Unzipping chemical bond of non-layered bulk structures to form ultrathin nanocrystals
单层晶体的丰富的电子和能带结构与其层状本体对应物不同，提供了多种物理/化学性质和应用。1 -5它们的制造，特别是自上而下的“剥离”，成功地保证了单层之间的弱范德华力。6 -9不同的是，由于平面和原子之间的强化学键，将超薄晶体（例如，仅具有一层晶面）从非层状结构解压缩是非常具有挑战性的。改变这些超薄材料的精细控制生长并不真正成功。这项工作演示了如何使用一种技术从大块非层状结构（ZnO，α/β-MnO 2，TiO 2，α-TiB 2）中解压缩和分解超薄晶面（例如单层纳米晶体和纳米片），并介绍了基本光学性质如何改变以区分其体相。这里的工作为各种新型2D非层状纳米材料提供了强大的工具包，为二维材料家族做出了重大贡献，可能为各种实际应用铺平道路。
2021-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced ferrimagnetism in auxetic NiFe2O4 in the crossover to the ultrathin film limit
我们研究了亚铁磁性氧化物NiFe 2 O 4的磁性，电子和结构性质之间的敏感相互作用。重点是放在从散装的交叉降维的影响，以减少薄膜。我们观察到Nb-SrTiO 3（001）衬底上的NiFe_2 O_4薄膜在面内外延压缩应变下的饱和磁化强度$M_S$的增强与面外晶格常数的降低同时发生。我们发现了一个大容量的阳离子配位的反尖晶石晶格独立的NiFe 2 O 4膜厚度-从而排除了阳离子反转，名义上可以占增强的$M_S$。相反，我们的研究揭示了单位晶胞体积的减少，即拉胀行为在NiFe 2 O 4薄膜，这可能会导致增强的磁交换所造成的原子间电子本地化的增加。
2014-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Ultrathin Interface Regime of Core-Shell Magnetic Nanoparticles for Effective Magnetism Tailoring"
人们对使用磁性纳米颗粒将高频电磁能转换成热重新产生了兴趣。在过去的十年中，催化领域的许多例子，航空和汽车工程的轻质热塑性复合材料，以及生物医学应用，蓬勃发展。在最近的一封信“超薄界面制度的核壳磁性纳米粒子有效的磁性剪裁”，月亮等。DOI：10.1021/acs.nanolett.6b04016声称已经观察到一个新的界面自旋倾斜现象，在核壳铁氧体，推动加热效率超过10,000 W/g。如果这是真的，它代表了新的机会，进一步定制纳米制剂用于药物输送和选择性破坏肿瘤的高温。但在这里，我认为这些说法与物理事实不一致。
2017-11-20 cond-mat.mtrl-sci
The occupied electronic structure of ultrathin boron doped diamond
利用角分辨光电子能谱学，我们比较了掺硼金刚石（1.8 nm）δ-层和块状掺硼金刚石膜（3 μm）的电子能带结构。令人惊讶的是，测量结果表明，除了有效质量的微小变化外，这些样品的电子结构之间没有显着差异，无论其物理维度如何。虽然这表明，目前不可能制造具有量子特性的硼掺杂金刚石结构，但这也意味着可以制造保留体掺杂金刚石的经典电子特性的纳米级掺杂金刚石结构，而不需要考虑量子限制的影响。
2019-07-01 cond-mat.mtrl-sci
What drives the insulating state in ultrathin films of SrRuO3?
使用密度泛函计算，我们已经研究了SrRuO 3薄膜生长在SrTiO 3衬底上的电子结构的演变作为膜厚度的函数。在两个单层（RuO 2-终止表面）的膜被发现是在边缘的自旋状态的转变，驱动系统的反铁磁和绝缘状态。将膜厚度增加到四个单层，人们发现两种完全不同的溶液共存的令人惊讶的结果。反铁磁绝缘溶液与对应于反铁磁表面和铁磁体的金属溶液共存。电子结构发现在100极限持续较厚的薄膜和一个不寻常的结果进行预测。较厚的薄膜被发现是金属预期的散装，但磁性不直接演变为散装铁磁状态。表面仍然是反铁磁的，而大部分表现出铁磁有序。
2009-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced magnetic moment and conductive behavior in NiFe2O4 spinel ultrathin films
块状NiFe 2 O 4是一种绝缘亚铁磁体。在这里，我们报告的尖晶石NiFe 2 O 4薄膜上SrTiO 3单晶的外延生长。我们将表明，在适当的生长条件下，外延稳定导致形成的尖晶石相的磁性和电学性质，从根本上不同的散装材料：增强的磁矩（Ms）-约250%以上-和金属字符。的厚度依赖性的MS的系统研究允许得出结论，其增强的值是由于一个异常分布的Fe和Ni阳离子之间的尖晶石结构的A和B网站导致从非平衡生长条件和界面效应。尖晶石，更一般地说，氧化物为基础的异质结构的这些发现的相关性进行了讨论。我们认为，这种新材料可能是一种替代铁磁金属电极在磁性隧道结。
2005-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Role of symmetry mismatch, charge transfer and low dimensionality in the magnetic order of CaMnO$_3$/SrTiO$_3$ ultrathin heterostructures
采用从头算方法研究了电荷转移和对称性失配对SrTiO $_3$（001）衬底上外延生长的CaMnO $_3$薄膜的磁性和电子性质的影响。我们发现，这些自由度的相互作用，连同低维和衬底施加的应变，改变了体积占有的Mn的e_ $g$轨道，这决定了磁配置的cNOCMO薄膜。从绝缘G型到金属A型反铁磁结构的转变是稳定的。
2021-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Elementary specific spin and orbital moments of ultrathin CoFeB amorphous films on GaAs(100)
在GaAs（100）衬底上制备了CoFeB纳米非晶薄膜，并对其进行了X射线磁圆二色性（XMCD）和透射电子显微镜（TEM）研究。我们发现，在非晶态薄膜中，Co和Fe的轨道磁矩与自旋磁矩的比值比块状晶态Co和Fe的提高了300%以上，具体地说，一个很大的轨道矩为0.56*10^-6 B的自旋磁矩，同时Co原子的自旋磁矩与体相hcp Co的自旋磁矩相当。在GaAs（100）衬底上的CoFeB薄膜中所观察到的UMA与CoFeB中Co原子的自旋轨道耦合增强有关。本工作提供了GaAs（100）衬底上CoFeB非晶薄膜中UMA与基元比自旋和比轨道矩相关的实验证据，这对自旋电子学的应用具有重要意义。
2016-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domains in ultrathin, bulk-like and proximity-coupled Europium Oxide
本文利用磁光克尔显微镜研究了25 nm和3 nm EuO薄膜的磁畴与磁滞回线的温度依赖行为，揭示了矫顽力与临界温度的厚度依赖性及EuO/Co的近邻反铁磁耦合，并结合MuMax3模拟阐明磁化反转动力学。
2024-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Size Effect on Dielectric Properties of Ultrathin Metallic Film: A First-Principles Study of Al(111)
金属薄膜各种性质的量子尺寸效应（QSE）的量子表现已被广泛研究。本文利用第一性原理计算，研究了Al（111）薄膜介电特性的量子化现象。介电函数上的QSE被揭示，这是由于带内和带间电子跃迁的尺寸依赖性贡献。更重要的是，在1.5~ 2.5eV的能量范围内，薄膜厚度小于15个单层时的面内带间跃迁小于体材料。这表明Al的等离子体材料以薄膜的形式具有较少的能量损失。我们的研究结果可能有助于通过量子尺寸效应寻找低损耗的等离子体材料。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulations Study on Ultrathin Cu Nanowires
为了更好地理解铜纳米线的性质，我们采用经典的分子动力学模拟方法对几种铜纳米线进行了模拟。随着温度的升高，铜纳米线转变为表面应力和表面能最低的结构，截面呈圆形，具有类{111}表面。随着铜纳米线厚度的增加，纳米线的断裂和结构转变几乎不发生。角关联和径向分布函数的研究表明，{111}纳米线比{100}纳米线更稳定。纳米线的振动频率与块体的振动频率相差约3 THz和8 THz以上。圆柱形多壳层纳米线的结构性质与面心立方纳米线有很大的不同。
2002-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of the electronic structure of ultrathin MnBi2Te4 Films
内禀磁性拓扑绝缘体MnBi2Te 4超薄膜具有量子反常霍尔效应和轴子绝缘体态等量子特性。本文系统地研究了MnBi_2Te_4薄膜的电子结构演化。随着薄膜厚度的增加，电子结构从具有大的能隙的绝缘体类型变为具有间隙拓扑表面态的绝缘体类型，然而，这仍然与体材料有很大的不同。通过碱金属原子的表面掺杂，Rashba分裂带逐渐出现并与拓扑表面态杂化，这不仅解决了体相和薄膜MnBi2Te4电子结构之间令人困惑的差异，而且为建立具有（量子）反常霍尔效应的Rashba铁磁体提供了一个有趣的平台.我们的研究结果提供了重要的见解的理解和工程的有趣的量子特性的MnBi 2 Te 4薄膜。
2022-08-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of ultrathin (2 \times 2) Gd nanowires encapsulated in carbon nanotubes
采用密度泛函方法研究了包裹在窄碳纳米管中的Gd和Gd-碳化物纳米线的结构和磁性。封装的（2 \times 2）Gd-NW的平衡几何形状与体Gd晶体的平衡几何形状明显不同。电荷密度分析表明，与Gd-碳化物纳米线相比，在封装的Gd-NW中存在明显的自旋相关的电子转移。我们的结论是，Gd-CNT杂化是主要负责封装的Gd-NW的结构差异和电子转移。
2010-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Large Spin-to-Charge Conversion in Ultrathin Gold-Silicon Multilayers
在过去的十年中，由于金结合了大的体自旋扩散长度和强的界面自旋轨道耦合的性质，对金中的自旋霍尔效应的研究引起了越来越多的兴趣。然而，文献中报道的金的自旋霍尔角的值之间的差异带来了问题的自旋霍尔效应在Au的微观起源。在这里，我们调查的自旋电荷转换效率的厚度依赖性在单一的Au膜和cross-Au/Si多层膜的非局域传输和自旋扭矩铁磁共振测量。我们发现，自旋电荷转换效率大大提高，在cross-Au/Si多层膜，达到非常大的值0.99 +/- 0.34时，个别Au层的厚度按比例缩小到2 nm。这些发现揭示了强的界面自旋轨道耦合效应的共存，成为占主导地位的金，和体自旋霍尔效应与一个相对较低的体自旋霍尔角为0.012 +/- 0.005。我们的实验结果表明，Rashba-Edelstein效应的自旋-电荷转换中的关键作用，在CuAu。
2021-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Properties of Bismuth Nanostructures Towards the Ultrathin Film Regime
大块铋呈现出优异的光学性质，如巨大的红外折射率（n接近10）和负的紫外可见光介电常数诱导的巨大的带间电子跃迁。虽然这种性质在纳米光子学中的应用非常有吸引力，但铋纳米结构的介电功能却很少被研究。本文用椭圆偏振光谱法测量了脉冲激光沉积铋薄膜的远红外-紫外介电函数，薄膜的标称厚度tBi从10 nm到几十nm不等。对于tBi大于15 nm，薄膜显示出连续的结构和它们的介电函数是可比的散装铋。对于tBi低于15 nm，膜结构是不连续的，并且介电函数与体铋的介电函数显著不同。从FDTD模拟中提出，这种显着的差异主要来自有效介质的影响引起的不连续的薄膜结构，量子电子限制不起主导作用。这表明，对于高性能纳米光子器件而言，铋和连续铋膜应该呈现与块体铋相同的突出光学性质。
2019-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Properties of Pb(Zr,Ti)O$_3$ ultrathin films under stress-free and open-circuit electrical boundary conditions
采用第一性原理方法模拟了（001）PbO封端的Pb（Zr $_{1-x}$ Ti $_{x}$）O $_3$薄膜在无应力和开路边界条件下的性质.它们的低温自发极化从未消失到最小厚度，并且<010><110>当在x=0.50附近改变Ti成分时，在面内和方向之间连续旋转。这种旋转显著地增强了压电性和介电性。此外，当从块体到薄膜时，一些相变的顺序改变。
2004-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Control of the structural and magnetic properties of perovskite oxide ultrathin films through the substrate symmetry effect
过氧过渡金属氧化物是角共享八面体的网络，已知其倾斜和扭曲会影响其电子和磁性。我们报告的模型界面结构，以避免化学影响的计算表明，对称性失配施加的界面层的扭曲模式，不存在于任何散装材料，创造新的界面特性驱动的对称性。根据八面体对变形的抵抗力，界面层可以小到一个晶胞，或者深入薄膜。
2010-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Large-Area and Transferred High-Quality Three-Dimensional Topological Insulator Bi2-xSbxTe3-ySey Ultrathin Film by Catalyst-Free Physical Vapor Deposition
大面积均匀合成块体绝缘薄膜是三维拓扑绝缘体（3D-TI）表面在各种电子器件中应用的重要课题。在这里，我们报告了体绝缘三维拓扑绝缘体（3D-TI）Bi 2-xSbxTe 3-ySey（BSTS）薄膜，从几个五层到几百层，在大面积（1 cm 2）的云母通过无催化剂的物理气相沉积外延生长。这些薄膜可以使用去离子水非破坏性地剥离，并根据需要转移到各种基材上。转移的BSTS薄膜表现出良好的双极特性，以及明确定义的量子振荡所产生的拓扑表面状态。载流子迁移率为2500-5100 cm 2（Vs）-1，与高质量块体BSTS单晶相当。随着薄膜厚度的减小，电子态从无质量到有质量的狄拉克费米子都可以调谐。BSTS薄膜的大面积合成和可靠的薄膜转移工艺为3D-TI的应用开辟了一条新的途径。
2017-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk-like Mott-Transition in ultrathin Cr-doped V2O3 films and the influence of its variability on scaled devices
本研究针对超薄Cr掺杂V₂O₃多晶薄膜的压力驱动莫特转变展开电学测量，构建标度律与逾渗结合的仿真模型验证其类体相转变特性，并探明晶粒变异性支持器件宽度缩至至少50 nm。
2024-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Massive Dirac fermions and spin physics in an ultrathin film of topological insulator
本文研究了薄膜拓扑绝缘体体能隙中表面态的输运和光学性质。当薄膜厚度与表面态衰减长度相当时，上下表面之间的隧穿打开了一个能隙，形成两个简并的大质量狄拉克双曲线.自旋相关的物理出现在表面带，这是大大不同于体行为。这些包括表面自旋霍尔效应，自旋相关的轨道磁矩，和自旋相关的光学跃迁选择规则，允许光学自旋注入。当改变薄膜的厚度时，我们发现了一个拓扑量子相变，其中表面能带的陈数发生变化。
2010-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steadfast perpendicular exchange coupling in an ultrathin CoO/PtFe double-layer: strain and spin orientation
本文报道了具有垂直磁各向异性的应变双金属CoO/PtFe双层膜的交换耦合和磁性。在Pt终止的PtFe/Pt（001）表面上用反应分子束外延法生长CoO，室温下得到六方表面和单斜畸变CoO 3 nm薄膜。这种扭曲的PtFe CoO层与PtFe（001）层耦合，建立了稳健的垂直交换偏置偏移。软X射线吸收光谱提供了一个完整的描述的CoO/PtFe双层的自旋取向。交换偏置位移保持到Neel反铁磁有序温度TN=293 K。这个独特的例子的selfsame值的阻塞和排序的温度，但相同的散装订购温度，可能与原始应变引起的扭曲和加强两个有序的自旋层之间的相互作用。
2013-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of thickness limits of ideal polar ultrathin films
电子重构与原子重构之间的竞争是过渡金属氧化物中经常出现的主题。我们使用密度泛函理论计算来研究这种竞争的模型系统组成的极性，无限层结构ACuO2（A=Ca，Sr，Ba）生长在非极性，钙钛矿SrTiO 3基板的薄膜。预测从块状平面结构到链式薄膜的过渡伴随着电子结构的实质性变化的SrCuO 2膜小于5个晶胞厚度。一个分析模型解释了为什么原子重建变得比电子重建更有利的薄膜变得更薄，并建议类似的考虑应该是有效的其他极性薄膜。
2012-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin BaTiO3 templates for multiferroic nanostructures
研究了高质量BaTiO_3薄膜的结构、电学和介电性能。薄膜，这是通过臭氧辅助的分子束外延生长在Nb掺杂的SrTiO 3（001）衬底上，并具有薄的8个晶胞（3.2 nm）的厚度，是未重构的和原子级光滑的大结晶平台。应变驱动的过渡到3D岛的形成，观察膜的13个单元电池的厚度（5.2 nm）。高结构质量的表面，与介电性能类似的散装钛酸钡和主要是TiO 2表面终止，使这些薄膜的合适的模板，用于合成高品质的金属氧化物多铁性异质结构的基础研究和开发的磁电效应，如最近提出的界面效应在Fe/BaTiO 3异质结构的基础上Fe-Ti界面键。
2011-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Size, Shape, and Phase Control in Ultrathin CdSe Nanosheets
超薄二维纳米片由于其独特的尺寸依赖性而引起了人们越来越多的兴趣。大多数二维材料是通过层状块状材料的剥离获得的，或者通过气相沉积方法在基底上生长。为了生产独立的纳米片，基于溶液的胶体方法正在成为有前途的路线。在这项工作中，我们展示了可控制的尺寸，形状和相位的CdSe纳米片。我们的方法的关键是在热注射合成中使用卤代烷作为添加剂。溴代烷烃浓度的增加可以调整形状从六角到四边形到三角形和锌的晶体相从纤锌矿。根据质谱和X射线光电子能谱学，纳米片的几何形状和晶体结构演变发生在卤离子的存在下，充当镉络合剂和表面X型配体。我们的实验结果表明，这些变化的程度取决于卤代烷烃的分子结构和卤素原子的类型。
2017-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical phase diagram of ultrathin films of incipient ferroelectrics
我们用第一性原理方法计算了{ \sl初期}铁电KTaO $_3$薄膜的温度-失配应变"Pertsev“相图。我们的研究结果表明，在与体材料的差异，KTaO $_3$薄膜不能被描述为量子顺电。相反，薄膜的行为在很大程度上取决于表面/界面效应，有利于铁电性和去极化场的不完善的屏蔽。这导致Pertsev相图是定性类似的{ \sl正常}铁电体，如钛酸钡$_3$。
2007-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Giant anomalous Hall effect in ultrathin Si/Fe bilayers
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
研究发现超薄Si/Fe双层结构中存在巨异常霍尔效应，其霍尔灵敏度达到433欧姆/特斯拉，远超现有半导体传感器。
2026-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin layers of beta-tellurene grown on highly oriented pyrolytic graphite by molecular-beam epitaxy
碲（Te）或碲烯单层膜是一种新型的二维体系，具有很好的电子学和光电学前景。在这里，我们提出了一个实验研究外延碲沉积在高取向热解石墨（HOPG）衬底上的分子束外延。扫描隧道显微镜的碲碲化层揭示了矩形的表面细胞与细胞的大小与理论预测的β-碲，而对于较厚的膜，细胞的大小是更一致的散装碲晶体的（10-10）表面。扫描隧道光谱测量结果表明，薄膜是半导体的能带隙随膜厚的增加而减小，并主要发生在价带最大值（VBM）的间隙变窄。后者被理解为强耦合的状态在VBM，但弱耦合的导带底（CBM）所揭示的密度泛函理论计算。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
A ferroelectric problem beyond the conventional scaling law
近年来，铁电体的尺寸效应已经被广泛报道，而非本征效应（如缺陷和晶格应变）也经常被采用。通过基于第一性原理的有限温度（$T$）模拟，我们发现，这些异常是固有的不寻常的对称性破缺从散装到薄膜。电子结构的变化导致表征体相和薄膜中FE相变的序参量不同，标度律失效。超越标度律$T_{\text{c}}$限制，这种机制可以帮助预测材料有前途的房间$T$的广泛兴趣的MEMS器件。
2018-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature chiral magnetic skyrmion in ultrathin magnetic nanostructures
磁性Skyrmions是一种具有旋转构型的手征自旋结构。它们的拓扑性质，纳米尺寸以及它们可以通过小电流密度移动的事实为在纳米尺度上操纵磁化开辟了一个新的范例。迄今为止，手性skyrmion结构仅在体材料和外延薄膜中以及在外部磁场或低温下得到实验证实。在这里，我们报告的观察稳定skyrmions溅射Pt/Co/MgO纳米结构，在室温和零施加磁场。我们使用高横向分辨率的X射线磁性圆二色性显微镜来成像它们的手性Néel内部结构，我们解释为由于自旋波光谱测量所揭示的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的大强度。我们的研究结果证实了微磁模拟和数值模型，这使得识别的物理机制的大小和稳定性的skyrmions。
2016-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Topological Dirac Semimetal Na3Bi Films in the Ultrathin Limit via Alternating Layer Molecular Beam Epitaxy
在绝缘衬底上的Na 3 Bi的超薄膜被期望用于打开体带隙并从拓扑狄拉克半金属产生量子自旋霍尔效应，尽管在几纳米范围内的连续膜一直难以实现。在这里，我们利用交替层分子束外延（MBE），以实现均匀和连续的单晶薄膜Na3Bi（0001）绝缘Al2O3（0001）基板上，并证明电输运膜厚度为3.8 nm（4个单元电池）。通过原位反射高能电子衍射（RHEED）、扫描隧道显微镜（STM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱学（XPS）证实了材料的高质量。此外，这些薄膜被用作种子层，用于随后的生长共沉积，导致原子逐层生长，如RHEED强度振荡所示。这些材料的进步促进了对狄拉克半金属薄膜中量子现象的追求。
2018-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of distinct bulk and edge nonequilibrium spin accumulation in ultrathin MoTe$_2$
本文通过局域自旋敏感电化学势测量直接观测了超薄 MoTe$_2$ 中体态与边缘的非平衡自旋积累，区分了自旋霍尔效应与 Rashba-Edelstein 效应的贡献，并结合从头计算揭示了 CSC 机制与材料维度及堆叠方式的关系。
2025-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in Au/FeCo/Au ultrathin films: Combined experimental and first-principles study
本文结合实验与第一性原理计算，系统研究了Au/FeCo/Au超薄膜的垂直磁各向异性，揭示了其随原子单层厚度奇偶振荡及滑动平均后的线性厚度依赖关系，并阐明了近界面区域对磁各向异性的关键作用。
2025-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Experimental and Theoretical Electronic Structure and Symmetry Effects in Ultrathin NbSe2 Films
层状准二维过渡金属二硫属化物（TMDC），这可以很容易地在薄膜中，研究维度如何影响电子结构和物理性质提供了极好的机会。在所有的TMDC中，NbSe 2是特别感兴趣的;大块NbSe 2在低温下具有电荷密度波相，并且具有已知的最高超导转变温度，并且这些性质可以在超导膜极限下进行实质性修改。出于这些影响，我们在这里报告的几层NbSe 2薄膜，具有明确的单畴取向，外延生长在砷化镓（GaAs）的研究。角分辨光电子能谱（ARPES）被用来确定的电子能带结构和费米表面作为层厚度的函数，第一原理能带结构计算进行比较。结果表明，有趣的变化，作为膜厚度增加，从单层（ML）到几层。最显着的变化发生在ML和双层之间，其中散装NbSe 2中的反转对称性保留在双层中，但不在ML中。这些结果揭示了NbSe 2的一些基本的尺寸效应，为进一步探索和理解NbSe 2的性质提供了基础。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital ordering induced ferroelectricity in SrCrO3
采用密度泛函理论计算了SrTiO_3衬底上SrVO_3（d_1）和SrCrO_3（d_2）的多铁性。虽然两者都是金属的散装限制，他们被发现是绝缘的结果，轨道有序驱动的晶格畸变在100度极限。虽然SrVO 3中的畸变具有一阶Jahn-Teller起源，但SrCrO 3中的畸变本质上是铁电的。这种铁电性（FE）的途径导致与常规铁电体相当的极化。
2013-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Phonons in ultrathin oxide films - 2D to 3D transition in FeO on Pt(111)
利用同步辐射的核非弹性散射（NIS）研究了Pt（111）衬底上1 ~ 16个单层（ML）厚的FeO（111）薄膜的结构和磁性。声子态密度（PDOS）中揭示的振动特性随厚度的明显演化见证了从2D到3D晶格动力学的教科书式转变。对于1和2 ML的最薄的膜，PDOS的低能量部分遵循能量的线性依赖性，这是2维系统的特征。这种依赖关系随着厚度的增加逐渐转变为体积~ E-平方关系。密度泛函理论声子计算完美地再现了在赝晶FeO/Pt（111）界面的简单模型内测量的1 ML PDOS。计算结果表明，二维PDOS特性是由于FeO薄膜与Pt（111）衬底的弱耦合。随着厚度的增加，振动性质的演变与瞬态长程磁序和不寻常的结构相的稳定密切相关。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Role of disorder and correlations in metal-insulator transition in ultrathin SrVO3 films
金属氧化物SrVO 3代表了一个原型系统的研究背后的机制厚度诱导的金属-绝缘体转变（MIT）或交叉在薄膜由于其简单的立方对称性与一个电子在3d状态的散装。在这里，我们报告的化学成分和晶格结构的变形存在于SrTiO 3（001）上生长的SrVO 3薄膜的初始3个晶胞从其块体形式的偏差，这表明了直接相关的厚度依赖的MIT。原位光电子能谱和扫描隧道能谱表明在~3个晶胞的临界厚度（u.c.）处存在MIT，这与（root 2 × root 2）R45表面重构的形成一致。然而，原子分辨扫描透射电子显微镜和电子能量损失谱显示Sr的耗尽，V价态的变化，从而暗示在3u.c中存在显著量的氧空位。SrVO 3在界面附近。输运和磁输运测量进一步揭示，无序，而不是电子的相关性，可能是在SrVO 3薄膜的MIT的主要原因。
2019-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Design and processing as ultrathin films of a sublimable Iron(II) spin crossover material exhibiting efficient and fast light-induced spin transition
本文报道了一种可升华的中性铁(II)自旋交叉配合物[FeII(neoim)2]，系统研究了其合成、磁结构性质及高真空升华成膜能力，并证实其在15 nm超薄膜中仍保留高效快速的光诱导自旋转变（LIESST效应）。
2023-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin 2D-oxides: a perspective on fabrication, structure, defect, transport, electron and phonon properties
在原子级薄的2D材料领域中，尽管有大量的层状氧化物结构易于剥离，但氧化物相对未被开发。从应用的角度来看，对超薄膜氧化物纳米结构的兴趣越来越大。在这篇透视论文中，讨论了在理解二维氧化物的基本性质方面的最新进展。考虑了两类二维氧化物：（1）范德华键合的层状材料，其中过渡金属处于其最高价态（由V $_2$ O $_5$和MoO $_3$表示）和（2）层状材料，在正碱金属阳离子层和带负电荷的过渡金属氧化物层（LiCoO $_2$）之间具有离子键合。对后者提出了化学剥离过程及其与机械剥离相结合的方法。结构相稳定性的所得纳米片，阳离子的大小和氧化物中的缺陷的重要性的作用进行了讨论。二维声子，电子能带结构和电子屏蔽的影响被放置在什么是已知的其他二维材料，如过渡金属二硫属化物的上下文中。在多体微扰理论的水平上使用准粒子自洽$GW$方法讨论了电子结构，其中的准确性进行了严格的评估，包括电子-空穴相互作用的屏蔽和电子-声子耦合的影响。的预测发生的二维电子气上的锂覆盖表面的LiCoO $_2$和它的关系的拓扑方面的能带结构和键合的表面上的基本作用的一个例子。最后，一些案例研究的电子输运和使用这些氧化物在纳米场效应晶体管。
2021-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Giant enhancement of interlayer exchange in an ultrathin 2D magnet
随着单层CrI3的分离，出现了一股新的二维范德华磁性材料的浪潮，其在范德华异质结构中的结合为自旋电子学、邻近磁性和量子自旋液体提供了一个新的平台。在这个新兴领域的一个主要问题是如何剥离晶体的几层限制影响他们的磁性。对CrI 3的研究表明，CrI 3剥离膜具有不同的磁性基态，但其起源尚不清楚。在这里，我们使用电子隧穿通过几层晶体的层状反铁磁绝缘体CrCl 3探测其磁序，发现一个10倍的增强层间交换相比，散装晶体。此外，温度和偏振相关的拉曼光谱表明，大块晶体的晶体学相变不发生在剥离膜。这导致不同的低温堆积顺序，我们假设，增加层间交换。我们的研究提供了新的见解之间的连接堆叠顺序和层间相互作用的新型二维磁体，这可能是相关的堆垛层错和机械变形与其他更奇特的层状磁体，如RuCl 3的磁基态。
2019-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-driven superplasticity and modulation of electronic properties of ultrathin tin (II) oxide: A first-principles study
二维层状氧化锡（SnO）最近已成为薄膜晶体管和互补金属氧化物半导体器件的有前途的双极沟道材料。在这项工作中，我们提出了一个第一性原理调查的机械性能的SnO，以及电子的影响拉伸应变（$ε$）在单轴和双轴条件下。体到单层过渡被发现显着降低的杨氏模量和剪切模量的SnO，突出层间Sn-Sn键在保持结构完整性的重要性。前所未有的，少层氧化锡表现出超塑性单轴变形条件下，与单分子层的临界应变高达74%的故障。这种超塑性行为归因于超过$ε$ = 14%的三配位中间体（这里称为h-SnO）的形成，其类似于具有相对大的功函数和宽的间接带隙的部分恢复的正交相。广泛的结构范围内的氧化锡（II）强烈的各向异性的机械载荷下，通过应变工程实现新型的混合纳米结构的SnO表明有趣的可能性。本研究报告的发现揭示了对氧化锡（II）的机械行为和应变驱动电子特性的基本见解，为开发具有新的非传统功能的SnO基纳米电子器件开辟了令人兴奋的途径。
2019-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Does the boson peak survive in an ultrathin oxide glass?
大块玻璃在低能量下表现出额外的振动模式，称为玻色子峰。纳米氧化铝中的微观动力学影响量子比特和其他超导器件的性能，然而这些玻璃中玻色子峰的存在以前没有被测量过。在这里，我们报告的Al/Al $_2$ O $_{3-x}$纳米粒子组成的球形金属核从20到1000 nm的3.5 nm厚的氧化铝玻璃包围的中子能谱。一个强烈的低能量峰观察到在$ω_{BP}$ = 2.8 $\pm$ 0.6毫电子伏的高度氧化的粒子，同时与过剩的状态密度。峰的强度与指示表面起源的颗粒尺寸和氧化物分数成反比，并且相对于$γ$ -相Al $_2$ 0 $_{3-x}$纳米晶体的van-Hove奇点红移3毫电子伏。$α$ -Al $_2$ O $_{3-x}$、$γ$ -Al $_2$ O $_{3-x}$和a-Al $_2$ O $_{3-x}$的分子动力学模拟表明，观察到的玻色子峰是玻璃表面的特征，并且与假设的块体玻璃的频率相比，频率被软化。
2019-07-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Interplay between magnetic order and electronic band structure in ultrathin GdGe$_2$ metalloxene films
本研究通过理论计算与实验证实，超薄GdGe$_2$金属烯薄膜保留了块体的反铁磁基态，呈现层内铁磁与层间反铁磁耦合，并观察到Néel温度以上消失的磁致能带分裂，澄清了其磁性起源。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin-momentum locking and ultrafast spin-charge conversion in ultrathin epitaxial Bi$_{1-x}$Sb$_x$ topological insulator
三维拓扑绝缘体表面态的螺旋性在自旋电子学中引起了极大的关注，这是由于自旋-动量锁定，其中载流子的自旋垂直于它们的动量。这种性质可以提供一种有效的方法，通过Rashba-Edelstein效应将电荷电流转换为自旋电流，反之亦然。然而，这些表面状态的自旋-电荷转换的实验签名是非常困难的解开从体状态的贡献。在这里，我们结合自旋和角度分辨的光电子能谱，时间分辨的太赫兹发射光谱，以明确地表明，自旋电荷转换产生的Bi $_{1-x}$ Sb $_x$薄膜的表面状态，下降到几个纳米的限制效应出现。我们关联这个大的转换效率，通常在重金属的体自旋霍尔效应的水平，复杂的费米表面从逆Rashba-Edelstein响应的理论计算获得。我们证明了这一点，薄膜厚度下降到几个纳米，在外延Bi $_{1-x}$ Sb $_x$薄膜的表面状态鲁棒性和相当大的转换效率带来了新的前景，超低功率磁随机存取存储器和宽带太赫兹产生。
2023-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interference induced enhancement of magneto-optical Kerr effect in ultrathin magnetic films
本文研究了在硅衬底上淀积氧化层（SiOx）后的磁性薄膜的磁光光谱。我们发现，对于可见光几乎透明的~1 nm厚的CoFeB薄膜，其克尔旋转角和椭圆率与SiOx层的厚度有很强的依赖关系.对于给定的SiOx厚度和光波长，来自1 nm CoFeB薄膜的克尔信号可以大于约100 nm厚的CoFeB膜的克尔信号。当在SiOx层内发生光学干涉时，克尔信号的增强发生。有趣的是，在这样的共振条件下，测量的克尔信号在某些情况下大于估计，尽管测量和计算的反射振幅的良好一致性。我们推断的差异起源于界面状态，是不同于散装特性。这些结果表明，光干涉效应可以用来研究磁致伸缩薄膜的磁光特性。
2018-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport in ultrathin Si nanowires: a first principles study
利用密度泛函微扰理论分析了[110]方向小尺寸硅纳米线的声子性质。几个不同的直径范围从0.38到1.5 nm的样品进行了计算。结果表明，随着纳米线尺寸的增大，带中心处的光学声子频率有减小的趋势。声子散射率的调查显示，在最小的样品中，随着纳米线尺寸的增加而降低的值非常高。当粒径从0.53和0.78 nm增加到0.86 nm时，散射率发生显著变化。较高的声子散射可以归因于声子模式在特定频率下的排列。热导率的结果是较低的相对于体硅和被发现之间的15和102 W/mK。可以观察到热导率随着直径增加而增加的趋势。这种效应是由于声子色散的几个变化，这是不一定相关的线的大小。当边界效应近似为Casimir散射时，这些显式结果与热导率进行了比较。Casimir方法大大低估了显式纳米线的结果。
2022-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer-induced Lifshitz transition and magnetic symmetry breaking in ultrathin CrSBr crystals
通过角分辨光电子能谱研究Au(111)和Ag(111)衬底上的超薄CrSBr，发现衬底电荷转移诱导了Lifshitz转变、带隙类型改变及磁对称性破缺，且密度泛函理论结合平均场库仑相互作用可较好描述该掺杂薄膜性质。
2023-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface effects on an ultrathin Co film in multilayers based on the organic semiconductor Alq3
利用原子力显微镜、SQUID磁谱仪和核磁共振（NMR）研究了AlOx阻挡层厚度对Ta/Co/（AlOx）/Alq 3/Si混合结构磁性能和形貌的影响。所有使用的技术都指出，需要2nm的阻挡层厚度来在Alq 3的顶部上获得磁性良好的钴层。59 Co NMR测量结果表明，AlOx阻挡层导致形成具有“缺陷”钴的界面层，有利于具有良好磁性能的“大块”钴的生长。
2010-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent magnetic and charge ordered phases in freestanding ultrathin \ce{LaVO3}
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）
研究自由悬挂超薄LaVO3薄膜的内在性质，发现其随厚度变化出现磁相变序列，揭示了电荷有序和磁序的形成机制。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two-Dimensional Altermagnetism in Epitaxial CrSb Ultrathin Films
School of Physics Beihang University（北京航空航天大学物理学院）；Institute of High Energy Physics Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
研究二维极限下 CrSb 超薄膜的交替磁性，用扫描隧道显微镜等方法，发现界面对称性破缺产生局部电子态和未补偿磁矩，且在约 1.05nm 厚度仍保留关键交替磁电子结构。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci
One-Pot Preparation of Mechanically Robust, Transparent, Highly Conductive and Memristive Metal-Organic Ultrathin Film
2D柔性电子产品的未来依赖于以简单但可控的方式制备具有机械鲁棒性和柔性的材料的导电薄膜。在这方面，金属-有机化合物由于其结构、化学和功能的多样性而呈现出优于无机层状晶体的优势。虽然大多数金属有机化合物通常是批量制备的，但最近的研究表明，它们中的一些可以加工成低维形式。在这里，我们报告的一锅法制备，在水-空气界面进行，的金属-有机化合物[Cu 2 I2（TAA）]n（TAA=硫代乙酰胺）的薄膜（下至4 nm）。所示的膜是均匀的超过mm 2的面积，光滑，高度透明，机械鲁棒性和良好的电导体与忆阻行为在低频。这种性质的组合，以及制备所需的两种构建块的工业可用性，证明了它们在未来柔性和透明电子产品中的广泛潜力。
2019-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fundamental Principles for Calculating Charged Defect Ionization Energies in Ultrathin Two-Dimensional Materials
二维材料中的缺陷正成为量子发射器和可扩展光电应用的突出候选者。然而，表征其行为的几个物理性质，如带电缺陷电离能，很难用传统的第一原理方法模拟，主要是因为由降维引起的弱和各向异性介电屏蔽。我们建立的基本原则，准确和有效的计算带电缺陷电离能和电子结构的二维材料。我们建议使用真空水平作为参考缺陷电荷跃迁能级（CTL），因为它给出了强大的结果不敏感的理论水平，不像常用的带边位置。此外，我们确定的分数Fock交换混合泛函准确的带隙和带边位置的二维材料通过执行广义Koopmans的条件的局域缺陷状态。我们发现所得到的Fock交换分数从本体$h$ -BN的0.2变化到单层$h$ -BN的0.4，其带隙也与实验结果和计算的GW结果吻合得很好。这些方法的组合允许可靠且有效地预测缺陷电离能（CTL与带边缘位置之间的差异）。我们用几个例子来激发和概括这些发现，包括单层到少层六方氮化硼（$h$），单层MoS $_2$和石墨烷中的不同缺陷。最后，我们发现，增加层数的$h$ -BN系统地降低缺陷电离能，主要是通过CTL向真空移动，与导带极小值几乎保持不变。
2018-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Low-dimensionality-induced tunable ferromagnetism in SrRuO$_3$ ultrathin films
通过调控SrRuO$_3$超薄薄膜中的DOS，在相交叉点实现铁磁性的可调性，为可调量子材料的设计提供新路径。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic properties and structural phase transition in ultrathin fcc Fe (111) and bcc Fe (111) films: first-principles study
本研究通过基于全势局域轨道（FPLO）代码的密度泛函理论（DFT），探究了超薄fcc Fe(111)和bcc Fe(111)薄膜的结构与磁学特性，发现厚度超23原子单层时fcc向bcc相变，解释了实验现象并为衬底选择提供参考。
2023-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Observation of mirror-odd and mirror-even spin texture in ultrathin epitaxially strained RuO2 films
University of Minnesota-Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；Kyung Hee University（庆熙大学）；Rice University（莱斯大学）；Paul Scherrer Institute（保罗谢勒研究所）；Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)（光州科学技术院）
研究通过角分辨光电子能谱和第一性原理计算，揭示了超薄RuO2异质结构的电子结构，发现镜像奇偶自旋纹理，排除了非磁性起源，表明超薄极限下应变诱导的非相对论自旋结构。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
