Strain enhanced superconductivity of Mo$X_2$ ($X$=S or Se) bilayers with Na intercalation
Mo $X_2$（$X$ =S或Se）是具有二维结构的半导体族。最近的计算预测了电子掺杂的MoS $_2$单层膜的超导电性。本文对单层Na插入Mo $X_2$双层膜的电子结构和晶格动力学进行了计算。根据电子-声子相互作用，可以预测这种双层膜可以通过钠的插入而从间接带隙半导体转变为超导体。更有趣的是，双轴拉伸应变可以显着提高超导温度高达$\sim10$ K的Na-插层的MoS $_2$。此外，Na插层MoSe $_2$的声子平均自由程也得到了很大的提高，这为相关的应用提供了依据。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Gate-induced magneto-oscillation phase anomalies in graphene bilayers
基于最简单的紧束缚近似，在只考虑最近邻相互作用的四带连续介质模型下，研究了石墨烯双层膜中布里渊区K点和K'点附近的磁振荡.该模型被用来构建各种载流子浓度和石墨烯平面之间的偏置强度的朗道图。量子力学和准经典的方法进行了比较。我们发现，量子磁振荡只是渐近周期性的，并达到准经典预测的频率为高指数的朗道能级。在无偏双层中，振荡的相位等于大质量费米子的相位。在反转对称性破缺的偏置双层膜中发现了反常的振荡相位行为。振荡频率再次趋向于准经典预测的振荡频率，这对于$K$和$K'$是相同的，但是量子方法产生对振荡相位的门可调谐校正，其对于K和K '在符号上不同。这些谷相关的相位修正引起，而不是一个单一的准经典系列的振荡，两个系列具有相同的频率，但在相位移动。
2010-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnet proximity effects and magnetoresistance of bilayer graphene
当双层石墨烯置于两个铁磁绝缘体之间时，其电子能带结构发生了剧烈的变化。由于与邻近铁磁体的交换相互作用，石墨烯沟道中的电子能量色散强烈地依赖于两个铁磁层$\mathbf{M_{1}}$和$\mathbf{M_{2}} $的磁化取向。虽然平行构型$\mathbf{M_{1}}= \mathbf{M_{2}}$导致导带和价带两者的简单自旋分裂，但只要$\mathbf{M_{1}}$和$% \mathbf{M_{2}}$之间的角度$θ$变为非零，就诱导能隙，其中在$θ=π$处达到最大值（即，反平行排列）。因此，双层石墨烯可以在面内电流配置中表现出相当大的磁阻效应。粗略的估计表明，在室温下，电阻的变化约为百分之几十。随着温度的降低，这种影响预计将变得更加明显。
2008-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Bulk and Edge Properties of Twisted Double-Bilayer Graphene
可控二维莫尔材料的出现为研究拓扑物理学提供了一个新的平台。扭曲双层石墨烯（TDBG）已被预测为主机的拓扑非平凡的间隙相与Chern数等于2的电荷中性，当一半的平带被填充。然而，使用单个测量来诊断拓扑状态可能是困难的，因为同时探测体积和边缘性质是理想的。在这里，我们报告了化学势测量，传输测量和理论计算的组合，表明扭曲的双层石墨烯可以托管金属边缘传输，同时在体中绝缘。对多终端样品的测量的Landauer-Buttiker分析使我们能够定量评估边缘状态散射。我们将这些结果解释为预测的拓扑相在电荷中性的签名。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Magnetism and Insulator-Metal Transition in Bilayer Perovskites
二维（2D）过渡金属氧化物钙钛矿极大地扩展了可用的2D多功能材料系统的领域。在这里，基于密度泛函理论计算，我们预测的存在下，伴随着绝缘体-金属相变双层$KNbO_{3}$和$KTaO_{3}$通过施加应变工程和/或外部电场。我们的研究结果将有助于少层过渡金属氧化物钙钛矿在新兴的自旋电子学和应变电子学中的应用。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Tunable phase diagram and vortex pinning in a superconductor-ferromagnet bilayer
我们观察了[Co/Pt]_8/Nb铁磁/超导双层膜在特殊退磁过程中的相图和涡旋钉扎的演化。它诱导了具有相等的正/负畴的畴宽的连续和可逆的变化，使得能够观察预测的可调相图。可调域图案也系统地影响涡旋钉扎。我们确定了涡旋钉扎激活能与磁畴宽度、温度和磁场的关系。
2010-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Stacking-configuration-enriched essential properties in bilayer silicenes
通过第一性原理计算，硅相关体系的几何、电子和磁性呈现出多样化的现象。同时考虑了双层复合材料的四族单元素、屈曲/平面结构、堆叠结构、层数和范德华相互作用等关键因素。发展的理论框架负责简洁的物理和化学图像。对最佳晶格、原子- $\&$自旋主导能带、原子-、轨道- $\&$自旋投影vanHove奇异性和磁矩进行了细致的计算和分析。最重要的是，它们实现了决定性的机制，屈曲/平面蜂窝晶格，多/单轨道杂化，以及显著/可忽略的自旋轨道耦合。此外，我们研究了堆叠配置引起的戏剧性的转变的基本性质的相对移动的双层石墨烯和硅烯。晶格常数、层间距、屈曲高度和总能量基本上取决于相对位移的大小和方向：AA $\rightarrow$ AB $\rightarrow$ AA $^{\prime}$ $\rightarrow$ AA。显然，滑动双层系统在硅烯和石墨烯之间在电子性质方面有很大不同，强烈依赖于屈曲/平面蜂窝晶格，多/单轨道杂化，主导/可观察到的层间跳跃积分，以及显著/可忽略的自旋相互作用。预测结果可以解释最新的实验测量。
2019-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Effects of magnetism and electric field on the energy gap of bilayer graphene nanoflakes
采用\textit{first principles}密度泛函电子结构方法和半局域交换关联近似，研究了磁场和垂直外电场强度对长度受限的双层石墨烯纳米带（或纳米片）的能隙的影响.我们假设AB（Bernal）双层堆叠，并考虑扶手椅和锯齿形边缘，对于每种边缘类型，我们考虑两个边缘对齐，即$α$和$β$边缘对齐。对于扶手椅型纳米片，我们确定了三种不同的双层能隙，由宽度方向上的碳链数决定（{ \it N} = 3{ \it p}，3{ \it p}+1和3{ \it p}+2，{ \it p}是整数），并且除了3类{ \it p}+2扶手椅型纳米带之外，带隙随着宽度的增加而减小。在扶手椅型双层纳米带中看到的金属样行为被发现在扶手椅型纳米片中不存在。3类{ \it p}+2扶手椅型纳米片显示出显著的长度依赖性。我们发现，由于纳米片的大的本征带隙，带隙随着所施加的电场而减小。因此，我们的计算没有预测到临界能隙的存在。层之间的磁性在增强由几何限制产生的间隙值方面起着重要作用，暗示了在有限尺寸的双层石墨烯中磁性和几何限制的相互作用。
2010-01-28 cond-mat.mtrl-sci
B63: the most stable bilayer structure with dual aromaticity
通过遗传算法和密度泛函理论全局搜索，发现B63团簇最稳定的Cs双层结构，揭示其源于σ和π电子的双重芳香性，为双层硼烯提供前驱体。
2023-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Chiral Spin Bobbers in Exchange-Coupled Hard-Soft Magnetic Bilayers
用X射线磁圆二色性（XMCD）、极化中子反射（PNR）和微磁学模拟研究了交换耦合MnBi：Co-Fe双层膜的自旋结构.本研究的目的是双重的。首先，目前对新永磁材料的研究包括硬-软纳米复合材料，分析这些结构中的磁性机制是这一探索的一个重要方面。第二，拓扑微磁结构，如skyrmions最近已成为激烈的基础和应用研究，例如在自旋电子学的背景下。我们发现，MnBi：Co-Fe双层结构的磁化反转涉及在膜平面的磁化卷曲型扭曲。交换耦合的硬-软磁性双层中的这种卷曲使人联想到称为bobbers的手性自旋结构，事实上，它建立了一种新型的skyrmionic自旋结构。
2022-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Monte Carlo Calculation of the Binding Energy of Bilayer Graphene
我们报告了双层石墨烯层间结合能的扩散量子蒙特卡罗计算。我们发现AA和AB堆叠结构在平衡分离时的结合能分别为11.5（9）和17.7（9）meV/atom。结合能曲线预测的面外带心光学声子频率与实验结果一致。以及协助石墨烯层之间的相互作用的建模，我们的研究结果将促进范德华交换相关泛函的密度泛函理论计算的发展。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast formation of transient 2D diamond-like structure in twisted bilayer graphene
由于蜂窝中心的碳原子与相邻石墨烯片中的碳原子不匹配，理论家预测，当直接将石墨转化为sp3键合的金刚石时，需要滑动过程来形成AA，AB或ABC堆叠。在这里，使用扭曲的双层石墨烯，它自然提供AA和AB堆叠配置，我们报告了飞秒激光照射下的瞬态2D类金刚石结构（在对齐的石墨烯中没有观察到）的超快形成。这种光诱导的相变是由新的键长的外观1.94 A和3.14 A的时间依赖的微分对分布函数使用MeV超快电子衍射证明。分子动力学和第一性原理计算表明，sp3键在AA和AB堆积区成核，呈莫尔条纹。这项工作揭示了石墨到金刚石的直接转化机制，60多年来一直没有完全理解。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Plasmon modes of bilayer molybdenum disulfide: A density functional study
采用密度泛函理论和无规相近似研究了双层二硫化钼（MoS $_2$）的集体电子激发.使用{ \it ab initio}为基础的模型，涉及材料现实的物理性质的多体介电函数和电子能量损失谱计算。发现双层MoS $_2$系统的电子能量损失函数对电子或空穴掺杂都很敏感，这是由于Kohn-Sham能带色散在零费米能级以上和以下的能量不对称的缘故.三个等离子体激元模式的预测。一种阻尼高能模式，一种光学模式（同相模式），其中等离子体激元色散在源自低能电子散射的长波长极限中表现出$\sqrt q $，最后是一种高度阻尼的声学模式（异相模式）。
2017-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure Theory of Weakly Interacting Bilayers
基于密度泛函理论计算和电子态的Wannier变换，推导出了石墨烯-石墨烯和石墨烯-六方氮化硼等弱相互作用双层膜的电子结构模型.这些可转移的层间耦合模型可用于研究具有任意平移和扭曲的双层膜的物理。函数形式除了对距离的依赖性外，还包括由Wannier $p_z$轨道中较高的角动量分量产生的角依赖性。我们证明了该方法的能力，通过将其应用到旋转的石墨烯双层，这产生了分析预测的费米速度的重整化，状态密度的范霍夫奇异性，以及在小扭转角的电子局域化的莫尔图案。我们进一步扩展的理论，以获得有效的耦合，通过整合出相邻层。这种方法有助于设计具有理想的电子特性和传输特性的范德瓦尔斯异质结构，以及推导石墨烯堆叠的低能理论，包括来自其他层的邻近效应。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous magneto-transport properties of bilayer phosphorene
采用广义紧束缚模型计算了磷烯的能带，研究了磷烯的磁输运性质。对于双层磷烯，一个复合磁场和电场示出诱导一个功能丰富的朗道能级（LL）的光谱，其中包括两个小组的低洼LL。这两个子群在能级间距、量子数以及场依赖性方面具有不同的特征。这些共同导致异常量子霍尔（QH）电导率，其包括井形、阶梯和具有不同高度和宽度的台阶的复合量子结构。费米能量-磁场-霍尔电导率（$E_{F}-B_{z}-σ_{xy}$）和费米能量-电场-霍尔电导率（$E_{F}-E_{z}-σ_{xy}$）相图明显表现出振荡行为和从整数到半整数QH效应的交叉。预测的结果应该是可验证的双栅系统中的磁输运测量。
2019-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Mean Field Theory of the Bilayer Hubbard Model with Inchworm Monte Carlo
本文针对无限配位Bethe晶格上的双层Hubbard模型，提出用Inchworm Monte Carlo技术克服传统连续时间量子蒙特卡罗方法在求解多轨道杂质问题时的局限性，并在多种相互作用强度、温度和填充比下系统探索了该模型的相图。
2023-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Angle Dependent Van Hove Singularities in Slightly Twisted Graphene Bilayer
最近的研究表明，两个低能范霍夫奇点（VHS）被视为两个显着的峰的态密度（DOS）可以诱导在扭曲的石墨烯双层。在这里，我们报告的角度依赖VHS的轻微扭曲的石墨烯双层研究扫描隧道显微镜和光谱。结果表明，在1.0^{ \circ }和3.0^{ \circ }之间，两个VHS的能量差遵循\DeltaEvhs ~ \hbar νF \DeltaK（其中νF ~ 1.1 \times 106 m/s是单层石墨烯的费米速度，\DeltaK = 2 Ksin（θ/2）是扭曲石墨烯双层的相应狄拉克点之间的位移）.这一结果表明，石墨烯片之间的旋转角不会导致费米速度的显著降低，这与能带结构计算预测的结果有很大不同。然而，在扭曲角θ~ 1.3^{ \circ }附近，观察到的\DeltaEvhs ~ 0.11 eV远小于在1.3^{ \circ }处的预期值\hbar νF \DeltaK ~ 0.28 eV。讨论了\DeltaEvhs还原到1.3^{ \circ }的原因。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elemental topological ferroelectrics and polar metals of few-layer materials
该研究通过堆叠工程设计褶皱蜂窝晶格的少层元素材料，预测 Bi 可形成元素拓扑铁电体及具非平庸边缘态的极性金属，并揭示 Ge、Sn 等体系的极性金属可能性。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Total energy calculation for the metallic hcp phase of Zn in the bulk, layered, and quantum dot limits
用总能量计算方法研究了Zn的金属六方晶系相在体、单层、双层和量子点极限下的结构和电子性质。从我们计算的态密度和电子能带结构，与以前的工作一致，大块杂化的Zn- $4s$，$3p$，和$3d$轨道得到。此外，我们发现这种轨道杂化也获得了单层，双层，和量子点系统。同时，我们发现Zn单层和双层体系显示出层状体系的电子特性，而量子点体系显示出0 D体系的预测行为。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Higher-order Bragg gaps in the electronic band structure of bilayer graphene renormalized by recursive supermoiré potential
本研究针对双层石墨烯与hBN双重对齐体系，利用双莫尔势干涉生成超莫尔图案实现能带重整化，产生低能高阶分形布拉格带隙，经输运测量验证模型预测，为超莫尔系统准布里渊区面积量子化提供直接实验证据。
2023-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Bilayer stacking A-type altermagnet: A general approach to generating two-dimensional altermagnetism
本文提出双层堆叠A型交变磁体（BSAA）概念，通过求解堆叠模型确定仅17个层群可实现本征A型交变磁性，并证明$C_{2α}$是产生BSAA的一般堆叠操作，显著拓宽了二维交变磁体候选材料范围。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Plasmonic Dirac Cone in Twisted Bilayer Graphene
我们讨论了费米能级位于带隙内时，有偏压的扭曲双层石墨烯的等离子体激元。集体激发是完全由出现在AB-BA界面处的拓扑电子边缘态（EES）中的激发组成的手征边缘等离子体激元（CEP）网络。CEP形成具有唯一能量标度$ε_p=\frac{e^2}{ε_0εt_0}$的六边形网络，其中$t_0$为莫尔晶格常数，$ε$为介电常数。从介电矩阵，我们得到的等离子体激元光谱，具有两个主要特征：（i）发散的状态密度在零能量，和（ii）存在的等离子体狄拉克锥在$\hbarω\simε_p/2$与声速$v_D=0.0075c$，这是由锯齿形和扶手椅电流振荡形成。一个网络模型表明，等离子体激元带的反对称性意味着CEP散射在六边形顶点最大的偏转手征出射方向，与电流比为4/9到每个偏转方向和1/9到前一个。我们表明，扫描近场显微镜应该能够观察到预测的等离子体狄拉克锥和对称性破缺相。
2020-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-Range Machine Learning of Electron Density for Twisted Bilayer Moiré Materials
MPI for the Structure and Dynamics of Matter（物质结构与动力学马普研究所）；University of York（约克大学）
本研究提出了一种基于长距离描述符的机器学习方法，用于预测扭曲双层莫尔材料的电子密度，从而提高大系统电子结构预测的准确性。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Signatures of bilayer Wigner crystals in a transition metal dichalcogenide heterostructure
维格纳晶体，一种由强关联效应产生的规则电子晶格，是最早预测的集体电子态之一。这种多体状态表现出量子和经典相变，并已被提出作为量子信息处理应用的基础。在半导体平台中，二维维格纳晶体在磁场或基于莫尔的晶格势下被观察到，其中电子动能被强烈抑制。在这里，我们报告双层维格纳晶体的形成没有一个磁场或限制场在原子级薄的MoSe $_2$双层分离的六方氮化硼。我们观察到强大的相关绝缘态形成在对称（1：1）和非对称（4：1和7：1）电子掺杂的两个MoSe $_2$层在低温下的光学签名。我们将这些特征归因于双层维格纳晶体，该双层维格纳晶体由每层中的两个相称的三角形电子晶格形成，通过层间相互作用稳定。这些双层Wigner晶相是非常稳定的，并且在高达$6 \times10^{12}$ cm $^{-2}$的临界电子密度以上和约40 K的温度下经历量子和热熔融转变。我们的研究结果表明，原子薄半导体为实现强相关电子态、探测其电子和磁相变以及开发量子电子学和光电子学中的新应用提供了一个有前途的新平台。
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Properties of Bulk and Bilayer 2M WS$_2$: A First-Principles Study
最近发现的体相WS $_2$的2M相被观察到具有超导性，其临界温度为8.8 K，是超导过渡金属二硫属化物中最高的。还预测支持受保护的表面状态，它可能是一个潜在的拓扑超导体。在本研究中，我们进行了详细的第一性原理分析散装和双层2M WS $_2$。我们报告的体相的全面调查，比较从不同的交换相关泛函的实验报告值的结构和电子性质。通过对$Z_2$不变量和表面态的计算，我们支持了它的非平凡能带性质。基于体相分析的结果，我们预测双层2M WS $_2$是一种新的二维拓扑材料。我们从第一性原理声子计算证明了它的动力学稳定性，并给出了它的电子性质，突出了W $d$和S $p$状态之间的带反转。通过$Z_2$不变的计算和计算的边缘状态，我们表明，双层2M WS $_2$具有保护，强大的边缘状态。在这个新提出的双层反转对称性破缺也导致了Berry曲率偶极子的存在和由此产生的非线性响应。我们计算了Berry曲率分布和偶极子作为费米能量的函数。我们建议，BCD信号，这是不存在于中心对称的散装2M WS $_2$，可以是双分子层的签名。我们希望我们的预测能够导致这种尚未发现的二维拓扑材料的实验实现。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
