High-Temperature Ferromagnetic Semiconductors: Janus Monolayer Vanadium Trihalides
二维（2D）本征铁磁半导体有望在自旋电子学领域脱颖而出。近年来，人们在实验上合成了单层VI $_{3}$，但由于其弱铁磁性和低居里温度（$T_C$）限制了其潜在的应用。在这里，我们报告的Janus结构可以提高$T_C$到240 K。讨论了Janus结构中高$T_C$的原因是由于最近邻V原子的$t_{2g}$和$e_{g}$态之间的虚交换能隙较低。此外，$T_C$可以进一步大幅增强拉伸应变由于铁磁性的快速淬火直接交换相互作用驱动的。我们的工作支持了一种可行的方法来提高居里温度的单层VI $_{3}$，并揭示了新的稳定的本征FM半导体自旋电子学的实际应用。
2020-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of topological phases in metastable ferromagnetic MPX$_3$ monolayers
利用密度泛函理论计算研究了铁磁亚稳磁态下$M$ P $X_3$（$M$ = Mn，Fe，Co，Ni，$X$ = S，Se）单分子膜的电子和拓扑性质.我们发现，FM MnPSe $_3$单层主机拓扑半金属签名时，自旋轨道耦合（SOC）的间隙。Berry曲率和Chern数的显式计算支持了这些发现。的哈伯德- $U$参数来描述的$d$ -电子的选择进行了彻底的讨论，以及使用混合功能的方法的影响。带反转和相关的拓扑特征的存在被发现是形式依赖。尽管如此，还是证明了通过施加外部双轴应变来实现拓扑相的途径。在混合功能的图片，拓扑能带结构的压力下恢复15%（17 GPa）。本工作为揭示亚稳铁磁相的新拓扑相提供了一条潜在的途径。
2022-12-07 cond-mat.mtrl-sci
From ferromagnetic semiconductor to anti-ferromagnetic metal in epitaxial Cr$_x$Te$_y$ monolayers
University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；STFC Central Laser Facility, Research Complex at Harwell（STFC中央激光设施，哈韦尔研究综合体）；Diamond Light Source（钻石光源）；Universität Bonn（波恩大学）
研究通过控制Cr基硫化物的自插入，揭示单层CrTe₂为反铁磁金属，而Cr$_{2+\varepsilon}$Te$_3$为铁磁半导体，为二维自旋电子学提供新材料体系。
2024-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetic semiconductors through metal-semiconductor transition in monolayer MnSe2
本研究利用密度泛函理论提出通过拉伸应变诱导单层 MnSe2 及 MnSe2/X 异质结构发生金属-半导体转变，从而获得室温铁磁半导体并产生显著 MOKE。
2023-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Ferroelectric Ferromagnetic Half Semiconductor in VOF monolayer
本文提出了一种高稳定性的二维多铁性VOF单层材料，它是一种具有大自旋极化度~2 $μ_{B}/V$原子和沿a轴（410 $μeV/V$原子）显著的单轴磁各向异性的本征铁磁半导体。同时，VOF具有很好的铁电性，其自发极化强度为32.7 $μC/cm^{2}$，两个铁电态之间的能垒为43 meV/atom，这归因于Jahn-Teller畸变，并且VOF单层在面内方向具有超大的负泊松比（~-0.34）.基于伊辛模型的蒙特卡罗模拟结果表明，VOF单层材料的居里温度约为215 K，在室温下，该温度在-4%的双轴压缩应变下可以得到提高.
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Huge out-of-plane piezoelectric response in ferromagnetic monolayer NiClI
二维（2D）材料中压电和铁磁（FM）有序的组合，即2D压电铁磁性（PFM），可能为新型器件应用开辟前所未有的机会。在这里，我们预测一个平面FM半导体Janus单层NiClI具有相当大的磁各向异性能（MAE）为1.439毫电子伏，表现出动态，机械和热稳定性。NiCl单层具有与$\mathrm{MoS_2}$相当的更大的面内压电性（$d_{11}$ $=$ 5.21 pm/V）。此外，NiClI具有巨大的面外压电性（$d_{31}$ $=$ 1.89 pm/V），这对于压电器件应用是高度期望的。证明了巨型离面压电对电子相关的鲁棒性，从而证实了巨型$d_{31}$的可靠性。最后，与NiCl I类似，在NiClBr和NiBrI的Janus单层中也可以实现具有大的面外压电性的PFM，预测的$d_{31}$分别为0.73 pm/V和1.15 pm/V。预测的巨大的面外压电响应使得Janus单层NiCl I成为多功能半导体自旋电子应用的良好平台，这也与传统半导体纳米电子器件的底/顶栅技术兼容。
2022-04-14 cond-mat.mtrl-sci
A family of high-temperature ferromagnetic monolayers with locked spin-dichroism-mobility anisotropy: MnNX and CrCX (X=Cl, Br, I; C=S, Se, Te)
自2017年Cr2 Ge 2 Te 6和CrI 3被实验剥离和测量以来，二维磁体越来越受到关注。虽然层状铁磁金属在室温下被证明，但具有高居里温度（Tc）的层状铁磁半导体尚未被揭开。在这里，我们从理论上预测了一个家庭的高Tc铁磁单层，即MnNX和CrCX（X=Cl，Br和I; C=S，Se和Te）。采用各向异性海森堡模型，用蒙特卡罗模拟预测了它们的Tc值从100 K到500 K。其中八个成员显示半导体带隙从大约0.23到1.85 eV不等。这些半导体单层也显示出极大的各向异性，即沿这些层的两个面内晶格方向的有效质量约为101，载流子迁移率约为102。额外的轨道各向异性导致自旋锁定的线性二向色性，不同于先前已知的层状材料中的圆和线性二向色性。与迁移率各向异性一起，它提供了自旋、二向色性和迁移率各向异性锁定。这些结果表明，这种二维家庭的基础研究和高性能的自旋相关的电子和光电子器件的潜力。
2019-03-02 cond-mat.mtrl-sci
CrCTe$_3$: Computational design of a robust two-dimensional anti-ferromagnetic semiconductor
使用密度泛函理论计算，我们建立了迄今未知的化合物CrCTe $_3$是一个稳定的反铁磁半导体的R $\bar{3}$晶体结构与间接的基本间隙。本体化合物中的连续层通过范德华力弱结合，因此各个层可以很容易地剥落。单层CrCTe $_3$也是反铁磁半导体。单层在大范围的压缩和拉伸应变下结构稳定，并且反铁磁状态在该应变范围内是稳健的。单层的带隙可以通过在此范围内施加应变来调节多达50%。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced effects in the electronic and spin properties of a monolayer of ferromagnetic GdAg2
我们报道了单层GdAg 2的结构、电子和磁性，在Ag（111）上形成莫尔图案。结合扫描隧道显微镜和从头算自旋极化计算，我们表明，电子能带结构可以线性移动通过热依赖应变的层内原子距离在1- 7%之间的范围内，导致横向异质结构。此外，不可熔化的GdAg 2合金层与Ag（111）衬底的耦合导致空间变化的原子弛豫，从而引起次表面层屈曲、电子和自旋性质的纹理化以及跨层的磁各向异性能量的不均匀性。这些结果提供了在原子薄层的电子性质和磁有序的控制的前景。
2017-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferromagnetism in monolayer WSe2 semiconductor via vanadium dopant
稀磁半导体包括Mn掺杂的GaAs在栅控自旋电子学中具有很大的应用前景，但其在室温下的长程铁磁有序居里转变至今仍存在争议。本文报道了用化学气相沉积法制备的V掺杂WSe_2半导体单层膜中具有长程序的室温铁磁畴。利用磁力显微镜在360 K下观察到铁磁有序结构，同时在0.1%V掺杂浓度下保持~105的高开/关电流比。通过高分辨率扫描透射电子显微镜观察，V-取代到W位点保持5 nm的V-V分离距离而没有V-V聚集，这意味着Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用（或Zener模型）通过在V掺杂的WSe 2单层中通过自由空穴载流子建立长程铁磁有序的可能性。更重要的是，铁磁顺序明显调制通过应用背栅。我们的研究结果打开了新的机会，使用二维过渡金属dichalcogenides为未来的自旋电子学。
2020-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Magnon softening in a ferromagnetic monolayer: a first-principles spin dynamics study
我们采用第一性原理计算和原子自旋动力学模拟相结合的方法研究了Fe/W（110）单层系统。我们主要研究平行于[001]方向的自旋波的色散。我们的研究结果与Prokop等人的实验数据[Phys. Rev. Lett. 102，177206]，并正确地捕捉到一个急剧软化的磁振子谱，相对于体心立方铁。反驳了巡游电子模型，特别是密度泛函理论给出的巡游电子模型的缺点。我们还表明，有限的温度效应是显着的，原子自旋动力学模拟代表了一个强大的工具，其中包括这些。
2010-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Structural dimerization and charge-orbital ordering in a ferromagnetic semiconductor LiV2S4 monolayer
本研究基于密度泛函理论探究二维单层LiV₂S₄的物理性质，发现电子不稳定性引发钒二聚化，进而解除电荷分布简并并稳定电荷与自旋有序态，揭示其铁磁半导体特性及金属-绝缘体转变等独特行为。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Orientation dependence of high-harmonic generation in monolayer transition metal dichalcogenides
从理论上研究了单层过渡金属二硫属化物（TMDC）中高次谐波产生（HHG）的取向依赖性。我们发现，不同于传统的固态和原子层状材料，如石墨烯，平行和垂直的发射相对于入射电场存在于TMDC。有趣的是，平行（垂直）发射主要只包含奇（偶）阶谐波。两个谐波在晶体学取向上显示出相同的周期性，但相位相反。这些特殊的行为可以理解的基础上的偶极矩在TMDC，它反映了原子轨道和晶格结构的对称性。我们的研究结果与最近的实验结果在定性上是一致的，并为固态材料的高次谐波光谱提供了可能性。
2017-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Controlled Curie temperature, magnetocrystalline anisotropy, and valley polarization in 2D ferromagnetic Janus 2H-VSeS monolayer
受成功合成具有内禀铁磁性和高居里温度（T $_{c}$）的二维V基Janus dichloride单分子膜的启发，采用第一性原理计算对Janus 2 H-VSeS单分子膜的电子结构、自旋谷分裂和磁各向异性进行了详细的研究.结果表明，Janus 2 H-VSeS单分子膜具有105 meV的大的谷分裂，278 K的高T $_{c}$和良好的磁晶各向异性（0.31meV），这是由V原子的面内d $_{x^{2}-y^{2}}$ /d $_{xy}$轨道贡献的.双轴应变（$-$ 8%< $\varepsilon$ <8%）可以有效地调节Janus 2 H-VSeS单分子膜中V原子的磁矩、谷裂$Δ$ E、T $_{c}$和MAE。相应的$Δ$ E和T $_{c}$分别从72 meV调整到106.8meV和从180 K调整到340 K。由于V 3d轨道占据的变化，还观察到了从双极磁性半导体（BMS）到半导体（HSC）、自旋无隙半导体（SGS）和半金属（HM）的电子相变。由于空间和时间反转对称性的破坏，相反的谷电荷载流子携带相反的Berry曲率，这导致在K和K $^{\prime}$谷处显著的异常霍尔电导率。通过施加双轴应变和载流子掺杂，Berry曲率的最大调制分别达到45%和9.5%。稳定的面内磁晶各向异性和大的自发谷极化使铁磁Janus 2 H-VSeS单层膜成为实现自旋电子学和谷电子学器件…
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Detuning dependence of high-order harmonic generation in monolayer transition metal dichalcogenides
从理论上研究了单层过渡金属二硫属化物（TMDC）中高次谐波产生的失谐效应。与传统材料中的HHG相比，TMDC显示出相对于入射电场的平行和垂直发射。我们发现这种反常发射可以通过入射电场的频率失谐来人为控制，即，平行和垂直的HHG可以被多光子共振强烈增强。这一独特的现象将为TMDCs中高次谐波的控制提供一条新的途径，并将促进新型光学器件的实现。
2017-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Above room-temperature two-dimensional ferromagnetic half-metals in Mn-based Janus magnets
该研究通过第一性原理计算发现一系列稳定的Mn基Janus二维铁磁半金属，具有高居里温度、大自旋带隙和面内磁各向异性。
2024-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical mean-field theory study of a ferromagnetic CrI3 monolayer
采用密度泛函理论和动力学平均场论（DFT + DMFT）方法研究了CrI3铁磁单层膜的电子结构随温度和空穴掺杂浓度的变化.计算的磁化率符合居里定律，表明单层CrI3的铁磁性来源于Cr原子的局域磁矩，而不是Stoner型的巡游磁矩。DFT + DMFT计算表明，不同的相干温度为每个自旋组件，表现出明显的强自旋相关的电子相关效应在单层碘化铬。此外，我们还研究了单层CrI3的掺杂电子结构，发现其电子和磁性很容易通过空穴掺杂来调节。
2022-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Out-of-plane high-temperature ferromagnetic monolayer CrSCl with large vertical piezoelectric response
对于二维材料，压电铁磁材料具有较大的面外压电响应，是多功能压电器件应用的理想材料。在这里，我们预测Janus单层CrSCl是一个面外铁磁（FM）半导体，具有大的垂直压电响应和高居里温度。预测的面外压电应变系数$d_{31}$为-1.58 pm/V，高于大多数2D材料的压电应变系数（比较$d_{31}$的绝对值）。大的平面外压电性对于电子相关性和双轴应变是稳健的，从而证实了大$d_{31}$的可靠性。计算结果表明，拉伸应变有利于获得高的居里温度、大的磁各向异性能和大的$d_{31}$。最后，通过比较CrYX（Y=S; X=Cl，Br I）和CrYX（Y=O; X=F，Cl，Br）的$d_{31}$，我们得出结论：$d_{31}$的大小与X和Y原子的电负性差呈正相关。这些发现可以为设计具有较大垂直压电响应的二维压电材料提供有价值的指导。
2022-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of two-dimensional ferromagnetic ferroelectric VOF$_2$ monolayer
目前，设计和寻找具有多种功能特性的材料是实现高性能电子器件的关键。在众多的候选材料中，二维多铁性材料在高密度非易失性存储器等高集成度磁电器件中具有巨大的应用潜力。在这里，我们预测一个二维材料VOF 2单层具有本征铁电和铁磁性能。VOF $_2$单分子膜在VO $X_2$（$X$：卤素）卤氧化物中具有最大的面内铁电极化（$332$ pC/m）。不同于其他VO $X_2$单层的磁性基态是反铁磁或非共线螺旋织构，VOF $_2$单层具有坚固的铁磁基态，这是罕见的，但非常可取的。我们的理论预测提供了一个很好的候选人和起点，进一步追求更多的二维多铁性材料的高性能磁电。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of high harmonic generation in monolayer NbSe$_2$
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
单层NbSe₂的HHG响应研究揭示了其偶奇谐波生成机制，通过极化控制实现潜在应用。
2025-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of molecular beam epitaxy-grown ultrathin Cr2Ge2Te6 films down to monolayer limit on Si substrates
Tsinghua University（清华大学）；Shanghai Aerospace Electronic Communication Equipment Research Institute（上海航天电子通信设备研究所）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过分子束外延法成功制备单层Cr2Ge2Te6薄膜，揭示其内在铁磁性及垂直磁各向异性，并发现随着厚度增加，磁性从二维波动向长程铁磁有序转变。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Strongly Enhanced Gilbert Damping in 3d Transition Metal Ferromagnet Monolayers in Contact with Topological Insulator Bi2Se3
铁磁金属薄膜的工程吉尔伯特阻尼对于开发和设计超高速自旋电子器件具有重要意义。基于Gilbert阻尼的散射理论，我们将原来用于研究磁晶各向异性的力矩法推广到理论上确定铁磁金属的Gilbert阻尼。利用该方法研究了典型的拓扑绝缘体Bi2Se3接触的3D过渡金属铁磁体、钴和镍单层膜的吉尔伯特阻尼。令人惊讶的是，我们发现，他们的吉尔伯特阻尼强烈增强约一个数量级，与阻尼的散装和独立的单层相比，由于强自旋轨道耦合的Bi2Se3。我们的工作提供了一个有吸引力的路线，剪裁吉尔伯特阻尼铁磁金属薄膜，把它们与拓扑绝缘体。
2019-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Ferromagnetic van der Waals CrX3 (X=Cl, Br, I) Monolayers with Enhanced Anisotropy and Curie Temperature
在最近广泛研究的范德瓦尔斯层状磁体CrX_3（X=Cl，Br，I）中，CrCl_3单层（ML）特别令人困惑，因为它仅由实验表明具有面内磁易磁化轴，而且，所有以前的第一性原理计算结果都与此相矛盾。通过系统的第一性原理计算，揭示了CrCl 3 ML的面内易磁化轴是由其面内形状各向异性决定的.为了将CrCl3 ML的面内铁磁性调整为所需的垂直铁磁性，我们提出用等价钨（W）取代Cr。发现CrWCl_6具有很强的垂直磁各向异性，居里温度高达76 K。我们的工作不仅提供了深入了解范德华ML的二维铁磁性，但也揭示了新的光工程纳米器件的性能。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic to ferromagnetic phase transition in CrSH monolayer using DFT+U and BO-MD calculations
本研究通过DFT+U和BO-MD计算揭示1T-CrSH为稳定铁磁半导体、2H-CrSH为亚稳半金属且300K下转变成1T相，解决声子虚频问题，为自旋/谷电子学提供可调材料候选。
2024-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Mn2C monolayer: hydrogenation/oxygenation induced strong room-temperature ferromagnetism and potential applications
具有强铁磁性和高居里温度的二维铁磁材料在纳米器件的应用中具有重要的意义。在这里，基于第一性原理计算，我们报告氢化/氧化Mn 2C单层是这样的材料具有强的室温铁磁性。裸露的Mn 2C单层膜是一种反铁磁金属，其局域磁矩为Mn ~ 3μB。而在氢化/氧化过程中，Mn原子间的反铁磁耦合可以转变为铁磁有序。特别是氢化/氧化Mn_2C单层膜的磁矩可达6 μB/晶胞，居里温度在290 K以上。除了在自旋电子器件中的潜在应用外，我们的工作表明Mn 2C单层膜也有希望用于氢/氧检测和去除器件。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Unusual ferromagnetic band evolution and high Curie temperature in monolayer 1T-CrTe2 on bilayer graphene
本研究在双层石墨烯上成功合成单层1T-CrTe2，发现其居里温度高达150 K，铁磁性源于超交换和双交换作用，为二维铁磁机制提供关键见解。
2025-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Phase Control in Monolayer Films by Substrate Tuning
我们建议通过调整相邻的非磁性基底来定制磁性单层膜中的交换相互作用。作为一个例子，我们证明了一个单层Fe在Ta（x）W（1-x）（001）表面的铁磁-反铁磁相变作为Ta浓度的函数。在临界Ta浓度下，最近邻交换相互作用很小，磁相空间急剧加宽。复杂的磁序，如自旋螺旋，多Q，甚至无序的局部磁矩状态可能会发生，提供了在零磁化状态矩阵中存储铁磁点信息的可能性。
2007-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic MnSn monolayer epitaxially grown on silicon substrate
二维铁磁材料在自旋电子学器件等方面具有广阔的应用前景。在硅衬底上外延生长磁性薄膜，在单层极限下，具有重要的实际意义，但也具有挑战性。在本研究中，我们在Si（111）衬底上实现了MnSn单层的外延生长，采用了原子级薄的Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$-缓冲层，并以原子级的精度控制了MnSn的厚度。我们发现MnSn单层膜具有铁磁性，居里温度（Tc）约为54 K.当MnSn膜生长到4个单层时，Tc相应地增加到~235 K.外延MnSn单层以及Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$的晶格与硅完全相容，因此在MnSn、Sn和Si之间形成尖锐的界面。该系统为研究二维铁磁性、磁性单层膜与硅基技术的集成以及自旋电子学异质结构的工程化提供了一个新的平台。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of room-temperature ferromagnetic semiconducting state in graphene monolayer
室温铁磁半导体在非易失性数字电路中具有重要的应用价值，它可以提供一个理想的系统，使我们可以同时利用电子的电荷和自旋。然而，寻找室温铁磁半导体至今仍只是一个诱人的想法，从未在实践中实现。在这里，我们证明了石墨烯单层，与下面的Ni（111）衬底杂交，是室温铁磁半导体，已经持续了几十年的研究。我们的自旋极化扫描隧道显微镜（STM）的实验，辅以第一性原理计算，明确表明，石墨烯和镍衬底之间的相互作用产生了一个大的间隙在石墨烯，同时导致相对移动之间的多数和少数自旋带。因此，Ni衬底上的石墨烯片即使在室温下也表现出具有几十meV能量的自旋极化带隙。这一结果使室温铁磁半导体的科学和应用成为可能，并为基于石墨烯的新型信息技术带来了希望。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional ferromagnetic semiconductors of rare-earth Janus 2H-GdIBr monolayer with large valley polarization
基于一个含4个$f$电子的稀土Gd原子，通过第一性原理计算，我们证明了Janus 2 H-GdIBr单层膜具有内禀铁磁半导体特性，其间接带隙为0.75 eV，高居里温度T $_{c}$为260 K，有效磁矩为8 $μ_{B}$ /f. u. (f.u.=公式单位），面内磁各向异性（IMA）和118 meV的大自发谷极化。MAE、原子间距离或角度以及T $_{c}$可以通过面内应变和电荷载流子掺杂来有效地调制。在从$-$ 5%到5%的应变范围和从$-$ 0.3e到0.3e/f. u.的电荷载流子掺杂下，系统仍然保持FM有序，并且相应的T $_{c}$可以通过应变从233 K到281 K以及通过电荷载流子掺杂从140 K到245 K来调制。有趣的是，在不同应变下，Gd原子的矩阵元差异（$d_{z^{2}}$，$d_{yz}$），（$d_{x^{2}-y^{2}}$，$d_{xy}$）和（$p_{x}$，$p_{y}$）主导MAE行为，这源于基于二阶微扰理论的Gd-$d$，Gd-$p$轨道和卤原子的$p$轨道之间的竞争.由于Janus ~ 2 H-GdIBr单分子层中的时间反演对称破缺，不等Dirac谷不是能量简并的。在K和K $^{\prime}$点处的Berry曲率之间的相当大的谷间隙提供了选择性地控制谷自由度和操纵异常霍尔效应的机会。外部拉伸（压缩）应变进一步增加（减少）谷间隙，最…
2022-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical response of chromium trihalide monolayers: chemical trends
三卤化铬（CrI $_3$、CrBr $_3$和CrCl $_3$）形成了一个重要的同结构绝缘层状材料家族，其中已经观察到铁磁有序直至单层。在这里，我们提供了一个全面的计算研究的磁光特性，用作探针的单层铁磁秩序：磁圆二向色性和磁光克尔效应。采用密度泛函理论和Bethe-Salpeter理论相结合的方法，计算了光吸收谱和磁光克尔角谱，包括激子效应和旋量波函数.我们比较的三卤化铬系列的磁光响应，我们发现，它的强度是由配体原子（I，Br，Cl）的自旋轨道耦合。
2019-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy effects on the magnetic excitations of a ferromagnetic monolayer below and above the Curie temperature
在有限温度格林函数理论的范围内研究了场驱动的各向异性铁磁单层膜的重取向转变。计算了在平面内沿易磁化轴或难磁化轴施加静磁场$H$时磁振子能隙$E_0$的平衡态和磁场依赖性。在后一种情况下，在平面内的磁化重取向被证明是连续的，在T=0，与自由自旋波理论，并在有限的温度$T>0$不连续，与平均场论的预测。取向角的不连续性在磁振子能隙中产生了跳跃，这就是为什么对于$T>0$，能量在重取向场中不会变为零的原因。高于居里温度$T_C$，磁振子能隙$E_0(H)$为H=0在容易和在硬的情况下都消失。当$H$增加时，发现间隙几乎随$H$线性增加，但取决于场取向具有不同的斜率。特别地，当$H$沿着难磁化轴时，斜率较小。自旋波能量的这种磁各向异性被证明在$T_C$（$T \approx 1.2 T_C$）之上保持良好。
2005-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Strain Tunable Intrinsic Ferromagnetic in 2D Square CrBr$_2$
本文通过第一性原理计算预测单层方形 CrBr2 为本征铁磁半金属，Tc 达212 K，并发现应变可调控其磁相变与电子结构，表明其在自旋电子学中具有应用潜力。
2021-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Topological-transition-driven Giant Enhancement of Second-harmonic Generation in Ferroelectric Bismuth Monolayer
Fudan University（复旦大学）；Sun Yat-Sen University（中山大学）
铁电铋单层通过拓扑转变调控实现二次谐波生成的巨量增强，源于狄拉克电子的有效质量调控。
2026-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Phonon thermal transport in \b{eta}-NX (X=P, As, Sb) monolayers: a first-principles study of the interplay between harmonic and anharmonic phonon properties
对最近出现的二维（2D）材料的热性质的研究是实现其在纳米电子器件中潜在应用的必要步骤。在这项研究中，新的\b{eta} -NX（X=P，As，Sb）单分子膜的热导率进行了研究，使用第一性原理密度泛函理论（DFT）的研究的基础上的完全解决方案的线性化Peierls-Boltzmann输运方程（PBTE）。结果表明，\b{eta} -NP、\b{eta} -NAs和\b{eta} -NSb的室温热导率分别是单元素\b{eta} -P、\b{eta} -As和\b{eta} -Sb单层的约1.1、5.5和34.0倍。声子输运分析表明，较高的声子群速度以及声子寿命是负责这种增强的晶格热导率的\b{eta} -NX（X=P，As，Sb）的二元化合物相比，单元素组VA单层。我们发现\b{eta} -NP在\b{eta} -NX（X=P，As，Sb）单分子膜中具有最小的热导率，同时它具有最小的平均原子质量，这与通常认为低质量体系具有较高热导率的假设相反。本工作证明了在确定\b{eta} -NX（X=P，As，Sb）单分子膜之间的热导率的变化的谐波和非谐波声子性质之间的权衡。发现\b{eta} -NP中较高的非谐性是该单层较低热导率的原因。
2019-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Electron transport and scattering mechanisms in ferromagnetic monolayer Fe$_3$GeTe$_2$
本文通过第一性原理计算与模型方法研究单层Fe$_3$GeTe$_2$的载流子散射机制，发现电子-声子相互作用主导输运，磁有序显著影响电子-声子耦合，解释了居里温度附近的亚线性电阻率行为，并给出室温电阻率本征极限约为35 μΩ·cm。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Substrate interference and strain in the second harmonic generation from MoSe$_2$ monolayers
本文通过在不同衬底上生长受控双轴应变的MoSe₂单层，结合实验与理论分析，揭示衬底干涉和应变可独立调控非中心对称二维材料的二次谐波产生强度，并澄清了应变对χ⁽²⁾的增强作用。
2024-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Large Out-of-Plane Piezoelectric Effect in Janus Ferromagnetic Semiconductor Monolayer of CrOFBr
本文通过第一性原理计算发现 Janus CrOFBr 单层具有本征铁磁半导体性和显著面外压电效应，其 d31 和 d32 系数分别达 1.21 和 0.63 pm/V，且拉伸应变可进一步增强压电响应，为二维压电自旋电子器件设计提供指导。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci
High harmonic generation in monolayer and bilayer of transition metal dichalcogenide
在过渡金属二硫属化物（TMDC）中，电荷载流子具有与磁矩相关联的自旋、赝自旋和谷自由度。TMDC的单层和双层，特别是MoS $_2$，导致自旋和赝自旋效应之间的强耦合。这一特点引起了人们对TMDC在先进技术设备中潜在用途的关注。与此同时，高次谐波产生（HHG）最近已被应用于表征固体的电子结构，如能量色散，贝里曲率和拓扑性质。在这里，我们显示的"哲学"，使用高次谐波调查的单层和双层的非线性光学发射的MoS $_2$的结构效应所获得的理论结果。我们在3R AB立桩中使用MoS $_2$的简单模型。研究发现，在圆偏振激光（CPL）驱动下，TMDC中的赝自旋和谷指数（Berry曲率和偶极跃迁矩阵元）可以编码到高能光子辐射中。这一理论研究有望为谷电子学的超快操作铺平道路，并导致有关TMDC材料，Weyl半金属，拓扑相和拓扑绝缘体的转变的自旋轨道耦合（SOC）的影响的新问题。
2021-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic nodal-line metal in monolayer {\em h}-InC
基于第一性原理计算，我们预测了一种新的具有奇异费米面拓扑结构的二维铁磁材料。我们发现，单层六方晶系的碳化铟（{ \em h}-InC）是热力学和动力学稳定的，它积极有利于铁磁有序的自旋。在两个维度上的完美平面几何形状，加上铁磁性，产生了一个独特的机会，遇到有趣的电子特性，在费米表面和能带拓扑结构中捕获。我们发现，多个节线共存的动量空间，伴随着电子和空穴口袋，彼此线性接触的节线。自旋轨道耦合的引入丰富了{ \em h}-InC的磁性和电子性质。自旋-轨道耦合导致易平面型磁晶各向异性，并且节点线可以被调谐成拓扑节点，取决于磁化方向。对称性分析和紧束缚模型提供了解释带的节点结构。我们的研究结果表明，{ \em h}-InC作为一个新的场所，支持碳基磁性和异国情调的带拓扑结构在两个维度。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles second harmonic generation of transition metal dichalcogenides and boron nitride alloys: from monolayers and nanotubes to Haeckelites and Schwarzites
为了揭示新的二维系统的二次谐波产生（SHG），利用第一性原理方法计算了不同类型的层状合金的二阶极化率χ（2），这些层状合金包括过渡金属二硫属化物（TMD）合金的单层、TMD Haeckelite合金、TMD合金的纳米管、包括BxNyCz合金的六方氮化硼（h-BN）系统、BN和BNC 2纳米管，BxNxCy黑克石和BN黑碳石（多孔BN）。结果表明，在高光子能量下，钨基合金的χ（2）值高于钼基合金，而在低光子能量下，一种MoSSe占主导地位。在所有计算结构中，假设的TMD海克尔体NbSSe和Nb 0.5Ta 0.5S2显示出最高的χ（2）。锯齿形TMD合金纳米管的χ（2）值随直径的减小而增大，当直径较大时，χ（2）值接近单层纳米管。BNC合金表现出比h-BN单层更高的χ（2），并且与TMD合金相当，除了一种情况使其强度加倍之外。BN管显示随着直径减小，χ（2）增加，类似于TMD纳米管。BxNxCy海克石具有非常高的χ（2），并且可能揭示扩展缺陷在非线性光学性质中的作用。BN Schwarzite之一表现出比已知的3-D材料更高的χ（2）。
2017-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallicity in honeycomb-kagome-lattice Mg3C2 monolayer with carrier doping
为了获得高集成度、高性能的自旋电子器件，二维半金属材料一直是人们研究的热点。在这里，我们提出了一种具有蜂窝-kagome晶格的稳定的2D材料，即，基于第一性原理计算的Mg3 C2单分子层。该单层在其基态下是反铁磁（AFM）半导体。我们进一步证明，在这种二维材料中，从AFM半导体到铁磁半金属的转变可以通过载流子（电子或空穴）掺杂来诱导。这种磁性转变可以用Stoner判据来理解。此外，半金属度对于电子掺杂的系统来自于碳（C）原子的2 pz轨道，而对于空穴掺杂的情况来自于C2 px和2 py轨道。我们的研究结果突出了一种新的有前途的材料，具有可控的磁性和电子性能，面向2D自旋电子应用。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci
A real-time TDDFT study of femtosecond laser driven monolayer NbSe2
高次谐波产生（HHG）光谱具有显示凝聚态有序相的新特征的潜力。我们研究了飞秒激光驱动的单层NbSe 2的电子响应使用国家的最先进的计算方法，这可以指导未来的合成和光学表征。早期的研究发现了独特的签名的电荷密度波（CDW）有序相在基态的NbSe 2单层，在共存的超导性。用超短激光脉冲驱动这样的系统可以在光学控制单层NbSe 2中的各种奇异相（例如CDW）方面提供新的思路。这不仅将提供对NbSe 2中非平衡相变的基本理解，而且还将为革命性的量子信息技术（如谷电子学）开辟一条前进的道路。为此，我们采用实时含时密度泛函理论（RT-TDDFT）研究了不同光抽运强度下单层NbSe 2中的高次谐波产生。我们的计算预测不同的签名在HHG光谱中的某些谐波在单层NbSe 2的CDW秩序的存在下。最后，我们还研究了高次谐波谱对激发强度的依赖关系，定性地揭示了它的幂律行为。
2020-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Contrasting roles of the superexchange and direct exchange interactions in the metal-insulator transitions of the 2D ferromagnetic $1T$-Fe$X_2$ ($X$=Cl, Br, I) monolayers
School of Physics and Optoelectronics, Shandong Normal University（山东师范大学物理与光电学院）
本研究以二维铁磁1T-FeX2单层为对象，通过计算揭示超交换与直接交换分别稳定半金属和半导体态，并阐明MIT附近交换临界行为及居里温度变化，为二维器件设计提供指导。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Second Harmonic Generation in h-BN and MoS$_2$ monolayers: the role of electron-hole interaction
在这封信中，我们通过第一原理数值模拟表明，电子-空穴相互作用显着有助于h-BN或MoS $_2$单分子膜的二次谐波产生谱。具体而言，它使激子共振处的信号强度相对于来自独立电子跃迁的贡献加倍。这一结果表明，这些材料的二次谐波信号的强度可以通过改变介电屏蔽，控制电子-空穴相互作用的强度进行调谐。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single monolayer ferromagnetic perovskite SrRuO3 with high conductivity and strong ferromagnetism
NTT Basic Research Laboratories, NTT Corporation（NTT基础实验室，NTT公司）；The University of Tokyo（东京大学）；Hiroshima University（广岛大学）；Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI)（日本同步辐射研究所）
单层 SrRuO3 在 DyScO3 基底上表现出高导电性和强铁磁性，其电阻率显著低于在 SrTiO3 基底上生长的同类材料，为二维磁性氧化物系统提供了新平台。
2025-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrically switchable valley polarization, spin/valley filter, and valve effects in transition-metal dichalcogenide monolayers interfaced with two-dimensional ferromagnetic semiconductors
过渡金属二硫属化物单层中的电子谷驱动新的物理学，并允许设计多功能架构的应用。我们建议通过能带工程来操纵这些系统中的自旋/谷滤波器和阀器件的电子谷。在我们的策略中，电子谷直接耦合到二维铁磁体的自旋极化态，而不是在以前的研究中广泛使用的磁邻近效应。我们发现，这种耦合的结果在谷选择性的间隙开放，由于自旋动量锁定在过渡金属二硫属化物单层。这种物理现象引起了各种意想不到的电子性质和现象，包括半金属性，电可切换的谷极化，自旋/谷过滤器和阀效应的过渡金属二硫属化物单层。基于第一性原理计算，我们在MoTe $_2$/CoCl $_2$和CoCl $_2$/MoTe $_2$/CoCl $_2$ van der Waals异质结中进一步证明了我们的想法.因此，我们的研究提供了一种新概念器件的过渡金属二硫属化物单分子膜的电子谷工程的方法。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural reconstruction and anisotropic conductance in $4f$-ferromagnetic monolayer
二维磁体在纳米自旋电子学领域有着广阔的应用前景。目前，大多数可用的候选物基于$3d$过渡金属化合物，具有六边形或蜂窝状晶格几何形状。在这里，理论上研究了具有$4f$矩的GdCl $_3$单层，其可以从其现有的本体剥离。它的正交结构和十一面体离子笼在二维空间中是独特的。此外，一个显着的结构重建是由锂原子注入到其间隙位置，这也导致铁磁性通过双交换的过程。其高度各向异性的电导可能对纳米电子学特别有用。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Monolayer MoS2 field effect transistor with low Schottky barrier height with ferromagnetic metal contacts
二维MoS 2由于其奇异的性质而成为纳米电子学和自旋电子学的有前途的材料。然而，金属半导体MoS 2界面处的高接触电阻仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们报告的场效应晶体管器件使用单层二硫化钼通道和坡莫合金（Py）作为铁磁（FM）金属接触的电子特性。采用化学气相沉积技术在SiO2/Si衬底上直接生长单层MoS 2沟道。电流随背栅电压的增加表明FET特性的可调谐性。Py/MoS 2接触的肖特基势垒高度（SBH）估计为+28.8 meV（零偏压），这是迄今为止报道的任何直接金属（磁性或非磁性）/单层MoS 2接触的最小值。随着栅极电压（+10V）的施加，SBH显示出急剧减小至-6.8meV的值。负的SBH揭示了Py/MoS 2接触的欧姆行为。具有FM接触的受控欧姆性质的低SBH是基于MoS 2的自旋电子学的主要要求，因此在本研究中使用直接生长的MoS 2沟道可以为大规模应用的高性能器件铺平道路。
2019-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unique electronic state in ferromagnetic semiconductor FeCl$_{2}$ monolayer
二维（2D）范德华（vdW）磁性材料可能是超紧凑自旋电子应用的理想平台。其中，FeCl $_{2}$单层在三角晶格中受到强烈的争论。因此，我们严格审查其自旋轨道状态，电子结构和磁性，使用一组微妙的第一性原理计算，晶体场能级分析和蒙特卡罗模拟。我们的工作表明，FeCl $_{2}$单层是一个铁磁（FM）半导体，其中窄的Fe $3d$带的电子相关决定了约1.2 eV的带隙。注意，只有当自旋轨道耦合（SOC）被适当处理时，才实现唯一的$d$ $^{5\uparrow}$ $l$ $^\downarrow_{z+}$电子基态。然后，轨道和自旋的贡献（0.59 $μ_{\rm B}$加上3.56 $μ_{\rm B}$）的总磁矩，以及帐户，为第一次，实验的垂直矩为4.3 $μ_{\rm B}$ /Fe。此外，我们发现，压缩应变进一步稳定的$d$ $^{5\uparrow}$ $l$ $^\downarrow_{z+}$基态，增强的磁各向异性和交换耦合将提高居里温度（$T_{\rm C}$）从25 K的原始FeCl $_{2}$单层到69-102 K下3 $\%$ -5 $\%$压缩应变。因此，FeCl $_{2}$单层确实是一种有吸引力的2D FM半导体。
2022-06-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Prediction of High Curie Temperature, Large Magnetic Crystal Anisotropy in 2D Ferromagnetic Co$_2$Ge$_2$Te$_6$ Monolayer and Multilayer
Co $_2$ Ge $_2$ Te $_6$具有本征铁磁（FM）有序性，其居里温度（$T_c$）为161 K。Co $_2$ Ge $_2$ Te $_6$单层（ML）是半金属（HM），并且自旋- $β$电子是带隙为1.311 eV的半导体。Co $_2$ Ge $_2$ Te $_6$ ML倾向于面内各向异性（IPA），磁各向异性能（MAE）为-10.2 meV/f.u.。Co $_2$ Ge $_2$ Te $_6$ ML具有良好的动态和热稳定性。最有趣的是，双层膜呈现铁磁半金属性，与堆叠顺序无关。Notley，多层膜（$N\ge 6$）呈现铁磁HM，而磁电性能与较薄多层膜的堆叠模式有关。此外，磁电子性质依赖于体的堆叠顺序。多层膜的磁序由超-超交换和弱范德华相互作用决定。Co $_2$ Ge $_2$ Te $_6$具有本征铁磁性、良好的铁磁性稳定性和半金属性，有助于研究其在自旋电子学中的广泛应用。
2022-07-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Chiral Porphyrin Monolayers on Ferromagnetic Thin Films: Ultrafast Spectroscopy of Hybrid Interfaces
Faculty of Chemistry, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学化学系）；Center for Advanced Technologies, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学先进技术中心）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics and Materials Research（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心离子束物理与材料研究所）；Faculty of Physics and Astronomy, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学物理与天文学系）
研究铁磁多层结构对含血红素染料的分子动态的影响，发现表面吸附缩短激发态寿命，但未观察到长寿命电荷转移产物。
2026-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High-Harmonic Generation from Monolayer and Bilayer Graphene
固体中的高次谐波产生（HHG）是一种新兴的研究阿秒时间尺度下固体中超快电子动力学的方法。在这项工作中，我们研究了单层和双层石墨烯的HHG。在这项工作中考虑了AA和AB堆叠的双层石墨烯。发现单层和双层石墨烯具有明显不同的谐波谱。光谱的差异归因于两层之间的层间耦合。此外，总谐波频谱的带内和带间的贡献发挥了重要作用。此外，有趣的极化和椭圆率的依赖性，注意到在单层和双层石墨烯的总谐波谱。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain-induced Giant Second-harmonic Generation in Monolayered $2H$-MoX$_2$ (X=S,Se,Te)
动态二阶非线性极化率，$χ^{(2)}(2ω,ω,ω)\equiv χ^{(2)}(ω)$，在这里计算的单层二硫属钼，$2H$ -MoX $_2$（X=S，Se，Te）的完全第一性原理计划。三种硫属元素的$χ^{(2)}(ω)$的绝对值严格依赖于均匀应变时的带隙能量，在静态极限中MoTe $_2$产生最高的$χ^{(2)}(0)\sim$ 140 pm/V。在该均匀的面内应力下，$2H$ $_2$可以经历带隙的直接到间接转变，这进而基本上影响$χ^{(2)}(ω)$。通过压缩或拉伸应变的$χ^{(2)}(ω)$的可调谐性被证明，特别是对于两个重要的实验波长，1064 nm和800 nm，其中可以利用共振增强的非线性效应：MoSe $_2$和MoTe $_2$的$χ^{(2)}$接近$\sim$ 800 pm/V，在1064 nm处具有约2\ %的应变。
2015-11-04 cond-mat.mtrl-sci
