缘体相变的影响。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity spin-orbit coupling in graphene on alloyed transition metal dichalcogenides
石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMDC）堆叠异质结构中的邻近效应可以增强石墨烯中可忽略的固有自旋轨道耦合（SOC）。TMDC层的组成在确定石墨烯层中诱导的所得SOC的性质和强度中起关键作用。在这里，我们研究的邻近诱导SOC的TMDC层的演变是故意缺陷。用密度泛函理论模拟了不同组分（$χ$）和缺陷分布的合金化${\rm G/W_χMo_{1-χ}Se_2}$异质结构.与连续和紧束缚模型的比较，可以澄清的金属原子合金化的本地和全球的签名。我们的研究结果表明，尽管个别缺陷的局部参数的一些戏剧性的扰动，低能量的自旋和电子的行为遵循一个简单的有效介质模型，它只依赖于TMDC层中的金属物种的组成比。此外，我们证明，这种合金系统的拓扑状态可以通过控制这个比例进行可行的调整。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall
Resonant tunneling and the quasiparticle lifetime in graphene/boron nitride/graphene heterostructures
由于面内动量的准精确守恒，准粒子在两个几乎对齐的石墨烯片之间的隧穿产生共振电流-电压特性。我们声称，在这一制度下，在石墨烯/氮化硼/石墨烯异质结构的垂直运输进行电子-电子相互作用和准粒子的二维电子系统在石墨烯的光谱功能的宝贵信息。我们提出了广泛的微观计算的隧穿光谱，包括准粒子寿命效应和阐明的参数范围（层间偏压，温度，扭曲角，和栅极电压）下，电子-电子相互作用物理出现。
2015-12-29 cond-mat.mes-hall
van der Waals heterostructure for photocatalysis: Graphitic carbon nitride and Janus transition-metal dichalcogenides
通过分解水将太阳能转化为化学能是产生可持续和可再生解决方案而不对环境造成有害影响的有前途的手段。在这方面，二维半导体作为潜在的催化剂，在这里，我们结合Janus过渡金属二硫属化物（MoXY，X/Y = S，Se，Te）和石墨碳氮化物的范德华异质结构。在第一性原理计算中，我们研究了决定光催化活性的电子，光学和激子性质。由于内部电场，光生电子和空穴在MoXY层中分离，并且还产生用于氧化还原反应的高过电位。在这些异质结构纳米复合材料中，高光学吸收跨越整个可见光和近紫外区。此外，较低的激子结合，计算在二维类氢模型，表明有效的电荷分离。在这种异质结构的光催化性能的巨大的可调谐性应吸引相当大的理论和实验的关注在未来。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moire superlattice effects in graphene/boron-nitride van der Waals heterostructures
石墨烯和六方氮化硼的范德华异质结构的特征在于石墨烯的狄拉克电子的莫尔超晶格。在这里，我们回顾了这种超晶格所产生的影响，包括一个特定的迷你带结构，具有间隙和二级狄拉克点，和分形谱的磁迷你带被称为霍夫施塔特的蝴蝶。
2014-11-05 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Transport in Graphene/$h$-BN/Graphene Heterostructures: A Computational Study
基于Boltzmann电子输运理论，采用基于平面波方法的密度泛函理论计算的能带结构，对石墨烯（G）/六方氮化硼（BN）/G三明治异质结构的热电输运性质进行了第一性原理研究.对夹在石墨烯层之间的具有三种不同布置的三层、四层和五层BN层进行计算，以获得$T\sim 25-400$ K范围内的塞贝克系数和功率因数。利用分子动力学（MD）方法，在超大模拟单元下，计算了异质结的热导率（$K$），并最终得到了异质结的品质因数（$ZT$）。这些结果与最近报道的实验测量结果一致。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Interaction Induced in Graphene by Transition-Metal Dichalcogenides
本文系统地研究了过渡金属二硫族化合物（TMD）对石墨烯中自旋轨道相互作用（SOI）的增强作用。接近于不同TMD（单层和体WSe $_2$、WS $_2$和单层MoS $_2$）的石墨烯的低温磁致自旋测量都表现出弱的反定域峰，这是石墨烯中诱导的强SOI的特征。不同的材料和厚度的诱导SOI的幅度是不同的，我们发现单层WSe $_2$和WS $_2$可以诱导更强的SOI比体材料和单层MoS $_2$。前者的自旋-轨道（SO）散射强度达到$\sim$ 10 meV，而后者大约为1 meV或更小。我们还详细讨论了诱导SOI的对称性和类型，特别着重于通过主导自旋弛豫机制识别本征SOI和谷塞曼（VZ）SOI。我们的研究结果提供了在石墨烯中实现量子自旋霍尔（QSH）状态的可能性。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
Phonons and electron-phonon coupling in graphene-h-BN heterostructures
石墨烯-BN异质结构的声子的第一原理计算，并与组分的声子进行比较。我们表明，AA和AB'堆叠不仅在能量上不如AB有利，而且动态不稳定。我们已经确定了低能量平坦的声子分支BN字符与平面外位移，并评估其耦合到石墨烯中的电子。
2014-07-24 cond-mat.mes-hall
Infrared absorption by graphene-hBN heterostructures
提出了单层石墨烯-六方氮化硼异质结构的光吸收理论。在高度取向的异质结构中，hBN纳米粒子为石墨烯电子产生长程莫尔超晶格势，这改变了在红外到可见光频率范围内吸收入射光子的选择规则。吸收光谱修改的细节取决于石墨烯电子和hBN之间的各种自由基允许的耦合的相对强度，以及重建的能带结构的所得性质。
2013-12-09 cond-mat.mes-hall
Moiré-Bose-Hubbard model for interlayer excitons in twisted transition metal dichalcogenide heterostructures
在半导体过渡金属二硫属化物的双层中，层之间的扭转角可以用于在与单位晶胞相比大的长度尺度上引入高度规则的周期性电势调制。在这样的结构中，可以出现相关态，其中异质结构中的激子由于激子-激子相互作用而强烈地局域化到电势最小值。我们探讨莫特和扩展激子相位之间的过渡的摩尔-玻色-哈伯德哈密顿量。跳跃和现场相互作用参数从层间激子波函数的Wannier表示获得，和非本地Rytova-Keldysh模型用于属性的二维材料中的激子的介电屏蔽。对于足够小的激子浓度和基板屏蔽我们的模型预测莫特绝缘状态的出现，建立扭曲的TMD异质结构作为可能的量子模拟玻色子多体系统。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity induced spin-orbit splitting in graphene nanoribbons on transition metal dichalcogenides
我们利用第一性原理研究了石墨烯纳米颗粒（GNR）和过渡金属二硫属化物（TMD）单层形成的异质结构的电子结构。我们考虑半导体和金属的TMD，和不同的堆叠配置。我们发现，当TMD是半导体时，对GNR的能带结构的影响很小。特别是自旋分裂引起的GNRs带上的接近是唯一的顺序几毫电子伏的堆叠配置无关。当TMD是金属的，如NbSe 2，我们发现，自旋分裂诱导的GNRs可以是非常大的，强烈依赖于堆叠配置。对于最佳堆叠配置的邻近诱导的自旋分裂是扶手椅型石墨烯纳米带的20 meV的顺序，和高达40 meV的锯齿形石墨烯纳米带。这一结果对于利用GNR-TMD异质结实现支持Majorana模的准一维拓扑超导态的前景是令人鼓舞的。
2020-05-25 cond-mat.mes-hall
Electronic, optical and transport properties of van der Waals Transition-metal Dichalcogenides Heterostructures: A First-principle Study
二维过渡金属二硫属化物（TMD）MX $_2$（M = Mo，W; X= S，Se，Te）具有独特的性质和新颖的应用。在这项工作中，我们进行第一性原理计算的范德华（vdW）堆叠MX $_2$异质结构，系统地研究其电子，光学和输运性质。我们执行所谓的安德森规则分类的异质结构，提供了两种半导体材料的异质结构的能带图的建设方案。对于大多数MX $_2$异质结构，导带最大值（CBM）和价带最小值（VBM）位于两个独立的半导体中，形成II型能带结构，因此电子-空穴对在空间上分离。我们还发现在形成MX $_2$异质结构后，在$Γ$点处有很强的层间耦合，甚至导致间接带隙。而在$K$点附近的能带结构保持为独立的单分子层。讨论了MX $_2$异质结的载流子迁移率与弹性模量、有效质量和形变势常数的关系，并与单层MX $_2$的载流子迁移率进行了对比。
2018-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent tunneling and negative differential conductivity in graphene-hBN-graphene heterostructure
我们解决了石墨烯-hBN-石墨烯异质结构中的隧穿电流作为晶体之间的扭曲的函数。扭曲引起石墨烯层之间的跳跃幅度的调制，这提供了满足动量和能量守恒以及激活石墨烯电极之间的相干隧穿所需的额外动量。守恒定律将隧穿限制在波矢位于由两个动量和能量转移的狄拉克锥的交点定义的圆锥曲线上的状态。存在一个临界电压，在该临界电压下，两个量子点的交点为一条直线，并且联合态密度呈现最大值。这反映在隧穿电流的峰值和负微分电导率中。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall
Stabilizing sample-wide Kekulé orders in graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
Kekulé相是石墨烯中的Peierls样晶格畸变，预测其具有石墨烯以外的新电子态（1-8）。虽然通过在高磁场中引入电子-电子相互作用（9-11）或吸附原子超晶格（12-15）在石墨烯中实现了Kekulé相，但在实验中获得大面积的石墨烯Kekulé相仍然是一个极具挑战性的问题。在这里，我们证明，样品范围内的Kekulé扭曲的石墨烯可以稳定通过使用过渡金属二硫属化物（TMD）作为衬底和诱导的Kekulé订单是相当强大的整个石墨烯/TMD异质结构与不同的扭曲角。异质结构的相称结构提供周期性散射中心，其打破石墨烯的平移对称性并耦合石墨烯中的两个谷的电子，这使石墨烯朝向全局凯库勒密度波相位倾斜。出乎意料的是，在不同能量下稳定的三种不同的Kekulé键织构在每个石墨烯/TMD异质结构中直接成像。我们的研究结果揭示了一个意想不到的敏感性，在石墨烯的电子性能的支持衬底，并提供了一个有吸引力的路线设计新的阶段在石墨烯/TMD异质结构。
2022-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimising Graphene Visibility in van der Waals Heterostructures
石墨烯构成许多功能性范德华异质结构中的关键元素之一。然而，由于其单层性质，其具有可忽略的光学可见度。在这里，我们研究了石墨烯在各种范德华异质结中的可见性，并包括源光谱，斜入射和探测器的光谱灵敏度的影响，以获得一个现实的模型。在不同的波长下进行了可见度实验，结果与我们的计算非常一致。这使我们能够可靠地预测范德瓦尔斯异质结构中石墨烯更好可见性的条件。在这项工作中提供的框架和代码可以扩展到研究任意范德华异质结构内的任何二维材料的可见性。
2019-06-18 cond-mat.mes-hall
Mass inversion in graphene by proximity to dichalcogenide monolayer
由在TMD衬底层上沉积石墨烯层引起的邻近效应改变石墨烯中的电子态的动力学，诱导自旋轨道耦合（SOC）和交错电势效应。描述石墨烯中不同对称性破缺项的有效哈密顿量，同时保持时间反演不变性，表明反转质量带隙制度是可能的。不同的微扰项的竞争导致从倒置的质量相位过渡到双层异质结构中的交错间隙，如在其相图中所看到的。紧束缚计算的双层验证了有效的模型参数。层之间的相对栅极电压可以在实验上可获得的系统中产生这种相变。用Berry曲率和谷陈数表征了系统的相位，表明系统可能表现出量子自旋霍尔和谷霍尔效应.
2016-08-02 cond-mat.mes-hall
The emergence of interface states in graphene/transition metal dichalcogenides heterostructure with lateral interface
研究了石墨烯/过渡金属二硫族化物异质结构中通过调控金属成分引发的拓扑交叉现象，发现具有侧向界面的Gr/(Mo-W)Se2异质结构能容纳拓扑保护的无能隙传播模式，其稳定性取决于系统尺寸。
2023-04-12 cond-mat.mes-hall
Transmission in graphene-topological insulator heterostructures
我们研究了三维时反不变拓扑绝缘体的拓扑表面态在石墨烯沉积于拓扑绝缘体表面时的散射。特别地，我们考虑了$_2$类拓扑绝缘体的（111）表面.我们提出了一个低能量模型的块状石墨烯-拓扑绝缘体异质结构，我们计算的传输概率在锯齿形和扶手椅边缘的沉积石墨烯，和通过石墨烯纳米势垒的电导，并表明其功能可以理解从反共振的传输概率。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
Strongly anisotropic spin relaxation in graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures at room temperature
石墨烯由于其可调谐的电子特性，已成为未来二维自旋电子学的首要材料。在石墨烯中，自旋信息可以长距离传输，并且原则上可以通过使用磁相关或由邻近效应引起的大自旋轨道耦合（SOC）来操纵。特别地，当石墨烯与半导体过渡金属十硫属化物（例如二硫化钨（WS $_2$））界面连接时，已经预测了显著的SOC增强。这种增强的签名最近有报道，但在这些系统中的自旋弛豫的性质仍然未知。在这里，我们明确地证明了各向异性的自旋动力学在双层异质结构，包括石墨烯和WS $_2$。通过使用面外自旋旋进，我们表明，自旋寿命是最大的自旋时，石墨烯平面的指向。此外，我们观察到的自旋寿命变化超过一个数量级取决于自旋取向，表明强自旋谷耦合WS $_2$中的双层中的印记，并认为传播的自旋。这些发现为探索二维材料中的耦合自旋谷现象提供了一个丰富的平台，并提供了基于自旋弛豫各向异性的新型自旋操纵策略。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Proximity effect in graphene-topological insulator heterostructures
我们制定了一个连续介质模型来研究由石墨烯形成的异质结构的低能电子结构的强三维拓扑绝缘体（TI）的情况下，公度和非公度堆叠。不可逆性可能是由于石墨烯和TI表面之间的扭转角或两个系统之间的晶格失配。我们发现，在石墨烯中的TI的接近诱导的自旋轨道耦合，可以通过扭转角调谐的强烈增强。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall
Experimental Observation of Two Massless Dirac-Fermion Gases in Graphene-Topological Insulator Heterostructure
石墨烯和拓扑绝缘体（TI）具有不同物理性质的二维狄拉克费米子。将这两种狄拉克材料集成在一个设备中，为探索相互作用的无质量狄拉克费米子的新物理学创造了有趣的机会。在这里，我们报告了一个实际的路线，实验制造的石墨烯Sb 2 Te 3异质结构。石墨烯-TI异质结构通过使用化学气相沉积生长的石墨烯膜的干法转移来制备。ARPES测量证实了石墨烯的Sb 2 Te 3和Dirac π带的拓扑表面态的共存，并确定了石墨烯-TI异质结构中的扭曲角。结果表明，一个潜在的可调电子平台，其中两个不同的狄拉克低能态主导的输运行为。
2015-11-08 cond-mat.mes-hall
Landau Levels of Bilayer Graphene in a WSe$_2$/Bilayer Graphene van der Waals Heterostructure
在两种不同的范德华材料之间形成的异质结构使每个组分中不存在的相互作用和功能成为可能。在这项工作中，我们表明，附近的一个原子薄的WSe $_2$片显着影响的能量的双分子层石墨烯的低朗道能级的破坏，可能是由于筛选。我们提出了一个系统的研究磁场和电位移场的朗道能级间隙的填充因子$ν$ = 1，2，3，并比较BN封装的原始双层石墨烯。在WSe $_2$ /双层石墨烯异质结构中，N = 0和1轨道波函数之间的交换主导的能量分裂显著增强，这导致在填充因子$ν$ = 0处的修改的相图和在$ν$ = 1和3处的更大的能隙。另一方面，在$ν$ = 2处的交换增强的自旋能隙减小了大约两倍。我们的研究结果表明，一种可能的方式来工程量子霍尔现象通过范德华异质结构。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall
Nanosecond spin lifetimes in single- and few-layer graphene-hBN heterostructures at room temperature
我们提出了一种新的石墨烯自旋阀器件的制备方法，该方法通过改善电极-石墨烯和石墨烯-衬底界面来提高自旋和电荷输运性能。首先，我们在Si $^{++}$ /SiO $_2$上制备了Co/MgO自旋注入电极。此后，我们将石墨烯-hBN异质结构机械转移到预图案化电极上。我们表明，在室温下的自旋输运单层，双层和三层石墨烯器件表现出纳秒的自旋寿命与自旋扩散长度达到10 $μ$ m与载流子迁移率超过20,000 cm $^2$ /Vs相结合。
2014-06-10 cond-mat.mes-hall
Heterostructure bilayer graphene-hBN: Interplay between misalignment, interlayer asymmetry, and trigonal warping
我们研究了石墨烯层上六方BN衬底诱导的莫尔条纹与Bernal堆积双层石墨烯（BLG）层间耦合相互作用产生的超晶格迷你带。我们比较了BLG中的莫尔条纹能带特征，其中它们受到BLG-hBN异质结构的层间不对称性和Bernal堆叠双层中电子的三角翘曲特性的影响，这些特征在单层石墨烯中发现。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall
Charge transfer mediated anomalous photoluminescence enhancement in monolayer MoS2 graphene heterostructure via polystyrene assisted wet transfer
Nanomagnetism and Microscopy Laboratory, Department of Physics, Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）；Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad（塔塔基础研究所海得拉巴分所）
研究通过聚苯乙烯辅助湿法转移将单层MoS2与单层石墨烯集成，实现光致发光增强。利用多种技术揭示电荷转移及相关机制，确立该转移为界面工程策略，可提升MoS2石墨烯异质结构在光电器件中的潜力。
2026-07-22 cond-mat.mes-hall
Thermalization of photoexcited carriers in two-dimensional transition metal dichalcogenides and internal quantum efficiency of van der Waals heterostructures
范德华半导体异质结构可以成为下一代光电和光伏器件中利用热光激发载流子的平台。热载流子器件的内量子效率取决于光生载流子提取率和热化率之间的关系。利用\textit{ab-initio}方法，我们证明了单层过渡金属二硫属化物的光生载流子热化时间强烈地依赖于声子谱和电子自旋轨道耦合的特性。详细地说，在价带中提升的自旋简并抑制了声学声子上的空穴散射，与电子相比，将空穴的热化减慢了一个数量级。此外，在MoS $_2$和WSe $_2$中，空穴热化时间表现不同，因为在这些看似相似的材料中自旋轨道相互作用不同。我们预测隧穿范德华半导体异质结构的内部量子效率定性地取决于是否使用MoS $_2$或WSe $_2$。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunneling Spectroscopy of Graphene-Boron Nitride Heterostructures
我们报告的石墨烯隧道结的制造和测量使用六方氮化硼作为石墨烯和金属栅极之间的隧道势垒。与声子的相互作用和无序的存在改变了进入石墨烯的隧穿行为。我们提取了石墨烯的性质，并观察到多个声子增强的隧穿阈值。最后，在两个设备的测量性能的差异是用来阐明相互对比的先前结果的扫描隧道显微镜在石墨烯。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall
