Metallic vs. Semiconducting Properties of Quasi-One-Dimensional Tantalum Selenide van der Waals Nanoribbons
我们进行了尖端增强拉曼散射光谱（TERS）和光致发光（PL）的准一维TaSe 3纳米带剥离到金衬底上的研究。在~0.25（Se/Ta=2.75）的硒缺乏下，纳米带表现出以~920 nm（1.35 eV）为中心的强、宽的PL峰，表明它们的半导体行为。这种纳米带在785 nm激光激发下显示出强烈的TERS响应，允许它们的纳米级光谱成像。具有约0.15（Se/Ta=2.85）的较小硒缺乏的纳米带没有显示出任何PL或TERS响应。这些样品的共焦拉曼光谱与先前报道的金属TaSe 3的光谱一致。在这项研究中检查的纳米带的光学响应的差异表明，即使是很小的变化，硒含量可以诱导电子结构的变化，导致样品表现出金属或半导体特性。用这两种类型的材料制造的设备的温度相关的电气测量证实了这些观察。密度泛函理论计算表明，在Se空位中掺入氧原子可以导致带隙开放，从而使从金属到半导体的过渡成为可能。然而，预测的带隙基本上小于从PL数据得出的带隙。这些结果表明，范德华材料的性能可以根据化学计量，缺陷类型和浓度，以及可能的环境和基板的影响而显着变化。鉴于这一发现，与TERS的nanoriginal属性的本地探测变得至关重要的理解这样的低维系统。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and Magneto-transport in MoS$_2$/Phosphorene van der Waals heterostructure
在格林函数支持的密度泛函理论框架下，利用散射理论研究了含时自旋电流介导的自旋转移矩行为.在半导体模型MoS $_2$ /磷烯范德华异质结中揭示了量子磁输运特性。研究了自旋电流通道化异质层输运随磁化角旋转变化的动力学。据观察，随时间变化的自旋输运矩保持不变，无论磁化角方向。极化自旋电流是持久的外部磁场的潜在适用性对自旋电子学。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall
Light-matter interaction in van der Waals heterostructures
即使单个二维材料具有各种有趣和意想不到的特性，这些层的堆叠也会导致范德华固体，该范德华固体将二维特性与源自层间相互作用的新颖特征结合在一起。在这篇专题综述中，我们涵盖了范德华异质结构的制造和表征，重点是由半导体过渡金属二硫属化物单层制成的异质双层。实验和理论技术来研究这些异质双分子层。最新的研究结果集中在不同的过渡金属dichalcogenides异质结和不同的谷之间可能的光学跃迁，外观的莫尔图案和签名的莫尔激子进行了讨论。对范德华异质双层膜的迷人和快速增长的研究为其作为新兴量子纳米材料的应用提供了有希望的见解。
2020-02-19 cond-mat.mes-hall
Intrinsic anomalous, spin and valley Hall effects in ex-so-tic van-der-Waals structures
本研究针对石墨烯基范德华异质结构，通过约化有效哈密顿量并利用格林函数，解析推导了霍尔电导率随费米能级和栅压的变化，发现了量子化的谷电导率。
2024-04-20 cond-mat.mes-hall
Polarization-dependent photocurrents in polar stacks of van der Waals solids
半导体范德华固体的单层，例如过渡金属二硫属化物（TMD），当放置在衬底上或在异质叠层中时，获得垂直于层的显著的电极化的强度。这导致电子与垂直于层的电场的线性耦合。以高于间隙的频率倾斜入射的辐射由于与法向和面内交流电场的耦合而引起带间跃迁。这两个过程之间的干扰导致相当大的面内光电流和谷电流。电流的方向和大小由光偏振控制，并由其螺旋或非螺旋分量决定。螺旋度相关的弹道电流由于不对称的光生作用而产生。非螺旋电流具有由光激发载流子的不对称散射引起的弹道贡献（在足够干净的样品中占主导地位）和侧跳贡献。磁感应光电流是由于洛伦兹力或由于与Berry曲率相关的固有磁矩。
2015-09-07 cond-mat.mes-hall
Sliding Disassembly of van der Waals Heterostructures
本研究提出利用微结构化聚合物印章通过滑动拆解与重构范德华异质结的技术，展示了其在石墨烯介电环境调控、敏感单层材料表征及莫尔材料应变操控中的应用，为二维电子系统研究提供了新范式。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall
Valley Polarization by Spin Injection in a Light-Emitting van der Waals Heterojunction
过渡金属二硫属化物（TMDC）的能带结构具有在动量空间中的不同位置处的价带边缘，可以利用该能带结构来构建依赖于谷自由度操作的器件。为了实现这样的谷电子器件，有必要控制和操纵这些谷中的电荷密度，从而导致谷极化。虽然这已经使用光学激发来证明，但是在没有光学激发的电子器件中谷偏振的产生仍然是困难的。在这里，我们展示了自旋注入从铁磁电极到异质结的基础上的单层的WSe2和MoS2和横向运输的自旋极化空穴内的WSe2层。由此产生的谷偏振导致圆偏振光发射，其可以使用外部磁场来调谐。自旋注入和谷极化的磁电控制的演示提供了一个新的机会，实现组合的自旋和谷电子器件的基础上自旋谷锁定在半导体TMDC。
2016-09-05 cond-mat.mes-hall
Giant Zeeman splitting inducing near-unity valley polarization in van der Waals heterostructures
半导体过渡金属二硫属化物的单层表现出有趣的基础物理学的强耦合自旋和谷自由度的载流子。虽然利用这些特性进行信息处理的可能性刺激了对谷电子学概念的协同研究活动，但在单个单层中保持对自旋谷极化的控制被证明具有挑战性。一个有前途的替代路线探讨人工范德华异质结构中的II型能带排列。层间激子的形成结合了长载流子寿命和自旋谷锁定的优点。在这里，我们展示了直接磁操纵谷极化的WSe 2/MoSe 2异质结通过巨大的谷塞曼分裂层间过渡。值得注意的是，即使在非选择性注入后，所观察到的$g$因子与$-15$一样大，在磁场下诱导具有100 ns寿命的长寿命激子的接近统一的极化。对自旋谷物理的控制突出了新颖的人工设计的材料系统的特殊方面，以及它们对原子薄谷电子器件的承诺。
2017-04-07 cond-mat.mes-hall
Tuning of impurity-bound interlayer complexes in a van der Waals heterobilayer
由于其独特的二维性质，半导体过渡金属二硫属化物（TMD）中的载流子表现出强烈的非屏蔽库仑相互作用以及对缺陷和杂质的敏感性。范德华层堆叠的多功能性允许在具有交错能带结构的不同TMD层之间空间分离电子和空穴，产生层间少体激子复合物，其性质仍有争议。在这里，我们结合量子Monte Carlo计算与光谱和时间分辨的光致发光测量顶部和底部门控MoSe 2/WSe 2异质结构，并确定作为杂质结合层间激子复合物的发射器。使用独立的静电控制的掺杂和平面外的电场，我们证明了控制的相对人口的中性和带电的复合物，其发射能量的规模大于其线宽，并增加其寿命到微秒制度。这项工作揭示了受限载流子的新物理学，是开发新型光电子应用的关键。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall
Energy dissipation in van der Waals two-dimensional devices
了解能量耗散的物理基础对于基于二维（2D）材料的设备的有效热管理是必要的，并且需要深入了解此类材料中的热生成和扩散之间的相互作用。我们回顾了在二维材料中，如石墨烯，黑磷和半导体过渡金属二硫属化物的焦耳加热和能量耗散过程的微观机制。我们讨论了非平衡载流子的过程，通过瞬态光激发或在稳态下由大电场产生，经历与晶格和衬底的能量弛豫，我们还讨论了这些能量耗散过程是如何受器件结构的影响。（异质结构，衬底材料包括六方氮化硼等）作为不同衬底的使用，封装，无序，等可以引入或去除改变能量弛豫路径的散射过程。最后，我们讨论了如何在石墨烯为基础的VDW异质结构的独特的载流子散射动力学可以利用光发射和光电探测的光电应用。
2019-04-22 cond-mat.mes-hall
Selectively controlled ferromagnets by electric fields in van der Waals ferromagnetic heterojunctions
电荷转移在异质结构的界面处起着关键作用，它可以影响电子结构，并最终影响材料的物理性质。然而，一旦界面形成，电荷转移就难以在外部操纵。在这里，我们报告的Fe 3GeTe 2/Cr2 Ge 2 Te 6/Fe 3GeTe 2全磁范德华异质结构，它可以被用来选择性地修改顶部或底部Fe 3GeTe 2电极的磁性能的电可调电荷转移。从金属Fe 3GeTe 2到半导体Cr2 Ge 2 Te 6的定向电荷转移显著地改变了Fe 3GeTe 2的磁各向异性能，导致显著抑制的双折射率。在这项研究中所展示的铁磁体的电选择性控制可以刺激基于范德华磁体的自旋电子器件的发展。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between spin proximity effect and charge-dependent exciton dynamics in MoSe$_2$ / CrBr$_3$ van der Waals heterostructures
范德华异质结构中的半导体铁磁-非磁界面提供了一个独特的机会来研究依赖于多种现象的磁邻近相互作用，包括谷和层赝自旋，莫尔周期性或异常强的库仑结合。在这里，我们报告的MoSe $_2$和CrBr $_3$的光致发光之间的磁邻近效应的电荷状态的依赖性，从而谷极化的MoSe $_2$ trion状态符合密切的本地CrBr $_3$磁化，而中性激子状态保持不敏感的铁磁体。我们把这归因于自旋相关的层间电荷转移发生在激子和三重子辐射寿命之间的时间尺度上。更进一步，我们通过磁光克尔效应和光致发光揭示了对比谷偏振的域状空间形貌，我们推断其是锯齿状的或高度复杂的，其特征小于400 nm，对应于我们的光学分辨率。我们的研究结果提供了一个独特的洞察短寿命的谷激子和自旋相关的层间隧穿之间的相互作用，同时也突出了MoSe $_2$作为一个有前途的候选人，在范德华结构的奇异自旋纹理光学接口。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic studies of atomic defects and bandgap renormalization in semiconducting monolayer transition metal dichalcogenides
评估原子缺陷态及其对二维范德华半导体过渡金属二硫属化物（SC TMD）的电子性质的影响是促进利用这些低维材料的下一代电学和光学器件应用的多学科努力的主要任务。在这里，我们利用电子隧穿和光学光谱测量，利用密度泛函理论，在光谱上定位了四个代表性的单层SC TMD中的硫属原子空位的中间带隙态（MoS2，WS2，MoSe2，WSe2），仔细分析了四种不同材料中原子缺陷的相似性和不同性，以及缺失硫族元素原子的物理来源和对SC mTMD的影响特性.此外，我们解决了准粒子和光学能隙的SC mTMD薄膜，并发现许多机构的相互作用显着扩大准粒子的能隙和激子的结合能，当半导体单层封装由非相互作用的六方氮化硼层。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity spin-orbit and exchange coupling in ABA and ABC trilayer graphene van der Waals heterostructures
我们研究了封装在半导体过渡金属二硫属化合物单层和铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中的ABA和ABC三层石墨烯中的邻近自旋轨道和交换耦合。采用第一性原理计算，我们得到的多层堆叠的电子结构和提取相关的邻近诱导的轨道和自旋相互作用参数通过拟合的低能带模型哈密顿量。我们还证明了横向电场的邻近效应的可调谐性。使用模型哈密顿，我们还研究了混合自旋轨道/交换耦合封装，这使得定制的自旋相互作用非常有效地由所施加的字段。我们还总结了裸ABA，ABC和ABB三层的自旋轨道物理，并提供，随着电子能带结构的第一原理结果，态密度，自旋分裂，和电场的可调性的带，定性的了解所观察到的行为和现实的模型参数作为资源的模型模拟的三层石墨烯的传输和相关物理。
2022-02-24 cond-mat.mes-hall
Deterministic Thermal Sculpting of Large-Scale 2D Semiconductor Nanocircuits
二维（2D）过渡金属二硫族化物半导体（TMD）纳米电路确定性地设计在大规模的衬底上。原始方法将2D TMD层的大面积物理生长与高分辨率热扫描探针光刻（t-SPL）相结合，以在纳米级水平上重塑超薄半导体层。我们证明了添加剂nanofabbits的几层二硫化钼纳米结构，生长在2 H-半导体TMD相，所示的拉曼振动指纹和他们的光电响应。的MoS 2纳米结构的电子签名的开尔文探针力显微镜提供在纳米尺度上的化学和成分的对比度本地识别。最后，2D TMD纳米电路作为确定性的2D半导体互连的构建块的潜在作用被证明由高分辨率的局部电导率图显示这些大面积纳米层的竞争性输运性质。因此，这项工作提供了一个强大的方法，可扩展的纳米fabetics的二维纳米互连和范德华异质结构，并在现实世界中的超紧凑的电子和光子纳米器件的集成。
2022-09-22 cond-mat.mes-hall
Light-emitting diodes by bandstructure engineering in van der Waals heterostructures
石墨烯和相关2D材料的出现最近带来了一种新技术：基于这些原子级薄晶体的异质结构。该范例被证明是非常通用的，并导致隧道二极管与负微分电阻，隧道transistors5，光伏器件等的快速演示在这里，我们采取的复杂性和功能，这样的范德华异质结构到一个新的水平，通过引入量子阱（量子阱）工程与一个原子平面精度。我们描述了通过将金属石墨烯、绝缘六方氮化硼（hBN）和各种半导体单层堆叠成复杂但精心设计的序列而制成的发光二极管（LED）。我们的第一个器件已经表现出近10%的非本征量子效率，并且可以通过适当选择和组合2D半导体（过渡金属二硫属化物的单层）在宽频率范围内调谐发射。通过在弹性和透明衬底上制备异质结构，我们表明它们也可以为柔性和半透明电子学提供基础。所展示的异质结构的功能范围预计将随着可用2D晶体数量的增加和电子质量的提高而进一步增长。
2014-12-24 cond-mat.mes-hall
Direct nanoscale mapping of band alignment in single-layer semiconducting lateral heterojunctions
Aarhus University（奥胡斯大学）；Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡格浦尔分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；National Institute for Materials Science（日本物质材料研究所）；Stanford University（斯坦福大学）
本研究通过纳米ARPES和光致发光结合，实现了单层半导体横向异质结中能带对齐的纳米级映射，揭示了II型能带对齐的机制，并为定制能带工程提供了平台。
2026-02-03 cond-mat.mes-hall
Probing the inter-layer exciton physics in a MoS$_2$/MoSe$_2$/MoS$_2$ van der Waals heterostructure
堆叠半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的原子单分子膜已成为设计其性能的有效方法。原则上，TMD异质结构的交错能带排列应导致形成具有长寿命和鲁棒谷极化的层间激子。然而，这些特征仅在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质结构中同时观察到。本文报道了在MoS $_2$ /MoSe $_2$ /MoS $_2$三层范德华异质结中观察到的长寿命层间激子发射。所观察到的过渡层间的性质证实了光致发光光谱，以及通过分析的时间，激发功率和温度依赖性的层间发射峰。所观察到的复杂的光致发光动力学表明存在准简并动量直接和动量间接带隙。结果表明，圆偏振光抽运导致层间激子的长寿命谷极化。有趣的是，层间激子光致发光具有与激发相反的螺旋性。我们的研究结果表明，通过仔细选择形成范德华异质结的TMD，可以控制层间激子发射的圆偏振。
2017-09-13 cond-mat.mes-hall
Finite-size nanowire at a surface: unconventional power laws of the van der Waals interaction
我们研究了金属或窄隙半导体纳米线与表面的范德华相互作用，在中间线-表面距离$(v_{F}/c)L \ll d \ll L $或$L \ll d \ll (c/v_{F})L $的制度，其中$L$是纳米线长度，$d$是到表面的距离，和$v_{F}$是纳米线电子的特征速度（对于金属线，它是费米速度）。我们的方法，基于Luttinger液体框架，允许一个分析的依赖关系的相互作用的纳米线的长度，线表面的距离，和相关的光谱间隙和温度的特征长度尺度之间的相互作用。我们发现，这种相互作用导致非平凡的修改的幂律支配范德华力，特别是非单调依赖的幂律指数的线表面分离。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intertube excitonic coupling in nanotube van der Waals heterostructures
激子在原子级薄的过渡金属二硫属化物和2D范德华异质结构的光学中占主导地位。层间2D激子（其中电子和空穴驻留在不同层中）经由直接电荷转移或经由在层之间交换能量的库仑相互作用在异质结构中快速形成。在这里，我们报告了突出的管间激子效应在准一维范德华异质结组成的C/BN/MoS $_2$核/壳/皮纳米管。值得注意的是，在半导体CNT中激子的脉冲红外激发下，我们观察到在可见光范围内从MoS $_2$皮肤的快速（亚皮秒）激子响应，我们将其归因于相干制度中偶极-偶极库仑相互作用介导的管间双激子。在较长的（$>100$ ps）时间尺度上，从CNT核到MoS $_2$表层的空穴转移进一步改变了MoS $_2$的吸收.我们的直接演示管间激子相互作用和电荷转移在一维范德华异质结表明未来的应用在红外和可见光电子学使用这些径向异质结。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence enhancement at the vertical van der Waals semiconductor-metal heterostructures
本文提出一种通过构建垂直范德华金属-单层半导体结实现光致发光增强的直接方法，揭示了抑制激子猝灭与减少激子-激子湮灭的机制，为提升TMDCs光电子性能提供了新途径。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting Black Phosphorus: Synthesis, Transport Properties and Electronic Applications
磷是地球中保存最丰富的元素之一，约占地壳的0.1%。一般来说，磷有几种同素异形体。白磷和赤磷是两种最常见的同素异形体，广泛用于炸药和安全火柴。此外，黑磷是一种层状半导体，虽然很少被提及，但在光学和电子应用方面具有很大的潜力。值得注意的是，由于范德华结构（称为磷烯），这种层状材料可以在垂直方向上减少到一个单一的原子层，其中物理性质可以与其大块对应物截然不同。本文从黑磷的合成到材料性质，追溯了近百年来黑磷的研究历史，并将黑磷的研究主题扩展到磷烯。着重介绍了其物理和输运性质，旨在进一步应用于电子和光电子器件。
2014-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic disorder in graphene on transition metal dichalcogenide heterostructures
石墨烯等二维材料的电子性质对其环境非常敏感，尤其是底层衬底。与非晶绝缘衬底相比，平面范德华键合衬底（诸如六方氮化硼（hBN））已经显示出通过减少形貌变化和电荷波动而大大改善石墨烯器件的电性能。半导体过渡金属二硫属化物（TMD）是范德华键合材料的另一个家族，其最近作为石墨烯的hBN的替代基底以及新型石墨烯基器件异质结构中的组分而受到关注。此外，它们的半导体性质允许动态栅极电压控制与石墨烯的相互作用强度。通过局部扫描探针测量，我们发现TMD固有的晶体缺陷诱导石墨烯中的散射，这导致异质结构质量的显著退化，特别是与hBN器件上的类似石墨烯相比。
2014-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Injection and Detection of Long-Lived Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructures
本文提出一种光学方法，在范德华异质结构中注入并探测长寿命层间激子，寿命达8.8微秒，为研究强关联玻色子相及激子-电子混合物开辟新途径。
2025-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
One-step synthesis of van der Waals heterostructures of graphene and 2D superconducting a-Mo2C
将不同的二维（2D）晶体组装成范德华（vdW）异质结构，涵盖了非常广泛的特性，使在一种目标材料中组合最佳的不同成分成为前所未有的可能性。到目前为止，金属，半导体和绝缘的二维晶体已成功地用于制造功能性的vdW异质结构的设计性能。在这里，我们扩展2D超导晶体的VDW herestructures的积木。报道了用化学气相沉积（CVD）方法一步生长大规模高质量的石墨烯和二维超导a-Mo 2C的vdW异质结构。超导电性及其异质结构的二维性质的特征在于我们的扫描隧道显微镜（STM）测量。这将二维超导性（凝聚态物理最吸引人的性质）添加到vdW异质结构。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light Generation and Harvesting in a Van der Waals Heterostructure
二维材料由于其有趣的物理性质和从纳米电子学到传感器和光子学的广泛潜在应用而受到广泛的研究。半导体过渡金属二硫属化物MoS2或WSe2的单层已经被提出作为场效应晶体管（FET）的有前景的沟道材料。与有机和晶体块状半导体相比，它们的高机械灵活性、稳定性和质量加上潜在的廉价生产方法提供了潜在的优势。由于量子力学限制，单层MoS2中的带隙本质上是直接的，导致与光的强相互作用，其可用于构建光电晶体管和超灵敏光电探测器。在这里，我们报告的实现的发光二极管的基础上组成的n型单层二硫化钼和p型硅的垂直异质结。仔细的接口工程使我们能够实现二极管显示整流和光发射从整个表面的异质结。电致发光光谱显示出与导带和价带之间的光学跃迁相关的直接激子的明显迹象。我们的pn二极管也可以作为太阳能电池使用，典型的外量子效率超过4%。我们的工作为更复杂的光电子器件开辟了道路，如激光器和基于二维（2D）半导体和硅的混合物的异质结构太阳能电池。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall
Nano-imaging of intersubband transitions in van der Waals quantum wells
电子学和光电子学的科学和应用已经被半导体异质结构生长的进展驱动了几十年。红外和太赫兹频率范围内的许多应用利用半导体量子阱中的量子态之间的跃迁（子带间跃迁）。然而，目前的量子阱器件在功能性和通用性方面受到扩散界面和晶格匹配生长条件要求的限制。在这里，我们介绍了范德华量子阱中的子带间跃迁的概念，并报告了他们的第一个实验观察。范德华量子阱是由二维（2D）材料自然形成的，并且具有克服上述限制的未开发潜力：它们形成原子级尖锐的界面，并且可以很容易地组合成异质结构，而没有晶格匹配限制。我们采用近场局部探测光谱解决和静电控制前所未有的纳米尺度的空间分辨率的子带间吸收。这项工作使利用子带间跃迁具有无与伦比的设计自由度和适用于光电探测器，LED和激光器的单独电子和光学控制。
2018-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon gap excitations and spin-entangled optical transition in van der Waals antiferromagnet NiPS3
本研究通过多种光学磁光谱方法探究范德华反铁磁体NiPS₃，发现磁振子能隙激发的双分量分裂及1.475 eV激发的面内磁场分裂现象，验证了其双轴特性并提出模型解释，为该自旋纠缠激发的鉴定提供了方向。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Freely suspended, van-der-Waals bound organic nm-thin functional films: mechanical and electronic characterization
确定无外部影响的纳米级低维材料的电子特性是发现和理解新物理现象的关键。一个例子是石墨烯的悬浮液，这使得能够获得其固有的电荷传输特性。此外，悬浮薄膜使得它们能够用作膜、传感器或谐振器，如已经被广泛探索的。虽然共价键合的电子活性薄膜的悬浮液已经很好地建立，但仅由范德华相互作用保持在一起的功能分子组成的半导体薄膜只能由衬底支撑来研究。在目前的工作中，它表明，通过利用表面结晶的方法，电子导电膜的厚度低至6nm和平面手性光学活性可以自由地悬浮在几百纳米。悬浮膜表现出2至13 GPa的杨氏模量，并从环境中电子去耦，如通过温度依赖性场效应晶体管测量所建立的。
2019-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
van der Waals energy under strong atom-field coupling in doped carbon nanotubes
利用统一的宏观QED理论，我们导出了碳纳米管附近二能级原子系统的范德华能量的积分方程。该方程对强、弱原子-真空-光场耦合均成立。通过数值求解，我们证明了弱耦合范德华相互作用模型在纳米管表面附近的不适用性。
2004-04-08 cond-mat.mes-hall
Synthesizing Coulombic superconductivity in van der Waals bilayers
在低维金属周围合成一个可极化的环境来产生超导性是一个简单的理论想法，仍然等待着令人信服的实验实现。当费米速度之间的比率小并且两种金属具有相似的低载流子密度时，在金属双层中满足具有挑战性的要求。在这种情况下，较慢的电子气作为一个延迟极化介质（“电介质”环境）的较快的金属。在这里，我们表明，这个概念是自然优化的情况下，原子级薄的双层组成的狄拉克半金属（如石墨烯）放置在原子级接近掺杂的半导体过渡金属二硫属化物（如WSe $_2$）。利用线性化的Eliashberg方程计算了动态屏蔽库仑排斥引起的超导转变温度。在WSe $_2$上的石墨烯的情况下，我们发现$T_c$可以超过100 mK，并且当狄拉克谷简并度降低时，它进一步增加。因此，我们认为，暂停范德华双层是在一个独特的位置，实现实验这一长期预期的理论概念。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Graphene on boron-nitride: Moiré pattern in the van der Waals energy
利用原子模拟研究了石墨烯和六方氮化硼（h-BN）之间的范德华（vdW）能量的空间依赖性。石墨烯和h-BN之间的范德华能显示出与局域态密度（LDOS）中观察到的莫尔图案相同的六方超晶格结构，其取决于石墨烯和h-BN之间的晶格失配和取向差角。我们的研究结果提供了石墨烯和BN之间的弱范德华相互作用的原子特征，这与实验一致，并提供了一个解析表达式的弱范德华相互作用的空间变化的大小。我们还发现石墨烯的A-B晶格对称性在扶手椅方向上被破坏。
2014-04-19 cond-mat.mes-hall
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
Advanced DFT-NEGF transport techniques for novel 2D-material and device exploration including HfS2/WSe2 van-der-Waals Heterojunction TFET and WTe2/WS2 metal/semiconductor contact
在这里，我们提出了先进的DFT-NEGF技术，我们已经在我们的ATOMOS建模求解器中实现，ATOMOS，以探索新材料和器件的传输，特别是在范德华异质结晶体管。我们描述我们的方法，使用平面波DFT，其次是Wannierization步骤，和线性组合的原子轨道DFT，导致一个正交和非正交NEGF模型，分别。然后，我们详细描述了我们的非正交NEGF的实现，包括在一个非正交的框架内的Sancho-Rubio和电子-声子散射。我们还提出了我们的方法来提取电子-声子耦合的第一性原理，并包括在我们的输运模拟。最后，我们将我们的方法应用于新型2D材料和器件的探索。这包括2D材料选择和动态掺杂FET的最终规模的MOSFET，VDW TFET的探索，特别是HfS 2/WSe 2 TFET，可以实现高导通电流水平，并通过金属半导体WTe 2/WS 2 VDW结晶体管的肖特基势垒高度和传输的研究。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
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
InSe Schottky diodes based on van der Waals contacts
二维半导体材料具有良好的电学性能和光与物质的强相互作用，是下一代电子学和光电子学的理想材料。为了制备具有最佳电学性能的器件，必须同时具有高质量的半导体晶体和理想的金属-半导体界面接触。由于范德瓦尔斯晶体的机械剥离，原子级薄的高质量单晶可以很容易地在实验室中获得。然而，传统的金属沉积技术可能引入化学无序和金属诱导的中间带隙状态，其诱导费米能级钉扎并且可能使金属-半导体界面劣化，导致性能差的器件。在这篇文章中，我们探讨了Au-InSe和石墨-InSe范德华接触的电接触特性，通过将机械剥离的InSe薄片堆叠到预图案化的Au或石墨电极上而无需光刻或金属沉积来获得。利用范德华接触获得的高质量的金属-半导体界面，可以制作出高质量的基于Au-InSe肖特基势垒的肖特基二极管。我们的实验观察表明，在石墨-InSe界面的接触势垒是可以忽略不计的，由于类似的电子亲和势的InSe和石墨，而Au-InSe界面是由一个大的肖特基势垒为主。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of excitons in multi-layer van der Waals heterostructures
本文报道了由\Mo*和六方氮化硼（hBN）原子薄层构成的双量子阱范德华异质结中激子的实验研究。中性和带电激子的发射受门电压、温度以及螺旋度和光激发功率的控制。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall
Observation of magnetization surface textures of the van der Waals antiferromagnet FePS3 by spin Hall magnetoresistance
范德华材料是研究二维系统包括磁有序的一个新平台。由于自旋的数量相对较小，因此测量磁化强度具有挑战性。在这里，我们报告自旋霍尔磁阻（SMR）到室温所造成的磁性范德瓦耳斯材料的剥离片的磁性表面纹理。对于反铁磁体FePS 3，在5 K下施加7 T的磁场时，SMR为0.1%，这意味着相对于共线反铁磁序，磁矩有很大的倾斜。即使对于沿Néel矢量的磁场，倾斜也是相当大的，这说明SMR检测范德华磁体中的磁性表面纹理的独特能力。
2022-01-31 cond-mat.mes-hall
Quantum confined Stark effect in a MoS$_2$ monolayer van der Waals heterostructure
含过渡金属二硫族化物的无悬挂键范德华异质结构的光学性质主要由激子决定。受限激子的一个重要性质是量子受限斯塔克效应（QCSE）。在这里，这样的异质结构被用来探测QCSE通过施加均匀的垂直电场横跨二硫化钼（MoS $_2$）单层。中性和带电激子的光致发光发射能量与所施加的电场成二次方移动，只要电子密度保持恒定，表明激子可以被极化。斯塔克位移对应于约一半的均匀线宽实现。分别提取了$(7.8~\pm~1.0)\times 10^{-10}~\tr{D~m~V}^{-1}$和$(6.4~\pm~0.9)\times 10^{-10}~\tr{D~m~V}^{-1}$在相对低电子密度下的中性和带电激子极化率（$8 \times 10^{11}~\tr{cm}^{-2}$）。这些值比以前报告的值低一个数量级，但与理论计算一致。这里提出的方法是通用的，也可以应用于其他半导体层状材料。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
The sliding phase transition in ferroelectric van der Waals bilayers
该研究用连续弹性理论揭示范德华双层滑动相变，将铁电稳健性归因于单层刚度，并计算了电极化率与比热，验证了临界温度与切换场。
2022-07-31 cond-mat.mes-hall
Large-area, low-voltage, anti-ambipolar heterojunctions from solution-processed semiconductors
具有惰性或悬挂无键表面的半导体材料的出现为形成范德华异质结构创造了机会，而没有传统外延生长的限制。例如，分层的二维（2D）半导体已经被结合到具有栅极可调电子和光学功能的异质结构器件中。然而，2D材料提出了处理挑战，这些挑战已经阻止了这些异质结构以足够的可扩展性和/或均匀性来生产，以使其能够并入大面积集成电路中。在这里，我们扩展了范德华异质结的概念，半导体p型单壁碳纳米管（s-SWCNT）和n型非晶铟镓锌氧化物（a-IGZO）薄膜，可以在晶圆级的高空间均匀性的溶液处理或溅射。所得到的大面积、低电压p-n异质结表现出具有高开/关比的反双极转移特性，非常适合于电子、光电和电信技术。
2014-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Hybrid, Gate-Tunable, van der Waals p-n Heterojunctions from Pentacene and MoS2
最近出现的各种各样的二维（2D）材料为器件概念和应用创造了新的机会。特别地，除了半金属石墨烯和绝缘氮化硼之外，半导体过渡金属二硫属化物的可用性已经使得能够制造所有2D范德华异质结构器件。此外，范德华异质结构的概念有可能被大大扩展到层状固体之外。例如，分子和聚合物有机固体，其表面原子具有饱和键，也已知通过范德华力相互作用，因此提供了与2D材料可扩展集成的替代方案。在这里，我们展示了有机小分子p型半导体，并五苯，与二维n型半导体，二硫化钼2的集成。所得到的p-n异质结是栅极可调的，并显示出反双极传输特性的非对称控制。此外，并五苯-MoS 2异质结表现出归因于II型能带排列的光伏效应，这表明MoS 2可以在混合太阳能电池中充当受体。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Raman Response and Transport Properties of One-Dimensional van der Waals Tellurium Nanowires
碲可以形成螺旋原子链的纳米线。由于其独特的一维范德华结构，这些纳米线预计将显示出显着不同的物理和电子性能比散装碲。在这里，我们表明，少链和单链范德华碲纳米线可以使用碳纳米管和氮化硼纳米管封装隔离。利用这种方法，可以通过纳米管的内径来控制原子链的数量。结构的拉曼响应表明，单原子碲链和碳纳米管之间的相互作用是弱的，并且链间相互作用随着链的数目的增加而变得更强。与SiO2上裸露的碲纳米线相比，封装在氮化硼纳米管中的纳米线表现出显著增强的载流能力，电流密度为1.5*10^8 A cm-2，超过了大多数半导体纳米线。我们还使用封装在氮化硼纳米管中的碲纳米线来制造直径仅为2 nm的场效应晶体管。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable giant Nernst effect in two-dimensional van der Waals heterostructures
本研究通过构建石墨烯/硒化铟范德华异质结，实现了电可调的巨型能斯特效应，获得10^3的开/关比与创纪录的低温能斯特系数，为热电效应调控及低温量子相关应用提供了新平台。
2024-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On-Chip Terahertz Spectroscopy for Dual-Gated van der Waals Heterostructures at Cryogenic Temperatures
本文提出一种结合半导体栅极和光控栅极的片上太赫兹光谱方案，在液氦温度下成功测量双栅极双层石墨烯器件的纯净太赫兹响应，观察到电场诱导带隙打开特征并提取了Drude电导率等关键参数，为研究双栅极二维材料的新颖涌现现象奠定基础。
2024-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct band gap and strong Rashba effect in van der Waals heterostructures of InSe and Sb single layers
通过堆叠不同类型的二维材料形成的范德华异质结构由于诸如层间激子等新的物理性质而引起越来越多的关注。最近合成的原子薄硒化铟（InSe）和锑（Sb）分别表现出有趣的电子特性，如高电子迁移率在前者和高空穴迁移率在后者。在这项工作中，我们提出了第一性原理研究的稳定性和电子性质的双层异质结构组成的InSe和Sb单层。计算的电子能带结构揭示了InSe/Sb异质结构的直接带隙半导体性质，与堆叠模式无关。在考虑自旋轨道耦合的情况下，我们发现在导带底部存在一个较大的Rashba自旋劈裂，这是由于异质结中原子的自旋轨道耦合引起的对称性破缺。Rashba自旋分裂的强度可以通过施加面内双轴应变或面外电场来调节。由于InSe/Sb双层异质结构具有较大的Rashba自旋分裂和合适的禁带宽度，使其成为自旋场效应晶体管和光电子器件的理想材料。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable room-temperature spin galvanic and spin Hall effects in van der Waals heterostructures
自旋-轨道耦合是一种强有力的工具，可以通过自旋矩现象来实现电荷流和自旋流的相互转换，并控制磁性材料的磁化强度。然而，尽管现有的散装材料的多样性和最近出现的界面和低维效应，在室温下的相互转化的控制仍然是难以捉摸的。在这里，我们明确地证明了强烈增强的室温自旋电荷（STC）转换在石墨烯驱动的半导体过渡金属二硫属化物（WS 2）的接近。通过在适当设计的霍尔棒中进行自旋进动实验，我们分离了自旋霍尔效应和自旋电流效应的贡献。值得注意的是，它们相应的转换效率可以通过静电门控在幅度和符号上进行调整，在电荷中性点附近达到峰值，其幅度与迄今为止报道的最大效率相当。这种前所未有的电场可调谐性为无磁性材料的自旋生成和超紧凑磁存储器技术提供了新的构建块。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electric-field control of magnetism in few-layered van der Waals magnet
利用静电门技术操纵量子态是纳米电子学中许多模型系统的研究热点。当涉及到控制电子自旋的问题时，更具体地说，系统的磁性，用电场调谐已被证明是难以捉摸的。近年来，磁性层状半导体由于其新的物理现象而引起了人们的广泛关注。然而，在基于它们的栅极可控磁性的演示中仍然存在挑战。在这里，我们表明，通过离子门控，可以观察到强场效应在几层半导体Cr $_{2}$ Ge $_{2}$ Te $_{6}$设备。在不同的栅极掺杂，在所研究的设备中的微区克尔测量表明可调谐的磁化循环低于居里温度，这是暂时归因于自旋极化的能带结构的力矩重新平衡。我们在范德华磁体中的电场控制磁性的发现为新一代磁存储器、传感器和自旋电子学的潜在应用铺平了道路。
2018-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Covalent Chemical Functionalization of Unmodified Two-Dimensional Molybdenum Disulfide
二维半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）如二硫化钼（MoS 2）由于其独特的电子、化学和光学性质而产生显著的兴奋。共价化学官能化代表了用于调节TMDC的性质以用于许多应用的关键工具。然而，迄今为止，半导体TMDC的化学惰性阻碍了这些材料的稳健化学官能化。先前的报道要求苛刻的化学处理或在共价连接之前将TMDC转化成金属相。在这里，我们证明了直接共价官能化的未改性的半导体MoS 2使用芳基重氮盐，而无需任何预处理的基面。我们的方法保留了MoS 2的半导体性质，导致共价C-S键，适用于来自一系列不同合成方法的MoS 2，并使一系列不同的官能团能够直接连接到MoS 2表面。使用密度泛函理论计算，包括范德华相互作用和原子尺度的扫描探针显微镜的研究，我们证明了一种新的反应机制，其中合作的相互作用，使功能化沿二硫化钼基面传播。进一步利用采用不同芳基重氮盐家族的这种共价化学的灵活性来将活性蛋白质束缚到MoS 2，这表明了未来的生物学应用，并证明了其作为用于增强半导体TMDC的效用的通用且强大的化学平台的用途
2018-02-27 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Moiré Potential Impedes Interlayer Exciton Diffusion in van der Waals Heterostructures
范德瓦尔斯（vdW）异质结构的性质急剧改变的可调莫尔超晶格层之间的原子排列的周期性变化所产生的。激子扩散是半导体过渡金属二硫属化物（TMD）中能量输运的重要通道。虽然对TMD异质双层进行的早期研究表明载流子和激子表现出长的扩散长度，但可以存在多种情况。在具有大的超晶胞尺寸和深电势的莫尔晶体中，层间激子可以完全局部化。随着莫尔周期在较大的扭转角处减小，激子可以在超晶胞之间隧穿并在较长的寿命内扩散。在完全没有莫尔超晶格的相称异质结构中，扩散长度应该最长。在这项研究中，我们实验证明，莫尔电位阻碍层间激子扩散的WSe 2/MoSe 2异质结制备的化学气相沉积和机械堆叠与精确控制的扭转角进行比较。我们的研究结果提供了关键的指导，开发'twistronic'设备，探索莫尔超晶格工程材料的性能。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Space-Charge-Limited van der Waals Spin Transistor
Boston College（波士顿学院）；University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过二维反铁磁半导体实现空间电荷限制自旋晶体管，结合垂直和横向输运，展示门控调节的巨磁电阻及多级忆阻导电状态。
2026-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-Crystalline Metallic Films Induced by van der Waals Epitaxy on Black Phosphorus
金属-半导体结的性质通常是不可预测的，因为非理想的界面结构，如界面缺陷或在结处引入的化学反应。黑磷（BP）是一种元素二维半导体晶体，具有高化学反应活性的褶皱原子结构，但其与金属接触界面的真实原子尺度图像的建立仍然是一个难题。在这里，我们研究的界面结构和性质的物理沉积的金属的各种BP。我们发现Au、Ag和Bi通过引导范德华外延形成具有（110）取向的单晶膜。透射电子显微镜和X-射线光电子能谱学证实，原子尖锐的范德华金属BP接口形式与特殊的旋转对齐。在弱的金属-BP相互作用制度下，BP的褶皱结构在吸附原子组装过程中起着至关重要的作用，可以导致单晶的形成，这是由我们的理论分析和计算支持的。实验研究还表明，BP-金属结可以表现出各种类型的界面结构，这取决于金属，如形成多晶微结构或金属磷化物。该研究为获得金属-二维半导体界面结构的真实视图提供了指导，特别是对于原子褶皱的二维晶体。
2021-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic van der Waals heterostructure FeCl$_2$/Sc$_2$CO$_2$: Nonvolatile electrically switchable electronic and spintronic properties
多铁性范德华（vdW）异质结构提供了一个令人兴奋的路线，对新的纳米电子学和自旋电子学器件技术。本文采用第一性原理密度泛函理论和量子输运模拟方法研究了由铁磁FeCl $_2$单层和铁电Sc $_2$ CO $_2$单层组成的多铁性VDW异质结构的电子和输运性质.研究表明，通过电调制Sc $_2$ CO $_2$的铁电极化状态，FeCl $_2$ /Sc $_2$ CO $_2$异质结构可以从半导体可逆地转变为半金属。有趣的是，半金属相表现出III型断裂带对准，这对于隧道场效应晶体管应用是有益的。我们进行了量子输运模拟，基于\emph{proof-of-concept}两端纳米器件，以证明全电控阀效应独特的非易失性铁电开关的异质结构。这些发现揭示了FeCl $_2$ /Sc $_2$ CO $_2$ vdW异质结构作为设计下一代最终紧凑的信息处理、数据存储和自旋电子器件的构建块的潜力。
2022-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exciton g-factors of van der Waals heterostructures from first principles calculations
外场是探测材料中光激发的有力工具。磁场中激励的线性能量偏移由其有效g因子量化。在这里，我们将展示如何激子g因子和他们的符号可以确定收敛的第一性原理计算。我们将该方法应用于半导体过渡金属二硫属化物中的单层激子和MoSe $_2$ /WSe $_2$异质双层膜中的层间激子，并与最近的实验数据取得了良好的一致性。我们的方法的精度允许分配测量的g-因子的光学峰的特定跃迁的能带结构和样品的特定区域。这揭示了各种先前测量的层间激子峰的性质。我们进一步表明，由于特定的光学选择规则，在范德华异质结的g-因子是强烈的自旋和堆叠相关。轨道角动量的计算需要对数百个带求和，这表明对于所考虑的二维材料，基组大小是一个关键的数值问题。所提出的方法可以潜在地应用于各种各样的半导体。
2020-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
