Coherent Modulation of Quasiparticle Scattering Rates in a Photoexcited Charge-Density-Wave System
我们提出了一个互补的电荷密度波（CDW）系统TbTe $_3$超快光激发后的弛豫动力学的实验和理论研究。使用时间和角度分辨的光电子能谱，我们观察到一个不寻常的瞬态调制的弛豫速率的激发光载流子。基于非平衡格林函数形式主义的电子自能的详细分析揭示了电子-电子散射的相空间由光致集体CDW激发进行严格调制，提供了对所观察到的动力学的直观微观理解，并揭示了电子能带结构对自能的影响。
2022-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Exciton multipolarity controls coherent and squeezed phonons in van der Waals heterostructures
Newcastle University（纽卡斯尔大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所）；Flatiron Institute, Simons Foundation（西蒙斯基金会平顿研究所）
本研究以交替堆叠的MoSe₂和WSe₂多层结构为对象，揭示激子多极性是调控光诱导声子的设计原理，可通过面外电场切换声子状态，为超快调控晶格与电子动力学开辟新途径。
2026-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Nonthermal magnetization pathways in photoexcited semiconductors
Universitá di Trento（特伦托大学）；Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia（意大利技术研究院）
本研究提出了一种实时自旋-轨道模型，揭示了非磁性半导体在光激发下出现瞬时磁序的微观机制，并探讨了其对实际材料的适用性及第一性原理方法的局限性。
2025-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Competing thermalization pathways of photoexcited hot electrons
RPTU University Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道技术大学）
研究揭示了光激发热电子在不同散射机制下的热化过程，发现电子-电子和电子-声子散射在弱激发条件下贡献相当，有助于预测热载流子应用中的热化时间。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Strongly Enhanced Electronic Bandstructure Renormalization by Light in Nanoscale Strained Regions of Monolayer MoS$_2$/Au(111) Heterostructures
本文利用光照扫描隧道显微镜/光谱学研究了单层MoS$_2$/Au(111)异质结中纳米应变区域的光激发准粒子动力学，并结合紧束缚与第一性原理计算揭示了应变诱导的能带重整化及准粒子局域化机制，为纳米尺度能量可调光电子器件提供了新途径。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast relaxation of hot phonons in Graphene-hBN Heterostructures
快速载流子冷却对于高功率石墨烯基器件是重要的。强耦合光学声子（SCOP）在石墨烯中光激发载流子的弛豫过程中起着重要作用。石墨烯和六方氮化硼（hBN）的异质结构已经显示出异常的迁移率和高饱和电流，这使得它们对于应用是理想的，但是hBN衬底对载流子冷却机制的影响还不清楚。我们使用超快泵浦-探测光谱跟踪石墨烯-hBN异质结构中的热光激发载流子的冷却。我们发现，在hBN上的石墨烯的情况下，载流子的冷却速度比在氧化硅衬底上快四倍，从而克服了困扰石墨烯器件冷却的热声子（HP）瓶颈。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Order Parameter in Photoexcited Peierls Chain
在热电子可以进入由有效温度描述的准平衡态的极限下，利用微观量子理论研究了Peierls链中序参量的光激发动力学。将导致Peierls不稳定性的光学声子模耦合到电子子系统中，并利用密度矩阵技术导出了其动力学方程。得到了序参量的恢复动力学，揭示了相变温度下振荡频率和振幅的变化以及序参量的光致开关等有趣的特性.
2014-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Efficient hot carrier dynamics in near-infrared photocatalytic metals
光激发金属可以产生高能热载流子，其受控产生和提取是技术应用的一个有前途的途径。虽然Au族金属中的热载流子动力学已被广泛研究，但在中红外和近红外Pt族金属范围内的光激发载流子动力学的微观描述仍然很少。由于这些材料广泛用于催化，最近，在等离子体催化，其微观载体动力学特性是至关重要的。我们采用\emph{ab initio}多体微扰理论研究了体相Pd和Pt中的热载流子产生、弛豫时间和平均自由程。我们发现，在这种金属中的光激发载流子的直接光学跃迁主要产生在近红外范围。我们还发现，电子-声子质量增强参数Pt是16 $\%$高于Pd，这一结果有助于解释几个实验结果显示出不同的趋势。此外，我们预测Pd（Pt）热电子具有高达35 fs（24 fs）的总弛豫时间，发生在约0.5 eV（1.0 eV）以上的费米能量。最后，当受到范围从0.4到1.6 eV的激发能时，可以在Pd（110）和Pd（100）的纳米膜中实现有效的热电子产生和提取。
2022-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Intricacies of Self-Healing in Halide Perovskite-Charge Transport Layer Heterostructures
该研究利用关联聚类成像技术揭示了卤化物钙钛矿-电荷传输层异质结构中缺陷自愈合的双相动力学机制，发现电荷传输层的化学性质能显著调节缺陷活性和愈合速度，为设计耐用型钙钛矿光电器件提供了新框架。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical coupling and separation of multiple degrees of freedom in a photoexcited double-exchange system
我们提出了一个自旋-电荷耦合系统中的超快光致动力学理论，其动机是钙钛矿锰氧化物中的泵浦-探测实验。重点讨论了自旋和电荷度多重动力学的微观图像，并采用两种互补的方法进行了实时模拟。计算结果表明，在电荷和自旋动力学紧密结合的短时间尺度上，电子运动是电子运动的主导，而在自旋弛豫控制的长时间尺度上，电荷扇区并不跟随自旋扇区的显著变化.目前的结果是在对比传统的双交换图片在平衡态。
2009-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast nonadiabatic phonon renormalization in photoexcited single-layer MoS$_2$
本文结合从头算含时Boltzmann方程和多体声子自能计算，研究了光激发单层MoS$_2$中动量与模式分辨的非绝热声子重整化，揭示了多谷拓扑主导的各向异性热化路径及声子反常演化，为定制电声子弛豫通道提供指导。
2023-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic understanding of ultrafast charge transfer in van-der-Waals heterostructures
范德华异质结显示出许多有趣的现象，包括在可见光谱范围内强激子吸收后的超快电荷分离。然而，尽管在光电子领域的未来应用的巨大潜力，潜在的微观机制仍然存在争议。在这里，我们使用的时间和角度分辨的光电子能谱结合微观多粒子理论，揭示了相关的微观电荷转移通道的外延WS $_2$/石墨烯异质结构。我们发现，在材料中的有效的超快电荷分离的时间尺度是由直接隧穿在布里渊区中的WS $_2$和石墨烯带交叉的那些点，而电荷分离的瞬态的寿命是由缺陷辅助隧穿通过本地化的硫空位。本征和缺陷相关的电荷转移通道在本工作中揭示的微妙的相互作用，可用于设计高效的光捕获和检测设备。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic model for the ferroelectric field effect in oxide heterostructures
为了研究含铁电组分的氧化物异质结构，引入了一个描述铁电场效应的微观模型哈密顿量。长程库仑相互作用被纳入作为一个静电势，解决自洽连同电荷分布。一个通用的双交换系统被用作导电沟道，外延连接到铁电栅极。所观察到的铁电屏蔽效应，即界面附近的电荷积累/耗尽，示出驱动界面相变，引起强大的磁电响应和双极电阻开关，定性与以前的密度泛函理论计算。该模型可以很容易地适应其他材料通过修改的导电通道的哈密顿量，它是有用的模拟铁电场效应器件，特别是那些涉及强相关的电子元件从头算技术是很难应用。
2011-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Accelerating dynamic simulations of photoexcited materials and their evolution by electron-informed machine learning
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
本文开发了EMLMD框架，通过电子信息校准实现高精度光激发材料动态模拟，揭示了铋光相变的声子竞争与硒光非晶化的微观动力学，为相关研究提供了通用范式。
2026-09-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Microscopic derivation of magnon spin current in a topological insulator/ferromagnet heterostructure
研究了拓扑绝缘体/铁磁体异质结构中的自旋-电转换效应。在自旋动量锁定的表面状态下，电流产生非平衡自旋累积，这导致作用于铁磁体的自旋轨道转矩。当铁磁体中的自旋完全平行于累积的自旋时，这个自旋-轨道力矩为零。然而，在自旋激发的存在下，磁振子和电子之间的耦合使我们能够获得非零扭矩。在本文中，我们考虑一个三维磁振子气体与二维无质量狄拉克电子系统在界面处耦合的异质结构模型。我们计算了由一个电场，这可以被解释为一个磁振子自旋电流，直到最低阶的电子-磁振子相互作用引起的扭矩。我们推导出的表达式为高，低的温度和估计的数量级的诱导自旋电流的现实材料在室温下。
2017-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of excitation energy on microscopic quantum pathways for ultrafast charge transfer in van der Waals heterostructures
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）
研究探讨了激发能如何影响范德瓦尔斯异质结中超快电荷转移的微观量子路径，发现更高的激发能能加速电荷分离，这是由于C激子共振吸收产生高于直接带隙的能量电子-空穴对，从而打开更高效的电荷转移通道。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer excitons in van der Waals heterostructures: Binding energy, Stark shift, and field-induced dissociation
在范德华异质结（vdWHs）中，光激发的层内激子具有II型能带排列，已被观察到在超快时间尺度上隧穿到层间激子中。这种层间激子具有足够长的寿命，使得利用外部面内电场诱导解离成为提高光电流器件效率的有吸引力的选择。在本文中，我们计算层间激子结合能，斯塔克位移，和解离速率为6个不同的过渡金属二硫属化物（TMD）vdWHs使用基于外部复杂标度（ECS）的数值计算程序。我们利用一个解析的双层Keldysh势来描述电子-空穴对之间的相互作用，并通过与完整的多层泊松方程进行比较来验证其准确性。基于这个模型，我们得到了激子解离速率的弱场解析表达式。分析的异质结构是MoS $_2$ /MoSe $_2$，MoS $_2$ /WS $_2$，MoS $_2$ /WSe $_2$，MoSe $_2$ /WSe $_2$，WS $_2$ /MoSe $_2$，和WS $_2$ /WSe $_2$。对于弱电场，我们发现WS $_2$ /WSe $_2$支持最快的解离速率。此外，我们观察到，激子的解离速率在vdWHs显着大于在其单层对应。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Light-Induced Magnetoelectric Effect in van der Waals Magnetic Semiconductor Heterostructures
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
研究揭示了二维磁半导体异质结中超快光激发导致的磁矩转动机制，通过实验和理论分析表明载流子输运改变垂直磁各向异性，从而触发磁化预cession动力学。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Charge Transfer at a Quantum Dot/2D Materials Interface Probed by Second Harmonic Generation
混合量子点/过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构是下一代光电子器件的重要组成部分，它利用了量子点的光谱可调谐性和TMD的电荷和激子输运特性。在这里，我们证明了可调的电子耦合之间的CdSe量子点和单层WS $_2$使用可变长度的烷乙氧基配体的量子点表面。利用飞秒时间分辨二次谐波发生（SHG）显微镜，我们表明，电子转移从光激发的CdSe量子点到单层WS $_2$发生在超快（50 fs - 1 ps）的时间尺度。此外，在表现出最快的电荷转移速率（$\leq$ 50 fs）的样品中，我们观察到对应于施主QD的声学声子模式的时域信号中的振荡，其相干地调制下面的WS $_2$层的SHG响应。这些结果揭示了令人惊讶的强电子耦合在QD/TMD界面，并证明了有用的时间分辨的SHG探索超快电子振动动力学TMD异质结构。
2018-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Observation of a phonon bottleneck effect on the thermal depopulation from a photoexcited shallow defect in silicon
Instituto IMDEA Nanociencia（IMDEA纳米科学研究所）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Utrecht University（乌得勒支大学）
研究通过太赫兹光谱学观察到高电阻率硅中光子瓶颈效应影响浅缺陷热退居，揭示了电子-声子相互作用在超快过程中的作用。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Observation of ultrafast interfacial Meitner-Auger energy transfer in a van der Waals heterostructure
原子薄的层状范德华异质结构具有奇异的和涌现的光电特性。随着人们对这些新型量子材料的兴趣越来越大，对基本界面耦合机制的微观理解具有重要意义。在这里，使用多维光电子能谱，我们提供了一个超快层间电子和能量转移的单层WSe $_2$ /石墨烯异质结构的层和动量分辨视图。根据光学制备状态的性质，我们发现不同的主要转移机制：而电子注入从石墨烯到WSe $_2$后，观察到的准自由热载流子在石墨烯层的光激发，我们建立了一个界面迈特纳-俄歇能量转移过程中的激子在WSe $_2$的激发。通过分析激发态载流子的时间-能量-动量分布与速率方程模型，我们区分这两种类型的界面动力学，并确定WSe $_2$中的激子的超快转换到石墨烯中的价带跃迁。微观计算发现界面偶极-偶极耦合的Meitner-Auger能量转移占主导地位的传统Förster和Dexter型的相互作用，与实验观察一致。这里揭示的能量转移机制可能使新的热载流子为基础的设备概念与范德华异质结构。
2022-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Photovoltaic effect in BiFeO3/TiO2 heterostructures tuned with epitaxial strain and an electric field
基于第一性原理计算，在可见光区，外延应变和电场可以调节BiFeO 3/TiO 2异质结的光伏效应，这表现为在拉伸应变和电场作用下异质结吸收活性的增强.这表明在双层膜的界面处存在着光子、自旋载流子、电荷、轨道和晶格之间的耦合，这使得异质结成为一种基于自旋电子学的多功能光电器件的有趣候选者。异质结构的微观机制与界面附近Fe 3d和O 2 p轨道之间的自旋转移和电荷重排密切相关。
2013-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic mechanism of van der Waals heteroepitaxy in the formation of MoS2/hBN vertical heterostructures
最近的工作已经揭示，在晶体衬底（诸如六方氮化硼（hBN））上的2D材料的范德华（vdW）外延生长导致自对准晶粒的形成，这导致晶粒之间的无缺陷缝合。然而，弱的vdW相互作用如何导致晶粒取向的强烈限制仍然没有被理解。在这项工作中，我们重点研究了在hBN上外延生长vdW时MoS 2晶粒自对准的机制。通过基于密度泛函理论和Lennard-Jones势的计算，我们发现MoS 2和hBN之间的相互作用能强烈地依赖于MoS 2的尺寸和取向。我们还发现，当MoS_2的尺寸约为0.05时，40 nm时，旋转能垒可超过~ 1 eV，这应抑制旋转以限制MoS 2的取向，即使在生长温度下。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Origin of Spin-Orbit Torque in Ferromagnetic Heterostructures: A First Principles Approach
我们提出了一个基于{ \it ab initio}的理论框架，阐明了正常金属（NM）/铁磁体（FM）异质结构中自旋轨道矩（SOT）的起源. SOT被分解为两个贡献，即{ \it spin-Hall}和{ \it spin-orbital}分量。我们发现{ \it（i）}类场SOT主要由自旋轨道分量决定，{ \it（ii）}两个分量对类阻尼力矩的贡献在厚Pt膜的极限范围内大小相当.自旋-轨道分量对DL-SOT的贡献仅存在于具有强SOC耦合强度的NM中。我们证明了FL-SOT可以用非平衡自旋分辨轨道矩积累来表示。计算结果表明，Pt/Co双层膜中氧诱导FL-SOT的符号反转是由于界面NM原子上多数自旋轨道矩积累的显著减少.
2020-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Microscopic understanding of the orbital splitting and its tuning at oxide interfaces
通过密度泛函理论框架内的Wannier投影，我们能够确定修改后的c轴跳跃和阳离子带之间的能量失配作为氧化物异质结构的$Γ$点周围的$t_{2g}$分裂的主要来源，不包括以前提出的机制，如Jahn-Teller扭曲或电场不对称。界面LaAlO $_3$，LaVO $_3$，SrVO $_3$和SrNbO $_3$与SrTiO $_3$，我们展示了如何调整这种轨道分裂，设计在界面处具有更多$d_{xy}$电子的异质结构。这种“轨道工程”是控制氧化物异质结构界面物理性质的关键。
2012-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Link between interlayer hybridization and ultrafast charge transfer in WS$_2$-graphene heterostructures
光激发后的超快电荷分离是各种范德华（vdW）异质结构中的一种常见现象，与光捕获和检测的未来应用有很大关系。对这种现象的理论理解通过伴随着能量耗散的电荷转移态向强耦合声子的相干机制收敛。详细的微观路径是材料特异性的，因为它们敏感地取决于各个层的能带结构、异质结构中的相对能带对准、层之间的扭转角以及导致杂化的层间相互作用。我们使用时间和角度分辨的光电子能谱结合紧密结合和密度泛函理论的电子结构计算研究WS $_2$ -graphene vdW异质结构中的超快电荷分离和复合。我们确定了几个避免交叉的能带结构，并讨论其相关性的超快电荷转移。我们将我们自己的观察现有的理论模型，并提出了一个统一的图片超快电荷转移的vdW异质结中出现的能带对准和扭曲角作为最重要的控制参数。
2023-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Interface Electronic Structure in a Metal/Ferroelectric Heterostructure under Applied Bias
电极和铁电体之间的有效势垒高度取决于宏观电学性质和微观化学和电子结构。利用X射线光电子能谱学研究了Pt/BaTiO 3/Nb掺杂SrTiO 3电极/FE/电极结构在原位偏压下的行为。全频带对准被测量并且由传输测量支持。势垒高度取决于界面化学和FE极化。观察到的核心水平施加的偏压作为极化状态的函数的差分响应，与Callen电荷的界面附近的变化一致。
2013-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Nonequilibrium Enhancement of Electron-Phonon Interaction in 2H-MoTe$_2$
该研究结合时间分辨极紫外光电子能谱与约束密度泛函微扰理论，揭示光激发载流子密度可调控2H-MoTe$_2$中非平衡电子-声子相互作用，为驱动固体中弛豫路径的调控提供了微观机制理解。
2025-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning the work function in transition metal oxides and their heterostructures
在实验室中开发新型功能材料与基于计算机的化合物模拟相结合，使微观尺度上的材料设计愿景不断接近现实。对于许多应用来说，界面和表面现象而不是本体性质是关键。材料-真空界面的最基本性质之一是将电子转移穿过该边界所需的能量，即功函数。它是许多应用的关键参数，包括有机电子学、场电子发射器和电子能量转换器。过渡金属氧化物通常在高温下非常耐降解，为此类器件提供了有前途的材料类别。我们对钙钛矿氧化物进行了系统的研究，提供了参考值，并且同样重要的是，报告了材料趋势和功函数的可调性。我们的研究结果确定和分类的功函数的依赖关系的几个参数，包括特定的表面终止，表面重建，氧空位，和异质结构。
2016-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Muonium state exchange dynamics in n-type Gallium Arsenide
该研究通过密度矩阵模拟和光激发μ子自旋谱学，确定了n型砷化镓中μ子素的态交换动力学模型，揭示了其微观机制，并提供了可推广到其他半导体的研究方法。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio theory of metal-insulator interfaces in a finite electric field
提出了一种计算金属/绝缘体异质结构介电响应的新方法。该方案允许，第一次，完全第一性原理计算的薄膜电容器在有限的偏置电位的微观特性。该方法可以很容易地应用到纯绝缘体，在那里它提供了一个有趣的替代传统的有限场技术的基础上的贝里相位形式主义。我们证明了我们的方法的有效性进行全面的数值试验模型Ag/MgO/Ag异质结。
2007-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast charge-transfer dynamics in twisted MoS$_2$/WSe$_2$ heterostructures
本研究利用约6飞秒分辨率的时间-偏振分辨二次谐波成像显微镜，探究不同堆叠角度的MoS₂/WSe₂异质结电荷转移动力学，发现电子转移强依赖堆叠角（最快12飞秒），空穴转移的衰减动力学对堆叠角依赖较弱。
2021-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of ultrafast magnetization switching dynamics in exchange-coupled ferromagnet-ferrimagnet heterostructures
本文利用改进的微观三温度模型模拟交换耦合铁磁体–亚铁磁体异质结构的元素分辨全光磁化翻转，揭示材料成分、居里温度、RKKY耦合和光能对翻转阈值与时间的影响。
2023-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional electron systems in perovskite oxide heterostructures: Role of the polarity-induced substitutional defects
在钙钛矿氧化物如LaAlO 3和SrTiO 3的界面处的二维电子系统（2DES）的发现激发了在利用这种类型的氧化物异质结构设计界面功能方面的巨大努力。然而，它的基本起源仍然不清楚，例如共存的界面导电性和磁性的微观机制。在这里，我们报告了一个全面的光谱调查的深度剖面的2DES相关的Ti 3D界面载流子使用深度和元素的特定技术，驻波激发光电子能谱和共振非弹性散射。我们发现，一种类型的Ti 3d界面载流子，这引起的2DES是位于3个单位电池从n型界面的SrTiO 3层。出乎意料的是，另一种类型的界面载流子，这是极性诱导的Ti-on-Al反位缺陷，存在于相对的LaAlO 3层（~10 Ω）的前3个晶胞中。我们的研究结果提供了一个微观图片的本地化和移动Ti 3d界面载流子分布在整个接口，并建议在LaAlO 3/SrTiO 3接口的2DES和2D磁性有不同的解释，起源于不同类型的接口载流子。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A non-invasive sub-surface electrical probe to encapsulated layers in van der Waals heterostructures
通过堆叠不同的原子级薄层状材料形成的范德华异质结构已经成为电子和光电子应用中广受欢迎的器件平台。确定这种垂直堆叠中所有封装组件的空间范围是优化制造方法和提高器件性能的关键。在这里，我们采用静电力显微镜作为一种快速和非侵入性的显微探针，提供令人信服的图像的二维层埋在30纳米以下的样品表面。我们通过研究包括石墨烯、六方氮化硼和过渡金属二硫属化物的异质结来展示该技术的多功能性。每个组成层的功函数在成像期间充当唯一指纹，从而提供对电荷环境、无序、结构缺陷和掺杂分布的重要见解。该技术具有很大的潜力，获得一个全面的了解的质量，平坦度以及在一个大类的纳米材料和垂直异质结构的埋层的局部电性能。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Chirality Induced from Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida Interaction at an Interface of a Ferromagnet/Heavy Metal Heterostructure
研究了铁磁体/重金属异质结构中局域磁矩之间的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的微观推导及其性质。首先，我们推导了重金属中电子与Rashba自旋轨道相互作用（SOI）的相互作用。接下来，我们研究了Rashba SOI，晶格常数和化学势的依赖关系的的双折射。我们发现，当Rashba SOI很小时，振荡幅度线性增加，当Rashba SOI与跳跃积分相当时，振荡幅度达到最大值，当Rashba SOI很大时，振荡幅度减小。的符号的变化不仅取决于Rashba SOI的符号，而且还取决于晶格常数和重金属的化学势。所获得的实验结果的影响进行了讨论。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photo-induced Doping in Graphene/Boron Nitride Heterostructures
分层材料堆叠的设计，其中相邻层通过范德华力相互作用[1]，使得具有不同电学，光学和机械特性的各种二维晶体的组合成为可能，并出现了新的物理现象和器件功能[2-8]。在这里，我们报告光诱导掺杂的范德华异质结构（VDH）的石墨烯和氮化硼层组成。它使得能够用可见光灵活且可重复地写入和擦除石墨烯中的电荷掺杂。我们证明了这种光诱导掺杂保持了石墨烯-氮化硼（G/BN）异质结构的高载流子迁移率，这类似于半导体异质结中使用的调制掺杂技术，并且可以用于产生空间变化的掺杂分布，例如pn结。我们发现，这种光致掺杂产生从微观耦合的光和电响应的G/BN异质结构，其中包括在氮化硼中的缺陷跃迁的光激发，在石墨烯中的电输运，和氮化硼和石墨烯之间的电荷转移。
2014-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band Renormalization in a Metal-Organic Framework/Au(111) Triple-Lattice Heterostructure
Fudan University（复旦大学）；Westlake University（西湖大学）；Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Central South University（中南大学）；Shanghai Synchrotron Radiation Facility, Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源）
研究揭示了金属有机框架/Au(111)异质结构中电子能带的renormalization机制，通过原子尺度分析阐明了界面耦合机制，为电子和能源存储器件发展提供新见解。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absorption of Terahertz Radiation in Ge/Si(001) Heterostructures with Quantum Dots
在室温下，首次测量了锗-硅异质结构中Ge原子簇（量子点）阵列在0.3 - 1.2THz频率范围内的动态电导率和辐射吸收系数的太赫兹谱。已经发现，由于锗量子点的存在，异质结构中的有效动态电导率和有效辐射吸收系数远大于体Ge单晶和没有量子点阵列的Ge/Si（001）的相应量。讨论了量子点阵列中吸收增加的可能微观机制。
2011-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Phase Segregation Dynamics in Mixed-Halide Perovskites Revealed by Plunge-Freeze Cryogenic Electron Microscopy
本研究利用 plunge-freeze 冷冻电镜可视化 CsPb(Br,I) 薄膜中光照诱导的相分离动力学，揭示碘迁移、应变累积及晶粒内异质性，为混合卤化物钙钛矿光稳定性提供新见解。
2024-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spatiotemporal dynamics of moiré excitons in van der Waals heterostructures
Philipps University of Marburg（马尔堡菲利普大学）
针对过渡金属硫族化合物异质结中莫尔势对激子动力学的影响，开发了预测性的多体模型，揭示了平带通过瓶颈效应和热占据动力学增强激子传播的反直觉机制，并实现了通过扭转角调控激子输运。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Excitonic thermalization bottleneck in twisted TMD heterostructures
Philipps University of Marburg（马尔堡菲利普斯大学）
基于微观多粒子方法，研究了MoSe2-WSe2异质结构中声子驱动的非平衡莫尔激子弛豫级联，揭示了低扭转角下平带结构中的声子瓶颈阻碍激子完全热化到最低态，解释了激发态莫尔激子增强的发射强度。
2024-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-exciton interaction in transition metal dichalcogenide monolayers and van der Waals heterostructures
由于强库仑相互作用，激子在2D材料中主导激发动力学。虽然电子之间的库仑散射已经得到了很好的研究，但激子的相互作用更具挑战性，仍有待探索。激子作为由电子和空穴组成的中性复合玻色子，表现出非平凡的散射动力学。本文研究了过渡金属二硫族化合物及相关的范德华异质结中的微观基础激子-激子相互作用。我们表明，有效的散射的关键标准是一个大的电子/空穴质量不对称引起的内部电荷的不均匀性的激子，并强调其cobosonic子结构。此外，交换和直接激子-激子相互作用都通过增强激子玻尔半径来增强。我们还预测了一个意想不到的温度依赖性，通常与声子驱动的散射，我们揭示了一个数量级更强的相互作用的层间激子由于其永久的偶极矩。所发展的方法可以推广到任意材料系统，并将有助于研究强关联激子系统，如莫尔超晶格。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial spintronic THz emission
本文利用飞秒激光激发自旋电子学异质结构产生太赫兹辐射，定量研究铁磁/重金属界面的自旋-电荷转换，并在NiFe/Ru界面实现约为Pt强度27%的界面转换效率，证明界面工程对超快自旋电子学器件的重要性。
2023-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Atomically Thin Metal-Dielectric Heterostructures by Atomic Layer Deposition
异质结构在过去几年中越来越受到关注，以实现各种光电和光子应用。在这项工作中，原子级薄界面的Ir/Al 2 O3异质结构兼容的微光电技术的报告。通过光谱和显微技术（XRR、XPS、HRTEM、椭圆偏振光谱法和UV/VIS/NIR分光光度法）测定了它们的结构和光学性质。XRR和HRTEM分析揭示了Ir在原子尺度异质结构中的逐层生长机制，这不同于金属在衬底上典型的岛状生长。此外，XPS研究表明，在较低的Ir浓度下，在界面处形成Ir-O-Al键合，与纳米颗粒核-壳结构形成相反。精确地调整组分的比例确保了色散曲线的控制以及从有效介电异质结构到金属异质结构的过渡。的Ir涂层厚度的变化范围从几个纳米到约7 nm的异质结构中的膜。在含有约2-4 nm的单个Ir涂层厚度的结构中已经观察到该转变。在此之后，通过精确地改变这种异质结构的组成，显示具有可调介电常数的ε-近零超材料。总体而言，Ir/Al 2 O3异质结构的金属-电介质界面的结构和光学特性的全面研究表明，可用于光学系统设计的材料组合的扩展。
2022-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Visualization of Local Conductance in MoS2/WSe2 Heterostructure Transistors
范德华（vdW）材料的垂直堆叠为二维（2D）系统的研究引入了一个新的自由度。层间耦合强烈地影响异质结构的能带结构，从而产生可用于电子和光电子应用的新颖性质。基于微波显微镜的研究，我们报告的定量电成像门控二硫化钼（MoS2）/二硒化钨（WSe2）异质结构器件，表现出有趣的反双极效应的传输特性。有趣的是，在具有显著源极-漏极电流的区域中，n型MoS2中的电子和p型WSe2段中的空穴几乎平衡，而异质结构区域耗尽了移动电荷。该配置类似于p-i-n二极管，其中注入的载流子在复合电流中占主导地位。局域电导的空间演化可以归因于横向能带弯曲和沿MoS2-异质结构-WSe2线形成耗尽区。我们的工作生动地展示了新的输运行为的微观起源，这是重要的vdW异质结研究的充满活力的领域。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Rotational symmetry breaking and partial Majorana corner states in a high-Tc superconductor based heterostructure
应用微观模型，从理论上研究了高温超导体附近二维拓扑绝缘体（TI）的准粒子激发。在动量空间中，TI层中的邻近诱导配对项同时包含了单重态和三重态通道，导致了能带和准粒子谱的C4旋转对称破缺。对于圆柱几何形状，零能量边缘态可能出现，但它们局限于上边界。对于具有开放边界的有限尺寸系统，在上边界处的零能态消失，而在两个下角处出现Majorana束缚态。通过对有序序参量和反常格林函数的研究，可以更好地理解这些结果。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
CVD Grown Hybrid MoSe$_2$-WSe$_2$ Lateral/Vertical Heterostructures with Strong Interlayer Exciton Emission
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Technical University Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Ulm University（乌尔姆大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本文通过CVD法合成MoSe₂-WSe₂异质结构，展示其强层间激子发射特性，为二维量子材料的基础研究和应用提供新途径。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Materials considerations for forming the topological insulator phase in InAs/GaSb heterostructures
在一个理想的InAs/GaSb双层适当尺寸的面内电子和空穴带重叠和杂交，和拓扑非平凡的，或量子自旋霍尔（QSH）绝缘体，相预测存在。然而，面内色散的潜在景观受到源自材料缺陷的微观扰动。在这项工作中，无序对InAs/GaSb双层膜的电子结构的影响进行了研究的温度和磁场的双栅异质结的电阻的依赖性通过反转到正常的间隙制度的栅极调谐。在倒置（预测拓扑）制度的传导是定性类似的行为在一个无序的二维系统。估计了带电杂质和界面粗糙度对拓扑保护边缘态和绝缘体形成的影响。潜在景观中的无序的实验证据和估计表明，最先进的膜中的潜在波动足够强，使得预测的拓扑绝缘体（TI）制度中的传导由辛金属相而不是TI相主导。的影响是，未来的努力必须解决在这个系统中的障碍和重点必须放在减少这些异质结构的缺陷和障碍，如果要实现TI制度。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Very strong light-matter coupling in patterned GaAs heterostructures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；CNR Nanotec, Institute of Nanotechnology（意大利国家研究委员会纳米技术研究所）；Monash University（莫纳什大学）
利用图案化GaAs/AlGaAs波导，在有限磁场下实现重空穴和轻空穴激子杂化，并通过全微观理论揭示量子阱宽度对极化子中物质波函数光致杂化的调控作用。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Superconductivity in Metal/Quantum-Spin-Ice Heterostructures
Anderson在1987年提出的通过从量子自旋液体（QSL）开始并用载流子掺杂它来实现超导性的原始提议尚未实现。在这里，我们提出了一种替代策略：使用QSL作为衬底异质结生长的金属薄膜设计异国情调的超导体。通过空间分离超导性的两个关键成分，即，载流子（金属）和配对相互作用（QSL），所提出的设置自然降落在参数制度有利于控制理论预测。此外，所提出的设置允许我们“定制”电子-电子相互作用印在金属层上。我们选择的QSL材料是量子自旋冰，以其对自旋挫败的新兴规范场描述而闻名。假设金属层形成各向同性的单个费米口袋，我们预测，出射规范场和金属层的电子之间的耦合将驱动拓扑奇宇称配对。我们进一步提出的指导原则，用于实现合适的异质结构，使用从头计算和描述的能带结构，我们预测的情况下，Y $_2$锡$_{2-x}$锑$_x$ O $_7$生长在（111）表面的Pr $_2$ Zr $_2$ O $_7$。利用这些微观信息，我们预测拓扑奇宇称超导在几开尔文在这种异质结构，这是可比的$T_c$的唯一其他确认的奇宇称超导体Sr $_2$ RuO $_4$。
2016-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Imaging field-tuned quantum Hall broken-symmetry orders and quantum Hall conducting channel in charge-neutral graphene WSe2 heterostructure
石墨烯中的第零朗道能级（0 LL）已经成为一个平带平台，通过简单地调整磁场的强度和/或方向，可以以前所未有的控制探索不同的多体相。当石墨烯中的OLL被半填充时，预测在高磁场中实现具有不同晶格尺度破缺级的丰富的量子霍尔铁磁（QHFM）相1 - 8，13 -16。在这里，我们报告了一个场调谐的连续量子相变的不同谷排序QHFM的电荷中性石墨烯绝缘二硒化钨（WSe 2）。在半充满的0 LL中，反常的依赖于场的能隙清楚地揭示了相变。通过对相变过程中电子波函数的原子分辨率成像，我们观察到了场调谐的连续变化的谷极化和谷反转的微观特征，这是出乎意料的，超出了目前的理论预测。此外，拓扑量子霍尔导电沟道的石墨烯直接成像时，衬底（WSe 2）引入带弯曲的OLL。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
