Prediction of topotactic transition from black to blue phosphorus induced by surface Br adsorption
该研究通过第一性原理计算与分子动力学模拟，提出利用表面Br吸附破坏黑磷sp3构型并诱导其转变为蓝磷，所得Br钝化蓝磷纳米带兼具可调带隙与高载流子迁移率。
2024-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium spin injection in monolayer black phosphorus
单层黑磷（MBP）是一种新兴的电子材料，具有直接带隙和相对较高的载流子迁移率。在这项工作中，我们报告的非平衡自旋注入和自旋极化量子输运的MBP铁磁Ni接触，在二维磁隧道结构的理论研究。我们调查的物理性质，如自旋注入效率，隧道磁电阻比，自旋极化电流，电荷电流和传输系数作为外部偏置电压的函数，对于两种不同的器件接触结构，其中MBP接触Ni（111）和Ni（100）。虽然这两种结构都被预测为提供可观的自旋极化量子输运，但Ni（100）/MBP/Ni（100）三层具有优越的性质，其中自旋注入和磁阻比相对于偏置电压保持几乎恒定的值。通过对非平衡态下透射谱的分析，理解了非平衡态下的量子输运现象。
2016-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting layered blue phosphorus: A computational study
我们研究了一种以前未知的磷相，它与黑磷同素异形体具有层状结构和高稳定性。我们发现这种结构，我们称之为“蓝磷”的平面六方结构和体层堆叠与石墨有关。与石墨和黑磷不同，蓝磷显示出宽的基本带隙，并且应该容易剥离以形成适合于电子应用的准2D结构。我们研究了从黑磷到蓝磷的可能转化途径，并讨论了合成新结构的可能途径。
2014-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy of the Optical Properties of Pentacene:Black Phosphorus Interfaces
黑磷（BP）是一种具有各向异性的层状材料。我们研究界面形成的并五苯单层吸附在单层BP，BP表面钝化的原型系统。我们将并五苯单分子层分别沿BP衬底的Z字形和扶手椅方向放置，以研究异质界面的各向异性。我们进行第一性原理$GW$加上Bethe-Salpeter方程（$GW$ -BSE）计算，以确定准粒子和光学性质。为了定量地分析光学性质的各向异性，我们开发了一个通用的计算方案，将界面激子分解成不同的贡献。我们发现了一个独特的电荷转移激子形成时，单层并五苯沿扶手椅方向放置，并讨论了各向异性的界面调制。我们的研究结果照亮了通过分子吸附的BP表面钝化的理解，并为未来的实验和计算研究提供了一个基准。
2022-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Performance Analysis of uniaxially strained Monolayer Black Phosphorus and Blue Phosphorus n-MOSFET and p-MOSFET
在这项工作中，我们提出了一个计算研究的可能性应变工程在单层黑磷（黑P）和蓝磷（蓝P）的MOSFET。利用密度泛函理论中的广义梯度近似（GGA）计算了器件的能带结构、载流子有效质量、能带极值处的载流子密度等材料特性，并利用自洽非平衡格林函数（NEGF）模拟了器件的输出特性、导通电流、击穿电压等性能指标。这种应变黑色P和蓝色P基MOSFET。我们的模拟表明，蓝色P中的载流子有效质量对Z字形和扶手椅方向上施加的应变更敏感。蓝P在n-MOS和p-MOS的应变工程中更敏感。除了在扶手椅方向上具有应变的黑色P基FET之外，总体上蓝色P（黑色P）n-MOSFET（p-MOSFET）在传输方向上具有拉伸（压缩）应变的情况下显示出性能的中度至显著的改善。
2016-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simulated scanning tunneling microscopy images of few-layer-phosphorus capped by graphene and hexagonal boron nitride monolayers
元素磷被认为具有几种稳定的同素异形体，其在能量上接近简并，但具有化学反应性。为了防止在环境条件下的化学降解，这些结构可以被六方氮化硼（{ \em h}-BN）或石墨烯的单层覆盖。我们进行{ \em ab initio}密度泛函计算来模拟磷的不同层状同素异形体的扫描隧道显微镜（STM）图像，并研究覆盖层对这些图像的影响。我们发现，绝缘{ \em h}-BN的保护性单层允许区分下面的磷的不同结构相，即使图像仅通过看起来透明的氮原子过滤。对于被半金属石墨烯覆盖的磷膜来说，这种区别是不可能的。我们的研究结果表明，STM的真实空间成像能力不会受到所选择的保护磷表面的覆盖层的阻碍。
2015-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Charged Vacancy Defects in Black Phosphorus Monolayer Phosphorene
二维半导体磷烯在光电子学、自旋电子学、催化、传感器和能量转换等方面有着广泛的应用前景。为了利用磷烯的潜力，需要更好地了解本征缺陷如何控制载流子浓度、特性和迁移率。利用密度泛函理论和电荷修正方案，考虑适当的边界条件，我们进行了全面的研究结构对带电空位点缺陷的形成能，电子结构和电荷跃迁能级的影响。我们预测，中性空位表现出9-5环结构的形成能为1.7 eV，并在费米能级1.04 eV以上的价带最大值转变为带负电的状态。相应的光电荷跃迁显示相当大的Frank-Condon位移与0.3 eV的大斯托克斯位移。在n掺杂的磷烯中，磷烯空位应带负电，这将钝化掺杂剂并降低载流子浓度和迁移率。
2021-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of above $20$ K superconductivity of blue phosphorus bilayer with metal intercalations
第一性原理计算预测单层蓝磷是磷的另一种二维同素异形体，就像最近发现的单层黑磷一样。由于其独特的晶体结构和电子结构，蓝磷可能是一个有前途的候选人作为BCS超导体适当的嵌入。本研究利用第一性原理计算确定了一些碱金属和碱土金属在蓝-P双层膜中的有利嵌入位置，改变了双层膜的堆积构型。然后，由于电荷从金属转移到磷，蓝磷双层从半导体转变为金属。由于强的电子-声子耦合，诱导出各向同性超导态，计算出Li-、Na-和Mg-嵌入的相变温度分别为$20.4$、$20.1$和$14.4$ K，优于其它预测或实验观察到的二维BCS超导体.
2016-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phase diagram and superlattice structures of monolayer phosphorus carbide (P$_x$C$_{1-x}$)
采用第一性原理方法，结合集团展开和蒙特卡罗模拟，研究了二维碳化磷（P $_x$ C $_{1-x}$）的相稳定性和性质.发现单层P $_x$ C $_{1-x}$是一种相分离体系，这表明制备单层P $_x$ C $_{1-x}$或结晶P $_x$ C $_{1-x}$薄膜是困难的。然而，一个自底向上的设计方法是用来确定的稳定结构的P $_x$ C $_{1-x}$的各种组合物，原来是由交替的碳和磷纳米带沿扶手椅方向的超晶格。第一性原理计算的结果表明，这些结构一旦产生，它们是机械和化学稳定的。所有的有序结构被预测为半导体，带隙范围从0.2到1.2 eV。此外，单层P $_x$ C $_{1-x}$被预测为具有高的载流子迁移率，并在紫外区的高的光吸收，显示出红移的P：C比的增加。这些性质使得2D P $_x$ C $_{1-x}$成为在电子学和光电子学中应用的有前景的材料。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Prediction of hyperbolic exciton-polaritons in monolayer black phosphorus
双曲极化激元具有很大的光子态密度，并且在一定的传播方向上可以被准直。大多数双曲极化激元在人造超材料中得以维持。然而，自然存在的双曲材料也存在。特别地，层状材料中的自然面内双曲极化激元已在MoO 3和WTe 2中得到证实，它们分别基于声子和等离子体共振。在这里，通过确定各向异性的光学电导率（介电函数），通过光学光谱，我们预测，单层黑磷自然主机双曲激子极化激元由于显着的面内各向异性和强激子共振。在反射光谱中，我们同时观察到高质量单层样品中强而尖锐的基态激子峰和较弱的激发态，这使我们能够确定激子结合能为~452 meV。我们的工作为平面内自然双曲极化激元提供了另一个有吸引力的平台，它是基于激子而不是声子或等离子体激元。
2021-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Monolayer and Bilayer Black Phosphorus with Charged Defects
我们用原子论方法研究了单层和双层黑磷在带电缺陷附近的电子性质。特别是，我们结合屏蔽缺陷势从第一性原理线性响应理论与大规模的紧束缚模拟计算的波函数和能量的束缚受体和供体状态。由于各向异性的能带结构，这些系统中的缺陷态形成了扭曲的类氢轨道，其有序性与各向同性材料不同。对于单分子膜，我们研究了在实验装置中的缺陷高度和衬底的介电常数的带电吸附物的结合能的依赖关系。我们还比较了我们的结果，各向异性的有效质量模型，并找到定量和定性的差异时，带电的缺陷是接近黑磷或从基板的屏蔽是弱的。对于双层，我们比较了带电吸附物和带电嵌入物的结果，发现嵌入物诱导更突出的次峰的局部态密度，因为它们强烈地与两层上的电子态相互作用。这些新的见解可以直接在扫描隧道光谱测量中进行测试，并能够详细了解库仑杂质在电子器件中的作用。
2021-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional phosphorus chain and two-dimensional blue phosphorene grown on Au(111) by molecular-beam epitaxy
单层磷（磷烯）作为一种具有应用前景的二维（2D）材料，近年来引起了相当大的研究关注。它是一种显示出优异的传输和光学特性的半导体。通过剥离法从块状晶体中成功分离出了少层或SL黑磷，并对其电子和光学性质进行了广泛的研究。蓝磷（blueP）是黑磷的同素异形体，其中原子以更平坦的原子构型排列，最近理论上已经提出在一些基底上以SL形式存在。在这项工作中，我们报告了一个蓝色的类P外延层的形成Au（111）的分子束外延。特别是，我们发现通过扫描隧道显微镜（STM）一维（1D）的原子链在低覆盖率，发展成更紧凑的岛屿或补丁的$(\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30^\circ$结构与覆盖率增加之前，蓝色P-样岛成核和生长。我们还注意到一个有趣的生长特性，其中$(\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30^\circ$表面在中间覆盖往往相分离成局部低覆盖率的一维链和高覆盖率的blueP-样结构，分别。因此，本实验不仅支持最近提出的半层半层（HLBHL）的生长机制，但也揭示了blueP生长过程的动力学细节。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
2D Black Phosphorus Carbide: Rippling and Formation of Nanotubes
最近，人们预测了一种新型层状材料--碳化磷（PC）的同素异形体，并且已经成功地制备了其中的一些结构。在这里，通过使用第一性原理计算，我们研究了波纹的PC单层，层状PC的最稳定的修改之一，在大的压缩应变的影响。与磷烯类似，层状PC被发现具有非凡的弯曲能力，并在沿其扶手椅方向施加足够大的应变下形成具有大曲率的波纹。的带隙尺寸，功函数，和杨氏模量的波纹PC单层的预测是高度可调的应变工程。此外，直接-间接的带隙转变下观察到的压缩应变范围从6到11%。PC单层沿扶手椅方向波纹的另一个重要特征是其在极端压缩应变下滚动成PC纳米管（PCNT）的可能性。这些不同尺寸的管表现出高的热稳定性，具有很高的杨氏模量，以及可调谐的带隙，可以从0到0.95 eV变化。此外，对于这两种结构，波纹PC和PCNTs，我们已经解释了它们在压缩应变下的性质的变化，其结构参数的修改。
2020-02-19 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
A nonlinear hyperelasticity model for single layer blue phosphorus based on ab-initio calculations
提出了一种新的单层蓝磷（$β\text{-P}$）超弹性膜材料模型。该模型是完全非线性的，并捕获在大应变的各向异性的$β\text{-P}$。该材料模型是校准从密度泛函理论（DFT）计算考虑一组基本变形状态。这些是纯膨胀和沿扶手椅和Z字形方向的单轴拉伸。材料模型进行了比较，并验证了额外的DFT结果和现有的DFT结果从文献中，比较显示出良好的协议。该新材料模型可以直接用于计算壳体公式中，例如基于无旋转等几何有限元。这是证明了在微米尺度上的单层蓝磷片的压痕和振动的模拟。还报道了小变形时的弹性常数。
2019-02-04 cond-mat.mtrl-sci cs.CE physics.comp-ph
Ab initio calculation of valley splitting in monolayer δ-doped phosphorus in silicon
由于谷分裂的电子带之间的能量的差异是至关重要的，在解释传输光谱实验的国家的最先进的量子器件定义的扫描隧道显微镜光刻。我们开发了一个平面波密度泛函理论描述这些系统，这是由于计算易处理的大小有限。然后，我们通过局部基函数开发了一个资源密集度较低的替代方案，保留了平面波描述的物理特性，并将该模型扩展到平面波方法的能力之外，以确定孤立δ层的从头计算谷分裂。在获得平面波和离域方法之间的协议，我们表明，谷分裂被高估在以前的从头计算超过50%。
2012-01-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Magnetic anisotropy and magnetic ordering of transition-metal phosphorus trisulfides
在这里，一个前所未有的大量参数的磁性模型，确定从第一性原理计算过渡金属三硫化磷（TMPS $_3$的），再现了测量的散装TMPS $_3$的磁基态。我们的蒙特卡罗模拟的临界温度，磁化率，和比热的散装和几层TMPS $_3$的同意与现有的实验数据，并表明反铁磁顺序的FePS $_3$和NiPS $_3$坚持到单层。值得注意的是，轨道极化，这是在最近的第一性原理研究中被忽略，大大提高了FePS $_3$的磁各向异性几乎两个数量级。最近的拉曼研究[K. Kim等人，国家通信10，345（2019）]声称单层NiPS $_3$中不存在磁有序，但同时报告了一个强的双磁振子连续体;我们证明了用于判断单层NiPS $_3$中磁有序的标准是无效的，从而提供了对两个看似矛盾的实验结果的理解。关于少层FePS $_3$和NiPS $_3$的磁化率和比热的丰富预测有待于立即的实验验证。
2021-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoplasmons in monolayer black phosphorus structures
支持深亚波长等离子体模式的二维材料也可以表现出强的磁光响应。本文从理论上研究了中等静磁场作用下单层黑磷结构中的磁等离子体激元。我们考虑三种不同的结构，即，一个连续的BP单层，由一个半无限片形成的边缘，最后，一个三角形的楔形配置。这些结构都表现出强烈的各向异性的磁光响应诱导的外部磁场和BP晶格的固有各向异性。从单层BP的磁光电导率开始，我们推导出所考虑的几何形状的MP的色散关系，使用分析，半分析和数值方法相结合。我们充分表征MP色散和相应的场分布的属性，我们表明，这些结构维持强各向异性的亚波长模式，是高度可调的。我们的研究结果表明，MP在单层BP，其固有的晶格各向异性以及磁致各向异性，持有潜在的可调各向异性材料的操作低于衍射极限，从而铺平了道路，定制的纳米光子器件在纳米尺度。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theoretical investigation of two-dimensional phosphorus carbides as promising anode materials for lithium-ion batteries
采用二维（2D）材料作为锂离子电池（LIB）的阳极被认为是满足下一代高容量LIB不断增长的需求的有效方法。在这项工作中，第一性原理密度泛函理论（DFT）计算评估的潜在应用的二维碳化磷（2D PCx，x=2，5，和6）单分子膜作为锂离子电池的阳极材料。2D PCx系统预计将显示出出色的结构稳定性和电子性能。从轻推的弹性带计算，锂原子显示出极高的扩散系数的PCx单层与低能量的障碍为0.18 eV的PC 2，0.47 eV的PC 5，和0.44 eV的PC6。我们进一步证明，单层PC 5和PC 6的理论比容量可分别达到1251.7和1235.9 mAh g-1，几倍于商业LIB中使用的石墨阳极。这些结果表明，PC 5和PC6单分子膜都是有前途的LIB阳极材料。我们的工作为探索能源应用中的新型2D材料开辟了一条新途径，其中碳化磷可用作LIB中的高性能阳极。
2020-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strain-modulated Bandgap and Piezo-resistive Effect in Black Phosphorus Field-effect Transistors
能带隙在很大程度上决定了半导体的光学和电子性质。因此，可变带隙使单一材料中的多功能性成为可能。在层状材料黑磷中，带隙可以通过层的数量来调制;因此，少层黑磷具有离散的带隙值，这些带隙值与从单层中的红色到体极限中的中红外的光谱范围内的光电应用相关。在这里，我们进一步证明了连续的带隙调制通过柔性基板施加的机械应变。应变调制的带隙显着改变了在室温下的黑磷中的电荷输运，我们第一次观察到一个大的压阻效应在黑磷场效应晶体管（FET）。这种效应为基于黑磷的机电传感器的未来发展开辟了机会，我们展示了由黑磷薄晶体构建的应变片。
2017-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Effect of boron and phosphorus codoping on the electronic and optical properties of graphitic carbon nitride monolayers: First-principle simulations
采用密度泛函方法研究了硼（B）和磷（P）共掺杂对石墨碳氮化物（g-C $_3$ N $_4$或GCN）单层膜的电子和光学性质的影响。能带结构表明，将B和P掺入GCN的六方晶格中将能带隙从原始GCN的$3.1$降低到$1.9$ eV，从而将光吸收向可见光区域延伸。此外，在计算吸收光谱和介电函数的基础上，发现共掺杂体系在可见光区的吸收强度得到了提高，并出现了更多的电子跃迁，即$π^*$电子跃迁，这些电子跃迁在原始的GCN中发生并被禁止.这些转变可以归因于掺杂时的电荷再分布，这是由电子密度和Mulliken电荷分布证实的畸变的可配置B/P共掺杂GCN引起的。因此，B/P共掺杂的GCN有望成为一个吉祥的候选人，被用作光电化学水裂解反应，导致高效的太阳能H $_2$生产的一个有前途的光电极。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac Fermions in Blue-Phosphorus
我们提出了在磷烯中可以设计出具有四配位磷原子的狄拉克锥。关键是通过$sp^2$组态在能量上分离面内轨道（$s$、$p_x$和$p_y$）和面外轨道（$p_z$），产生相应的$σ$和$π$特征狄拉克锥，然后淬灭后者。作为原理验证的研究，我们实现了$σ$ -字符狄拉克锥在氢化/氟化磷与蜂窝晶格。所得到的狄拉克锥位于$K$点，具有轻微的各向异性，沿$Γ$ K/KM方向的费米速度分别为石墨烯的0.91/1.23倍，并且对空穴保持良好的线性，直到$\sim$ 2 eV. $σ$型狄拉克锥的一个实质性优点是可以方便地通过面内应变调节狄拉克能隙。我们的研究结果为基于Dirac材料的高性能电子器件的开发铺平了新的道路。
2014-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological transition in monolayer blue phosphorene with transiton-metal adatom under stain
利用第一性原理计算研究了IVB族过渡金属（Cr，Mo和W）修饰的单层蓝磷烯（BlueP）的电子性质，发现Cr修饰的BlueP是磁性半金属，而Mo和W修饰的BlueP是带隙小于0.2eV的半导体.压应变使带隙闭合和重新打开，在此过程中发生带反转，导致Mo修饰的BlueP（应变为-5.75%）和W修饰的BlueP（应变为-4.25%）从正常绝缘体到拓扑绝缘体（TI）的拓扑转变. Mo修饰的BlueP的TI能隙为94 meV，W修饰的BlueP的TI能隙为150~220 meV。我们的研究结果铺平了道路，工程师的拓扑相在单层蓝P与过渡金属吸附原子。
2020-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Phosphorene: Synthesis, Scale-up, and Quantitative Optical Spectroscopy
磷烯，一个二维（2D）单层的黑磷，吸引了相当大的理论兴趣，虽然单层，双层和少层薄片的实验实现一直是一个重大的挑战。在这里，我们系统地调查液体剥离的条件，以实现第一次大规模生产的单层，双层，少层磷，剥离证明在10克规模。我们描述了一种快速的方法，用于量化的厚度的二维磷，并表明，单层和几层薄片由我们的方法产生的结晶和未氧化的，而空气暴露导致快速氧化和酸的生产。随着大量的2D磷现在可用，我们执行材料的吸收边缘的第一个定量测量-这是几乎相同的材料的带隙在我们的实验条件下-作为薄片厚度的函数。我们的吸收光谱的解释依赖于在这项工作中介绍的分析方法，允许在量子限制半导体的多分散样品的吸收边的准确测定。使用这种方法，我们发现黑磷的带隙从本体的0.33 +/- 0.02 eV增加到双层的1.88 +/- 0.24 eV，这个范围比任何其他2D材料都大。此外，我们量化了更高能量的光学跃迁（VB-1到CB），它从2.0 eV的散装到3.23 eV的双层。这项工作描述了几种生产和分析2D磷的方法，同时也产生了一类具有前所未有的光电性能的2D材料。
2015-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural studies of phosphorus induced dimers on Si(001)
由于P-Si系统在量子计算和分子线的自定向生长中的潜在应用，重新关注P-Si系统使我们研究了P在Si（001）- $p(2\times 1)$上放置时引起的结构变化。利用基于第一性原理密度泛函理论的赝势方法，我们对P-Si（001）体系进行了计算，从表面孤立的P原子开始，系统地增加覆盖度直到整个单层.孤立的P原子可以有利地位于属于相同Si二聚体行的相邻Si二聚体的两个原子之间的{ \bf M}位点上。但是，由于{ \bf M}位点作为排出的Si的受体的参与，掺入表面中在能量上甚至更有益。我们的计算表明，高达1/8单层覆盖，异质二聚体结构所产生的表面硅原子与P的替代是积极有利的。最近在STM中观察到的之字形特征被发现与这种替换过程一致。随着覆盖度的增加，异质二聚体让位于Si二聚体行上的P-P邻位二聚体。这种行为类似于Si-Si d-二聚体的行为，但与Al-Al二聚体形成对比，Al-Al二聚体存在于相邻的Si二聚体行之间并且处于对位二聚体排列中。与Al-Si系统不同，P-Si不显示任何对位到邻位的转变。对于这两个系统，表面重建被解除约一个单层覆盖。这些计算有助于我们理解用扫描隧道显微镜获得的实验数据。
2006-01-23 cond-mat.mtrl-sci
From Anomalous to Normal: Temperature Dependence of the Band Gap in Two-Dimensional Black Phosphorus
带隙的温度依赖性对半导体至关重要。已知块状黑磷（BP）表现出异常行为。通过光谱分析，我们发现温度对BP带隙的影响随着层数的减少而逐渐演化，最终在单层极限下转变为正常带隙，呈现出从反常带隙到正常带隙的过渡。同时，对于相同厚度的样品，温度引起的光共振位移也随不同的跃迁指数而不同。一个全面的分析表明，温度可调层间耦合是负责观察到的不同的情况。我们的研究为理解某些层状半导体中的反常温度行为提供了一把钥匙。
2020-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical Switching and Momentum-Selective Transport in Geometry-Defined Blue Phosphorus Homojunctions
Shenzhen University（深圳大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
研究通过几何定义的蓝磷异质结实现机电开关和动量选择性传输，利用第一性原理计算和量子输运模拟揭示了带隙形成、隧穿传输及轨道分辨散射特性，提出机械可切换存储元件和纳米滑动变阻器的概念。
2026-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Metastable Interlayer Frenkel Pair Defects by Dipole-like Strain Fields for Dimensional Distortion in Black Phosphorus
黑磷中原子空位的低形成能使其可以作为探索层间空位-空位（I-V）对（即Frenkel缺陷）动力学的理想原型系统，所述层间空位-空位对解释Wigner能量释放。基于黑磷的少层模型，我们进行了离散几何分析，并从第一性原理计算研究了紧密层间Frenkel对的结构动力学.我们揭示了一个高度亚稳的I-V对状态驱动的各向异性偶极类应变场，可以建立相邻层之间的强连接。在2D极限（单层），亲密的I-V对表现出相对较低的形成能为1.54 eV，并积极有利于其孤立的成分高达1.68 eV。在双层膜中，Frenkel对湮灭的势垒为1.46 eV，这明显高于石墨中类似缺陷的势垒。在这项工作中报告的结果表明，存在丰富的桥接途径，在黑磷，导致稳定的尺寸减少和结构凝聚暴露于适度的电子激发或热退火。这项研究为通过引入这种亚稳态层间I-V对缺陷来创造新的磷的维度混合多晶型物铺平了道路。
2019-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Band Alignment in Black Phosphorus/Transition Metal Dichalcogenide Heterolayers: Impact of Charge Redistribution, Electric Field, Strain and Layer Engineering
本工作的目的是通过密度泛函理论（DFT）模拟研究电荷重新分布、外加层法向电场、外加应变和层工程对黑磷（BP）/二硫化钼（MoS 2）异质结构能带排列的影响。黑磷是一种p型材料，具有高迁移率，机械灵活性和对层数的敏感性。将其与电负性更强的材料结合，MoS 2导致强载流子限制和II型异质结构。层间的电荷重新分布改变了电子亲合规则所预期的能带排列。所施加的外部场、应变和多个BP层提供在II型范围内的能带对准可调性和/或向I型和III型异质结构的过渡。BP/MoS 2异质结构的可调谐性可用作隧道场效应晶体管、具有可调谐势垒高度的整流二极管、可重构FET和电光调制器。此外，考虑单层BP与其他单层过渡金属二硫属化物（TMD）的异质结构表明实现不同能带排列类型的能力。在我们的模拟中，I型排列被发现与二硒化钨（WSe 2）、二硒化钼（MoSe 2）和二硫化钨（WS 2），以及三硫化铪（HfS 2）和二硒化铪（HfSe 2）的III型排列。
2022-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicting a Two-dimensional P2S3 Monolayer: A Global Minimum Structure
基于广泛的进化算法驱动的结构搜索，我们提出了一种新的二硫化二磷（P2 S3）二维晶体，它是动态，热和化学稳定的计算声子谱和从头算分子动力学模拟证实. P2 S3的这种2D结晶相对应于具有2：3化学计量比的硫化磷单层的Born-Oppenheimer表面中的全局最小值。它是一种具有P-S σ键的宽带隙（4.55 eV）半导体。P2 S3结构的电子性质可以通过堆叠成多层P2 S3结构、形成P2 S3纳米带或轧制成P2 S3纳米管来调制，从而扩展其在新兴的二维电子学领域的潜在应用。
2017-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Self-Aligned Metallic-Semiconducting Phosphorus Nanoarrays Driven by Facet Engineering
Centro de Física de Materiales CSIC/UPV-EHU（巴斯克大学材料物理中心）；ALBA Synchrotron Light Source（阿尔巴同步辐射光源）；Nanomaterials and Nanotechnology Research Center (CINN), CSIC-UNIOVI-PA（纳米材料与纳米技术研究中心）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校电气与计算机工程系）；Departamento de Física Aplicada, Universidad del País Vasco UPV-EHU（巴斯克大学应用物理系）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）；St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto Officina dei Materiali (IOM)（国家研究委员会材料研究所）
通过曲面铜表面的晶面工程，一步法稳定两种不同电子性质的二维磷相（六方蓝磷和新型斜方磷），形成自对准金属-半导体纳米阵列，实现可调控电子性能。
2026-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Towards large-area and defects-free growth of phosphorene on Nickel
基于磷原子的低维材料的合成是目前研究的热点，也是材料合成的一大挑战。磷烯是一种单层的黑磷，是原子级厚度的晶体管和光子学器件的最有前途的候选者之一。然而，缺乏大规模和无缺陷的生长显著阻碍了其器件的发展。在这里，我们展示了大规模和无缺陷的磷烯镍（Ni）基板上的合成。此外，基底取向对可能的同素异形体的可控合成的影响也已被描述。我们已经证明蓝色磷烯可以在Ni（111）和Ni（100）上生长。而γ-磷烯，以下称为海军磷烯，可以在Ni（110）上生长。此外，我们还发现磷烯的合成是通过磷五聚体（P5）进行的，P5是磷烯合成的重要前体。此外，我们证实了P-Ni势和P-P势的高精度，并表明分子动力学（M.D.）方法是模拟二维材料气相合成的有力工具。本工作为理解和控制大面积磷烯单晶单层的合成提供了坚实的参考。
2023-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional PN Monolayer Sheets with Fantastic Structures and Properties
基于第一性原理计算，预测了三种具有奇异结构和性质的二维氮化磷（PN）单层片（分别命名为$α$ -，$β$ -和$γ$ -PN）. $α$ -PN和$γ$ -PN为屈曲结构，而$β$ -PN则表现出褶皱特征.其独特的结构赋予这些原子PN片具有高的动态稳定性和各向异性的力学性能。它们都是间接半导体，它们的带隙敏感地依赖于面内应变。此外，从这三个PN单层图案化的纳米带表现出显着的量子尺寸效应。特别地，Z字形$α$ -PN纳米粒子显示出尺寸依赖的铁磁性。它们的显著特性显示出在纳米电子学中的潜力。从理论上提出了PN单分子层三相的合成方法，值得在实验上进一步研究。
2015-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Blue shifting of the A exciton peak in folded monolayer 1H-MoS2
层状过渡金属二硫属化物的大家族被广泛认为构成二维（2D）半导体材料的第二家族，其可用于创建补充基于石墨烯的那些的新颖器件。在许多情况下，这些材料已经显示出从本体中的间接带隙到单层系统中的直接带隙的转变。在这项工作中，我们的实验表明，折叠1H二硫化钼（MoS 2）层的结果在一个乱层堆叠与增强的光致发光量子产率和一个显着的位移到蓝色的90毫电子伏。这与预期的2 H-MoS 2能带结构特性相反，其包括间接带隙和淬灭的光致发光。我们提出了一个理论解释的起源，这种行为的激子屏蔽。
2013-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Engineering Anisotropic Electrical Conductance of Phosphorene and Few-Layer Black Phosphorus
新制备的单层磷烯及其少层结构由于其有限的直接带隙和相当大的但各向异性的电子迁移率而有望在电子和光学应用中具有前景。通过第一性原理模拟，我们表明，这种独特的各向异性电导可以通过使用简单的应变条件进行控制。通过适当的双轴或单轴应变，我们可以将优选的导电方向旋转90度。这对于探索磷烯的量子霍尔效应以及奇异的电子和机械应用具有重要意义。
2014-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superior mechanical flexibility of phosphorene and few-layer black phosphorus
最近制备的二维（2D）磷烯晶体结构在电子学应用中显示出巨大的潜力。机械应变被证明能够显着修改磷烯和少层黑磷的电子性质。在这项工作中，我们采用第一性原理密度泛函理论计算，探讨磷烯的机械性能，包括理想的拉伸强度和临界应变。结果表明，单层磷烯在Z字形和扶手椅方向上分别可以承受27%和30%的拉伸应变。磷烯的这种巨大的应变极限是由于其独特的褶皱晶体结构。我们发现，在扶手椅方向上施加的拉伸应变拉伸了磷烯的褶皱，而不是显着延长P-P键长。折衷的二面角显著地减少了所需的应变能。与石墨烯等其他2D材料相比，磷烯表现出优异的柔性，杨氏模量小一个数量级。这在实际的大应变工程中特别有用。此外，还探讨了磷烯的各向异性性质。我们推导出一个通用模型来计算二维系统沿不同方向的杨氏模量。
2014-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated superconductivity in two-dimensional hydrogenated phosphorus carbide: HPC$_{3}$
近年来，人们报道了常压下的三维高温超导体，典型的例子有聚氢氧化物$_{3}$ S、LaH $_{10}$和YH $_{9}$等。寻找常压下的二维高温超导体是另一研究热点。本文基于第一性原理计算研究了氢化单层碳化磷中可能的超导电性。结果表明，单层PC $_{3}$在氢化后从半导体转变为金属。有趣的是，C- $π$ -键带对费米能级的态贡献最大。基于电子-声子耦合机制，计算得到HPC $_{3}$的电子-声子耦合常数为0.95，这主要源于C- $π$电子与C和H的面内振动模的耦合。计算的临界温度$T_{c}$为31.0 K，高于大多数二维超导体的临界温度。通过进一步施加3 $\%$的双轴拉伸应变，$T_{c}$可以被提升到57.3 K，超过McMillan极限。因此，氢化和应变是提高二维材料超导$T_{c}$的有效途径。
2022-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Strain-tunable charge carrier mobility of atomically thin phosphorus allotropes
我们利用密度泛函理论研究了应变对单层$α$、$β$、$γ$和$δ$ -P（四种众所周知的磷原子薄同素异形体）的载流子迁移率的影响。由于高度各向异性的能带色散，原始同素异形体的载流子迁移率在一个主方向（Z字形或扶手椅形）上显著高于另一个主方向（在某些情况下超过5倍）。单轴应变（高达6%的压缩/拉伸）导致每个同素异形体中的带隙改变，特别是$γ$-P中的直接到间接带隙半导体转变以及$γ$和$δ$-P中的带隙的完全闭合。我们发现，由于单轴应变，在所有同素异形体中，载流子迁移率通常增加$\approx 5-10$的因子;其中值得注意的是，在作用于扶手椅方向的压缩应变下，在$β$ -P（$γ$ -P）中观察到空穴（电子）迁移率沿扶手椅（Z字形）方向增加$\approx 250$（30）倍。有趣的是，在$α$和$γ$ -P的情况下，通过施加应变，优选的电子传导方向也可以改变。
2018-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of structural phase transformations during continuous phosphorus deposition on Cu(111)
本研究通过原位显微镜直接观察Cu(111)上磷沉积过程，发现磷化物中间相转化为蓝磷烯层及多层岛生长的新模式，归因于高浓度P2二聚体，为二维材料生长提供新机制。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning of the electronic and optical properties of single layer black phosphorus by strain
利用第一性原理计算，我们发现单层黑磷（BP）的电子和光学性质强烈地依赖于外加应变。由于BP的原子结构具有很强的各向异性，其电导率和光学响应对外加应变的大小和方向都很敏感。我们发现，包括许多机构的影响是必不可少的单层BP的电子性质的正确描述，例如，而无应变BP的电子间隙被发现是0.90 eV通过使用半局部泛函，它成为2.31 eV时，考虑到多体效应内的G 0 W 0计划。施加的拉伸应变被证明显着增强电子输运沿锯齿形方向的BP。此外，双轴应变能够将单层BP的光学带隙从0.38eV（在-8%应变下）调谐到2.07eV（在5.5%应变下）。激子结合能对施加的应变的大小也很敏感。发现对于-8%的压缩双轴应变，其为0.40 eV，并且对于4%的拉伸应变，其变为0.83 eV。我们的计算表明，BP的光学响应可以显着调整使用应变工程，这似乎是一个很有前途的方式来设计新的光伏器件，捕捉广泛的太阳光谱。
2014-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable electronic and magneto-optical properties of monolayer arsenene from GW approximation to large-scale tight-binding simulations
随着黑磷的兴起，VA族元素的单分子膜引起了人们的极大关注。在这里，我们推导出一个简单的紧束缚模型单层灰色砷，被称为砷烯（ML-As），部分自洽GW 0方法内的第一性原理计算的基础上。由此产生的能带结构来自六个p-类轨道符合准粒子能量从GW 0计算与高精度。在存在垂直磁场的情况下，ML-As表现出两组朗道能级与磁场和能级指数成线性关系。数值计算表明，所得到的光学带隙非常接近GW 0值，并且可以通过外加磁场进行有效的调谐。因此，我们提出的TB模型可以用于进一步的大规模模拟的电子，光学和输运性质的ML-As。
2018-06-12 cond-mat.mtrl-sci
The impact of stress on the electronic structure of phosphorus allotropes stacked on hexagonal boron nitride
本文用密度泛函理论密度泛函理论研究了黑磷（BP）和蓝磷（\Pblue）在六方氮化硼（hBN）上形成的异质双层膜的力学和电学性质。重点放在如何施加在组成层上的应力影响其结构和电子性能。为此，我们采用了一个特定的结构弛豫方案，使我们能够区分扭曲每一层的能量成本和将它们堆叠在一起的增益。在大多数情况下，我们发现BP倾向于沿着较软的扶手椅方向收缩，就像已经报道的类似结构一样。这种收缩可以达到高达5%的应变，这可能会破坏其沿扶手椅方向的非常好的传输性能。为了防止这种情况，我们提出了一个扭曲的双层结构，其中最大的部分应力施加在Z字形轴上，从而降低对BP输运性质的影响。我们还研究了\Pblue /hBN双层膜。两层的价态之间的一种特殊的杂化，使我们认为在双层中激发的电子-空穴对将表现出混合特性，电子仅位于\Pblue{ }层中，空穴扩散到两层上。
2020-07-06 cond-mat.mtrl-sci
New allotropes of phosphorene with remarkable stability and intrinsic piezoelectricity
在这封信中，我们表明，一类新的二维磷同素异形体可以通过组装以前提出的亚稳态磷纳米管到平面结构中的不同堆叠方向。基于第一性原理方法，系统地研究了这些新型二维磷同素异形体的结构、稳定性和基本电子性质。这些二维磷同素异形体具有显着的稳定性，由于强烈的管间范德华相互作用，这导致约30-70 meV/原子的能量释放取决于它们的堆叠方式。结果表明，这些二维范德瓦尔斯磷烯同素异形体中的大多数在能量上比实验上可行的黑色α-P和蓝色β-P更有利，其中三种具有较高的合成可能性，进一步证实它们是动态稳定的半导体，具有应变可调的带隙和显著的压电性，在纳米传感器、压电电子学以及便携式电子纳米设备中的能量收集。
2017-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Induced Topological Phase Transition in Two-Dimensional Few-layer Black Phosphorus
磷烯是一种新型的二维材料，可以通过机械剥离从层状黑磷中分离出来，但与石墨烯和硅烯不同，单层磷烯具有较大的带隙。因此，未怀疑其表现出能带反转和随后的拓扑绝缘体行为。它最近引起了人们的兴趣，因为它提出的场效应晶体管的应用。使用第一性原理计算与外加垂直电场F，我们预测一个连续的过渡，从正常的绝缘体到一个拓扑绝缘体，并最终到金属作为F的函数。利用电场连续调整拓扑行为将导致自旋分离的无间隙边缘状态，即，量子自旋霍尔效应。这一发现为利用电场将普通绝缘材料转化为拓扑材料，并制作同时操纵自旋和载流子的多功能场效应拓扑晶体管提供了可能。
2014-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
BP_5 Monolayer with Multiferroicity and Negative Poisson's Ratio: A Prediction by Global Optimization Method
基于变组分全局优化算法，我们预测了一种稳定的二维磷化硼相，即五磷化硼（BP 5）单层，其形成能低于通常认为的石墨相（g-BP）。BP_5单分子膜是一种具有铁电性和铁弹性耦合的多铁性材料。预测的可逆应变高达41.41%，这是所有报道的铁弹材料中最大的。由于硼和磷原子的非中心对称结构和电负性差异，BP_5中出现了326.0 pC/m的面内自发极化。此外，在BP_5中还观察到最近发现的负泊松比性质。BP_5是一种带隙为1.34eV的间接半导体材料，具有明显的可见光各向异性吸收和高载流子迁移率等优良的光学和电学性质。BP_5丰富而非凡的性质使其成为一种潜在的纳米材料，用于设计机电或光电子器件，如具有方便读写能力的非易失性存储器。最后，我们证明了AlN（010）表面是一个适合于BP_5单层外延生长的衬底。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic structures and transport properties of zigzag blue phosphorene nanoribbons
近年来，单元素二维原子晶体材料在许多应用领域引起了人们的广泛兴趣。不久前，用分子束外延技术在金衬底上成功地合成了蓝磷，它具有特殊的几何和电子结构。采用第一性原理方法研究了锯齿形蓝色磷烯纳米带的电子结构和输运性质，通过在纳米带的两端引入不同的基团钝化，可以明显地调节纳米带的电子结构和输运性质. ZBPNRs-H和ZBPNRs-OH呈现出宽禁带半导体性质。而ZBPNRs-O是金属的。有趣的是，ZBPNRs-O的电流-电压曲线显示负微分电阻效应，这与带宽度无关。通过ZBPNRs-O的电流主要是以P-P键电流的方式沿两个外侧锯齿形磷链流动。通过对ZBPNR的两个边缘进行不同功能基团的修饰，可以使ZBPNR显示出一些重要的功能特性，成为负阻器件的候选材料。
2018-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Epitaxial Synthesis of Blue Phosphorene
磷烯是一种由单个或几个原子层的黑磷组成的新型二维材料。磷烯具有固有的可调直接带隙和高载流子迁移率值，这使其适用于各种光学和电子器件。然而，单层磷烯的合成是一个重大挑战。获得磷烯的标准程序是通过剥落。最近，人们通过分子束外延研究了单层磷烯在Au（111）上的外延生长，所得结构被描述为蓝色磷烯片。在本研究中，大面积的高质量的单层磷烯，具有至少等于0.8 eV的带隙值，已在Au（111）上合成。我们的实验研究，结合DFT计算，给出了Au（111）上蓝色磷烯的两个不同相的证据，而不是以前报道的一个，并确定了它们的原子结构。
2018-11-03 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of pressure related quantum transport in pure black phosphorus devices
采用第一性原理计算研究了两种纯单层黑磷（MBP）器件的压力相关输运性质。数值结果表明，半导体MBP可以承受相当大的压力，直到它转变为导体。根据BP的手性和垂直压力的大小，纯MBP器件可以作为柔性电子器件、“负”压力传感器和“正”压力传感器工作。当压力相对较小时，锯齿形MBP器件的电导对应力具有鲁棒性，而扶手椅型MBP器件则表现出压敏特性。锯齿形MBP器件的压力稳定性预示着其作为柔性电子器件的良好应用前景，而扶手椅型MBP器件的电导随压力的显著负增长表明其可以作为“负”压力传感器工作。当压力相对较大时，扶手椅型MBP器件和锯齿型MBP器件都表现出“正”压力传感器的有利特性，其电导率随压力迅速上升。设备越长，压力敏感性越高。利用能带取向分析和经验Wentzel $-$ Kramers $-$ Brillouin（WKB）近似，从第一性原理计算中验证了纯MBP器件的隧穿过程.
2018-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Multiferroic Semiconductors with Coexisting Ferroelectricity and Ferromagnetism
低维多铁性虽然在自然界中非常罕见，但由于基础和技术利益而引起了人们的极大关注。利用第一性原理密度泛函理论，我们证明了单层过渡金属磷硫族化合物（TMPC）- CuMP $_2$ X $_6$（M=Cr，V; X=S，Se）中铁磁性和铁电性可以共存.这些范德华层状材料代表了一类同时具有铁电和铁磁有序的2D多铁性半导体。在这些单层材料中，Cu原子自发地远离中心原子平面，引起沿平面法线的非平凡电偶极矩。此外，它们的铁磁性来源于Cr/V原子间的间接交换作用，而它们的面外铁电性则暗示了外部垂直电场控制电极化的强度的可能性。因此，单层半导体TMPC提供了固态2D材料平台，用于实现用顶部和底部电极图案化的2D纳米级开关和存储器器件。
2018-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Experimental formation of monolayer group-IV monochalcogenides
单层IV族单硫族化合物（MX，M = Ge，Sn，Pb; X = S，Se，Te）是一类新型的二维（2D）材料，其原子结构与黑磷的交错晶格结构密切相关。大多数单层MX材料的结构表现出破缺的反转对称性，并且它们中的许多表现出具有可逆的面内电极化的强度的铁电性。非中心对称结构的另一个结果是，当与强自旋-轨道耦合耦合时，许多MX材料在非线性光学、光电子学、自旋电子学和谷电子学中具有未来的应用前景。然而，由于相对较大的剥离能量，单层MX材料的产生并不容易，这阻碍了这些材料融入快速发展的2D材料异质结构领域。在这方面，我们回顾了最近的发展，在实验路线，以创建单层MX，包括分子束外延和两步蚀刻方法。本文还讨论了其它制备单分子层MX的方法，如液相剥离法和液相合成法。这些不同的方法之间的定量比较。
2020-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent anisotropic Gilbert damping in heterostructures of ferromagnets and two-dimensional ferroelectric bismuth monolayer
本文利用第一性原理计算研究了 Bi/Fe 异质结，发现界面自旋轨道耦合显著增强了 Gilbert 阻尼，并揭示了由界面与 Fe 本征 SOC 竞争导致的非单调厚度依赖性各向异性 Gilbert 阻尼机制。
2024-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Fraunhofer response and supercurrent spin switching in black phosphorus with strain and disorder
我们建立了在磁交换场和磁应变作用下弹道和无序超导单层黑磷器件的理论模型。弹道的情况下，通过一个微观Bogoliubov-德Gennes形式主义的研究，而无序的情况下，我们制定了一个准经典模型。利用这两个模型，我们从理论上研究了二维黑磷约瑟夫森结中超导电流对外加磁场的响应。结果表明，当费米能级和机械应变发生变化时，弹道样品中的超电流对垂直磁场的响应会偏离标准的夫琅和费干涉图样。这一发现表明，化学势和应变的组合是一个有效的外部旋钮，以控制高灵敏度应变效应晶体管和超导量子干涉器件的电流响应。我们还研究了超导体-铁磁体-铁磁体-超导体结中的超导电流，其中两个相邻磁化区域的磁化强度是均匀的，但取向不一致。我们表明，磁化错位可以控制激发的谐波高于一次谐波sin（φ）（其中φ是超导体之间的相位差），在超导电流，并构成一个完整的自旋开关电流元件。最后，我们讨论了可能的实验实现我们的研究结果。我们预见我们的模型和讨论可以为实验者设计设备和未来的研究提供指导。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Water splits to degrade two-dimensional group-IV monochalcogenides in nanoseconds
到目前为止，使用类似于石墨烯或磷烯生产中所遵循的工艺的层状IV族单硫族化合物-与黑磷同构的半导体-的实验剥离已经证明是不成功的，好像在黑磷中观察到的化学降解在这些单硫族化合物中加剧了。在这里，我们记录了这些材料在标准温度和压力条件下，在室温下的Car-Parrinello分子动力学计算在十纳秒内容易解离的水。这些结果表明，湿度必须完全根除成功剥离单层，例如，通过将样品在机械剥离过程中的疏水溶液。从另一个材料的角度来看，这些在没有照明的情况下从水中产生单个氢离子的二维材料可能与氢生产和储存的应用有关。
2018-10-05 cond-mat.mtrl-sci
