Pressure-induced superconductivity in the van der Waals semiconductor violet phosphorus
本文报道了紫磷在约2.75 GPa起出现的压力诱导超导电性，并建立了其温度-压力超导相图，发现其Tc在不同结构相中呈现约7 K和10 K两个平台，展示了紫磷可调谐的电子性质。
2023-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Phase diagram of CeRuPO under pressure investigated by $^{31}$P-NMR - Comparison between CeRuPO under pressure and the Ce(Ru$_{1-x}$Fe$_{x}$)PO system -
我们已经进行了$^{31}$ P-NMR测量单晶CeRuPO在压力下，以了解磁性随压力的变化。$H \perp c$和$H \parallel c$在2.15GPa下的NMR谱在有序温度以下分裂，这是磁基态从环境压力下的铁磁（FM）态到压力下的反铁磁（AFM）态变化的微观证据。NMR谱分析表明，AFM态的磁结构是以AFM矩$m_{\rm AFM} \perp c$为轴的条纹型AFM态，并随磁场垂直于$c$轴发生变化。此外，在自旋和$k$空间的磁关联的维数估计。我们揭示了CeRuPO中的三维磁关联对压力是鲁棒的，这与Ce（Ru $_{1-x}$ Fe $_{x}$）PO中Fe替代对沿$c$ -轴的磁关联的抑制是完全不同的。
2014-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coexistence of pressure-induced structural phases in bulk black phosphorus: a combined x-ray diffraction and Raman study up to 18 GPa
本文报道了用同步辐射X射线衍射和拉曼光谱研究了压力在12.2 GPa和18.2 GPa下引起的块状黑磷的结构相变。最近，黑磷由于其独特的性质引起了人们的广泛关注，但在体相体系中，一些基本问题仍然是开放的。关于存在的拉曼光谱高于10 GPa，这不应该被观察到在一个元素简单的立方系统，我们提出了一个新的解释归因于一个关键的作用，在拉曼实验中发生的非流体静力学条件。最后，拉曼和XRD数据的综合分析使我们能够获得定量信息的存在和不同的结构相之间的共存程度从~5至~15 GPa。这一信息可以有一个重要的作用，在理论研究的压力引起的结构和电子相变的黑磷。
2018-10-13 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure polymeric nitrogen allotrope with the black phosphorus structure
多氮相的研究对于基础科学和新型高能量密度材料的设计具有重要意义。在金刚石对顶砧单元中，在140 GPa下激光加热纯氮导致具有黑磷结构的聚合氮同素异形体bp-N的合成。利用同步辐射单晶X射线衍射原位鉴定了该结构，并通过拉曼光谱和密度泛函理论计算进一步研究。bp-N的发现使氮与较重的氮族元素一致，解决了关于聚合氮相的不一致性，并提供了对极端密度下多氮排列的见解。
2020-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Cluster Fragments in Amorphous Phosphorus and their Evolution under Pressure
无定形磷（a-P）由于其复杂的原子结构而长期吸引人们的兴趣，并且最近作为电池的阳极材料。然而，在原子水平上准确描述和理解a-P仍然是一个挑战。在这里，我们表明，大规模的分子动力学模拟，使基于机器学习（ML）的原子间磷势，可以提供新的见解的原子结构的a-P和这种结构如何在压力下变化。这样得到的结构模型包含丰富的五元环，以及更复杂的七和八个原子簇。在模拟的第一个尖锐的衍射峰在压缩和解压过程中的变化表明在恢复中程秩序的滞后。对星团碎片、大环和空洞的分析表明，中等压力（高达约5 GPa）不会破坏星团的连通性，但较高的压力会破坏。我们的工作为a-P的结构和性质的进一步计算研究提供了一个起点，更一般地说，它阐明了ML驱动的建模如何加速对无序功能材料的理解。
2021-09-20 cond-mat.mtrl-sci
$\textit{Ab initio}$ study of phosphorus anodes for lithium and sodium-ion batteries
磷最近在锂和钠离子电池的高容量和高倍率阳极的背景下受到关注。在这里，我们提出了第一原理结构预测研究结合NMR计算，使我们深入了解其锂化/钠化过程。我们报告了各种新的相位AIRSS和原子物种交换方法发现的相位。特别令人感兴趣的是，发现稳定的Na $_5$ P $_4$ -C2/m结构和局部稳定的结构小于10 meV/f. u。从凸包，如Li $_4$ P $_3$ -P2 $_1$ 2 $_1$ 2 $_1$、NaP $_5$ -Pnma和Na $_4$ P $_3$ -Cmcm。用第一性原理声子计算方法研究了Na $_5$ P $_4$ -C2/m和Li $_4$ P $_3$ -P2 $_1$ 2 $_1$ 2 $_1$的力学稳定性.我们已经计算出的平均电压表明，黑磷（BP）可以被认为是一个安全的锂离子电池阳极，由于其高锂插入电压，1.5 V，此外，BP表现出相对较低的理论体积膨胀相比，其他嵌入阳极，216\%（$ΔV/V$）。我们确定，在计算的屏蔽的特定范围可以与特定的离子排列，结果在解释NMR光谱实验中发挥了重要作用。由于磷化锂被发现是绝缘的，即使在高锂浓度下，我们表明，Li-P掺杂相与铝具有费米能级的电子状态，这表明使用铝作为掺杂剂可以提高P阳极的电化学性能。
2015-10-12 cond-mat.mtrl-sci
High-Pressure Synthesis of a Massive and Non-Symmorphic Dirac Semimetal Candidate MoP$_4$
采用高压技术成功地合成了具有黑磷衍生结构的MoP $_4$单晶和多晶样品。多晶样品在低温下表现出大的正磁阻和小的负塞贝克系数，反映了具有高迁移率电子的半金属性质。与输运性质一致，能带结构计算揭示了半金属态，存在两种类型的狄拉克节点略低于费米能级。沿$Γ$ -X方向垂直于磷层的狄拉克节点在存在自旋轨道耦合（SOC）的情况下是有间隙的，而Z点处的带交叉由于非对称对称性而不受SOC的影响。这项工作表明了磷基层状Zintl化合物的拓扑半金属候选人允许化学能带工程的巨大潜力。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-induced superconductivity in LaP2 with graphenelike phosphorus layer
本研究合成LaP₂多晶，发现其在约30 GPa时出现压力诱导超导性，Tc随压力升至78 GPa时达7.8 K，结构转变为P6/mmm相并含类石墨烯磷层，第一性原理计算佐证其稳定性，助力理解高压相图及过渡金属磷化物独特结构研究。
2025-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Anomalous Quantum Transport Properties in Semimetallic Black Phosphorus
本文研究了黑磷单晶在常压和静水压力下的磁电阻效应。在压力低于0.71 GPa的半导体状态下，磁电阻显示出周期性振荡，这可以归因于高迁移率半导体的特征磁-声子共振。在1.64 GPa以上的金属态，横向和纵向磁电阻都表现出钛的增加，并表现出叠加的Shubnikov-de Haas振荡。所观察到的小费米表面，高迁移率和轻的有效质量的载体在半金属黑磷中的铋和石墨的代表性元素半金属。
2015-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Layer-dependent pressure effect on electronic structures of 2D black phosphorus
采用红外光谱法，系统研究了压力对层数为2 ~ 13层的少层黑磷（BP）电子结构的影响。我们发现，压力引起的光学跃迁的位移具有很强的层依赖性。与在~1.8 GPa下经历半导体到半金属转变的体对应物形成鲜明对比，2L的带隙随着压力的增加而增加，直到超过2 GPa。同时，对于具有给定层数的样品，对于具有不同指数的转变，压力引起的移位也不同。通过紧束缚模型结合Morse势的层间耦合，这种层和过渡指数依赖的压力效应可以充分考虑。我们的研究为二维BP的多功能范德瓦尔斯工程铺平了道路。
2021-10-29 cond-mat.mes-hall 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
Pressure Tuned 2D Superconductivity in Black Phosphorus
研究通过高压调控层状黑磷，发现5.0 GPa以上出现超导，并利用角度依赖的上临界场揭示A7相的二维超导特征及其与弱化畸变层间耦合的关联。
2023-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetic structure in square cupola compound Ba(TiO)Cu$_4$(PO$_4$)$_4$: a $^{31}$P NMR Study
本文用~（31）P核磁共振技术研究了具有四方晶系结构的反铁磁四方形化合物Ba（TiO）Cu $_4$（PO $_4$）$_4$的磁结构。磁超精细位移K在Néel温度T $_N$ = 9.5 K处显示出明显的分裂，其中当外部磁场沿c轴取向时，共振分裂成两条线，当磁场沿a轴取向时，共振分裂成四条线。在顺磁区，K（T）遵循磁化率$χ(T)$的温度依赖性。从K与$χ$的关系图中，我们确定了磁场沿a和c方向的近各向同性超精细场值Ha_hf = 765 mT/ $μ_B$和Hc_hf = 740 mT/ $μ_B$。从单晶在外磁场中的旋转，我们确定了八个不同的取向的K张量在顺磁区。在T = 6 K的反铁磁态中，我们发现磷原子的局域场主要是由铜原子的偶极场引起的。在这里，单晶的旋转显示了局部场Bint = 35.6 mT的八个不同取向。取向对应于假设先前描述的磁矩$\varGamma_3(1)$的磁四极配置的磷处的偶极场的计算[Nat. Commun. 7，13039（2016）; Phys.Rev.B96，214436（2017）]。
2019-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Emergent Dirac carriers across a pressure-induced Lifshitz transition in black phosphorus
关联系统如铜酸盐或磷属元素化物高温超导体的相图的特征在于在外部参数连续变化的情况下费米面的拓扑变化，即所谓的Lifshitz转变。然而，大量的低温不稳定性和多个能量尺度的相互作用使这一现象的研究变得复杂。在这里，我们首先确定在一个干净的元素系统，黑磷的压力引起的Lifshitz转变的光学签名。通过施加1.5 GPa以上的外部压力，我们观察到的德鲁德等离子体频率的压力依赖性的变化，由于无质量狄拉克费米子的外观。在较高的压力下，两个结构相变的光学签名也被确定。我们的研究结果表明，在固态系统中的Lifshitz转变的关键指纹，并在结构相变的情况下，是由于费米表面拓扑结构的变化的Drude等离子体频率的不连续性。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dehydrogenation through the pressure-induced polymerization processes of phosphine
通过Raman、IR和X射线衍射（XRD）测量以及理论计算，研究了PH 3在高压下的超导转变和负责任的化学计量。发现PH 3在8 GPa左右是稳定的，然后在室温和25 GPa的压力下通过两个二聚过程开始分解。两个得到的磷的水合物，P2 H4和P4 H6，实验验证，并可以恢复到环境压力。在超过35 GPa的进一步压缩下，P4 H6直接分解成元素磷。P_4H_6在100和200 GPa下的超导转变温度分别为13和67 K，与文献报道的结果一致，表明P_4H_6可能是高压下超导的原因。我们的结果清楚地表明，P_2H_4和P_4H_6只是PH_3和元素磷之间稳定的P-H化合物，揭示了超导机制。
2017-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Topological Node-Line Semimetal in Compressed Black Phosphorus
基于第一性原理计算和紧束缚模型分析，提出了在不考虑自旋轨道耦合（SOC）的情况下，黑磷（BP）在高压下可以形成三维拓扑节点线半金属态.在费米能级附近的第一布里渊区（BZ）中存在一条闭合的拓扑节线，它受到时间反转和空间反转对称性以及压力驱动的能带反转共存的保护。在Bear（100）表面上获得了鼓面状的表面态。由于磷原子的本征SOC较弱，在SOC存在时，沿节线打开小于10 meV的带隙，并且表面态几乎不受SOC的影响。
2015-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First Principles NMR Study of Fluorapatite under Pressure
核磁共振是探测材料局部性质的一种新技术。在此，我们提出了使用GIPAW方法[Pickard和Mauri，2001]的氟磷灰石（FAp）NMR参数的密度泛函理论（DFT）\textit{ab initio}计算结果，FAp是一种属于磷灰石家族的正磷酸钙矿物。了解压力对磷灰石的局部影响是特别相关的，因为它们在许多固态和生物医学应用中起着重要作用。磷灰石是一种开放的结构，它可以经历复杂的各向异性变形，核磁共振的响应可以解释所施加的压力引起的微观变化。计算的NMR参数与实验数据吻合较好。在流体静压（从-5到+100千巴）下材料行为的结构评估表明磷灰石通道直径的收缩，以及NMR屏蔽和压力之间的强相关性，证明了该技术对核周围化学环境中甚至很小的变化的敏感性。这种理论方法允许探索构成材料的所有不同核，从而在解释实验结果方面提供非常有用的指导，对于更具挑战性的核例如$^{43}$ Ca和$^{17}$ O特别有价值。
2012-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Melting curve of black phosphorus: evidence for a solid-liquid-liquid triple point
本文利用同步辐射X射线衍射和基于黑磷各向异性P-T响应的原位计量方法，精确测定了黑磷的熔化曲线，证实并定位了固-液-液三相点，并揭示了低压区液-固转变的不可逆性。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Realized Stable BP-N at Ambient Pressure by Phosphorus Doping
本文通过第一性原理模拟发现磷原子掺杂可显著降低黑磷氮的合成压力并使其在常压下稳定，12.5%掺杂构型可实现8.07 kJ/g的能量密度，约为TNT的两倍。
2024-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Unified understanding to the rich electronic-structure evolutions of 2D black phosphorus under pressure
本文提出以层间准键合与层内化学键合的竞争及四能级相互作用模型，统一解释少层黑磷在压力下带隙非单调变化等电子结构演化。
2024-03-02 cond-mat.mtrl-sci
muT2-NMR: Micro-Scale Correlation Relaxometry for in-situ High-Pressure Nuclear Magnetic Resonance
Shanghai Key Laboratory MFree, Institute for Shanghai Advanced Research in Physical Sciences（上海先进物理科学研究院）；Center for High-Pressure Science and Technology Advance Research（高压科学与技术前沿研究中心）；School of Earth and Space Sciences, Peking University（北京大学地球与空间科学学院）
muT2-NMR通过时间域弛豫度量法实现对高压下分子固体中单个分子亚单元的高分辨观测，推动了高压NMR技术的发展。
2026-01-07 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Anisotropic thermo-mechanical response of layered hexagonal boron nitride and black phosphorus: application as a simultaneous pressure and temperature sensor
本研究利用原位高温高压同步辐射X射线衍射精确测量hBN与bP沿晶轴的热膨胀和压缩率，并基于bP的各向异性提出其可作为0–5 GPa、298–1700 K范围内的温压同测传感器。
2023-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elemental Phosphorus: structural and superconducting phase diagram under pressure
通过在压力高达170 GPa下的电阻率测量和高达350 GPa下的全$ab-initio$晶体结构和超导性计算，研究了磷（P）的压力诱导超导性和结构相变。30多年前，人们就报道了低压下两种不同的超导转变温度（T $_{c}$）与压力（$P$）的关系，这是我们第一次能够重现它们，并根据黑磷的化学亚稳相设计出一致的解释。我们的实验和理论结果形成了一个单一的，一致的图片，不仅提供了一个清晰的理解元素P在压力下，但也揭示了长期存在的和未解决的$anomalous$超导趋势。此外，在更高的压力下，我们预测了一个类似的情况下，多个亚稳结构共存超出其化学稳定性范围。在240 GPa以上的压力下实验上可获得的P的亚稳相应表现出高达15 K的T $_{c}$，即比基态晶体结构的预测值大三倍。我们观察到，所有的亚稳结构系统地表现出更大的转变温度比基态的，这表明亚稳相的探索是一个很有前途的路线，以设计具有改进的超导性能的材料。
2017-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological Phase Transition and Chiral-Anomaly Driven Negative Magneto-Resistance in Bulk Black Phosphorus
本文报道了非化合物能带半导体黑磷（BP）在静水压力下，在垂直和平行于电流I方向上施加16特斯拉的磁场B时的各向异性磁输运测量结果。在低磁场下，BP经历了从能带半导体到零能隙Dirac半金属态的拓扑Lifshitz转变，表现为弱定域-弱反定域转变，并出现了非平凡的Berry相.在过渡区，我们观察到一个压力依赖的负MR只有在B//I配置。这种负的纵向MR归因于存在弱反定位校正时的Adler-Bell-Jackiw异常（拓扑E $\cdot$ B项）。
2016-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Hexagonal to Monoclinic Phase Transition in Dense Hydrogen Phase III Detected by High-Pressure NMR
本研究通过原位高压高分辨率NMR实验，在181-208 GPa下检测到致密氢III相从六方P6122到单斜C2/c的相转变，验证了理论预测并强调了计算与光谱结合的重要性。
2024-07-28 cond-mat.mtrl-sci
$^{13}$C NMR Study on Zero-Gap State in the Organic Conductor $θ$-(BEDT-TTF)$_{2}$I$_{3}$ under Pressure
我们提出了我们的$^{13}$ C NMR研究的准二维有机导体$θ$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_{3}$在压力下，这是建议由输运测量零间隙导体的结果。我们发现NMR自旋位移与$T$成正比，自旋-晶格弛豫速率遵循幂律$T^α$（$α=3 \sim 4$），其中$T$是温度。这种行为与锥状能带色散一致，并为本材料在压力下实现零能隙态提供了微观证据。
2010-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of van der Waals interactions on the structural and elastic properties of black phosphorus
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了正交黑磷的结构和弹性性质。的结构参数已被计算使用局域密度近似（LDA），广义梯度近似（GGA），并与几个色散校正，包括范德华相互作用。与实验结果相比，色散修正改善了LDA和GGA的晶格参数。计算再现压力下的实验趋势，并表明范德华相互作用是最重要的结晶b轴，在这个意义上说，他们有最大的影响磷层之间的键合。弹性常数的计算，并发现与实验值吻合良好。计算出的C $_{22}$弹性常数显著大于C $_{11}$和C $_{33}$参数，这意味着黑磷沿a轴比沿b轴和c轴对应变更硬。由计算的弹性常数，得到了材料的体积模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比等力学性质。计算得到的喇曼激活光学声子频率及其压力变化与实验结果吻合得很好。
2012-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Pressure induced Hydrogen-Hydrogen interaction in metallic FeH revealed by NMR
氢在金属氧化物中的行为是理解其电子性质的关键。到目前为止，还没有实验方法来访问这些属性超过100 GPa，高Tc超导出现。在这里，我们提出了一个1H-NMR研究立方FeH高达200 GPa。我们观察到64和110 GPa之间的理想金属行为，这表明压力诱导的H-H相互作用的明显偏差。伴随的从头计算支持这一解释，因为它们揭示了电子密度的插入子晶格的形成，这增强了氢对费米能级的电子态密度的贡献。这项研究表明，压力诱导的H-H相互作用可以发生在金属超导体在更低的压缩和更大的H-H距离比以前认为，并刺激在寻找新的高温超导体的替代途径。
2019-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Topological analysis of chemical bonding in the layered FePSe3 upon pressure-induced phase transitions
从理论上研究了层状铁磷三硒化物（FePSe 3）的两个压力诱导相变。基于周期线性原子轨道组合（LCAO）方法和混合Hartree-Fock-DFT B3 LYP泛函的第一性原理计算结果，对FePSe 3中的化学键进行了拓扑分析.第一次相变发生在6 GPa附近，对称性从R-3转变为C2/m，而第二次相变发生在13 GPa附近，对称性从C2/m转变为P-31 m。我们发现，在约13 GPa的带隙的崩溃发生由于在压力下沿c轴方向的磷或硒原子的相对位移引起的FePSe 3的电子结构的变化。电子密度及其Laplacian的拓扑分析结果表明，压力不仅改变了原子间的距离，而且改变了层内和层间磷原子之间的键性质。两种非金属FePSe 3相均不存在层间P-P相互作用，而SMT后，层内P-P相互作用减弱，出现层间P-P相互作用。
2020-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Space efficient opposed-anvil high-pressure cell and its application to optical and NMR measurements up to 9 GPa
我们开发了一种新型的对砧式高压电池，大大提高了空间效率。钳位电池和垫片采用非磁性镍铬铝合金制成。非磁性碳化钨（NMWC）用于砧座。尺寸为29 mm \times 41 mm的组装电池能够在7 mm 3的相对较大体积上产生高达9 GPa的压力。我们的细胞是特别适合于那些需要大的样本空间，以实现良好的信噪比的实验，如核磁共振（NMR）实验。采用氩气作为传压介质，以获得良好的流体静力性。通过透明碳硅石（6 H-SiC）窗口测量来自红宝石的荧光来原位校准压力。我们测量了Cu_2O的~（63）Cu核四极共振（NQR）频率、金属锡的面内Knight位移和铂的Knight位移随压力和温度的变化。这些量可以被用作可靠的压力计，以确定在NMR/NQR实验中的原位压力值高达9 GPa。
2009-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High-Pressure Synthesis and Characterization of $β$-GeSe - A Semiconductor with Six-Rings in an Uncommon Boat Conformation
二维材料在开发新器件方面具有巨大的潜力。在这里，我们报告的电子和结构性质的$β$ -GeSe，以前未报道的多晶型的GeSe，具有独特的晶体结构，显示出强大的二维结构特征。$β$ -GeSe是在高压和高温下制备的，在环境条件下稳定。我们比较它的结构和电子亲属$α$ -GeSe和黑磷。GeSe的$β$形式显示其Ge-Se六环的船形构象，而先前已知的$α$形式和黑磷显示其六环的更常见的椅形构象。电子结构计算表明，$β$是一种半导体，其体带隙约为$Δ~\approx$ 0.5 eV，单层形式的$Δ~\approx$约为$Δ~\approx$ 0.9 eV.这些值落在$α$ -GeSe和黑磷的值之间，使得$β$ -GeSe成为未来应用的有希望的候选物。我们的$β$晶体的面内测量的电阻率在$ρ\approx$ 1 $Ω$ cm的数量级上，同时基本上与温度无关.
2017-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Origin of pressure-induced insulator-to-metal transition in the van der Waals compound FePS3 from first-principles calculations
采用第一性原理计算，采用周期线性组合原子轨道方法和混合Hartree-Fock-DFT B3 LYP泛函，研究了范德华化合物硫代磷酸铁（FePS 3）的压致绝缘体-金属相变（IMT）.我们的计算正确地再现IMT在~15 GPa，这是伴随着减少的晶胞体积和vdW间隙。通过对投影态密度的详细分析，我们发现磷原子的3 p态在导带底部有显著的贡献。结果，由于在压力下磷或硫原子沿c轴方向的相对位移引起的FePS 3的电子结构的变化，发生带隙的塌陷。
2020-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of crystalline nitrogen versus black phosphorus: A comparative first-principles study
结晶黑氮（BN）是最近由两个独立的研究小组在高压下合成的具有黑磷（BP）结构的氮的同素异形体[Ji等人，Sci. Adv. 6，eaba 9206（2020）; Laniel等人，物理修订版信函124，216001（2020）]。在这里，我们提出了一个系统的研究BN的电子和光学性质的重点与BP的比较。为此，我们使用国家的最先进的准粒子自洽$GW$的方法与顶点校正的电子和光学通道。尽管有许多相似之处，BN的性质被发现是相当不同的。与BP不同，BN具有更大的光学带隙（2.5对0.26 eV），使BN在可见光谱区透明，具有高度各向异性的光学响应。这种差异可以主要归因于BN中的介电屏蔽的显著降低，从而导致有效库仑相互作用的增强。尽管库仑相互作用相对较强，但这两种材料中激子的形成在很大程度上受到抑制。我们的弹性性能的分析表明BN的刚度非常高，与金刚石相当。
2022-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
NMR study of AgInTe$_2$ at normal and high pressure
本文利用$^{115}$In和$^{125}$Te NMR研究AgInTe$_2$在常压及高压下的局域结构与电子性质，揭示阳离子无序、四极相互作用突变及高压相变，并证实卸压后出现高度无序的亚稳态常压相。
2022-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of thin-film black phosphorus on a flexible substrate
我们报告了一种可扩展的方法来合成一个大面积（高达4毫米）的薄黑磷（BP）薄膜上的柔性基板。我们首先在柔性聚酯基底上沉积一层赤磷（RP）薄膜，然后在室温下在高压多砧室中将其转化为BP。拉曼光谱和透射电子显微镜测量证实了形成的纳米晶体BP薄膜的厚度约为40 nm。光学表征表明，在转换BP的带隙约为0.28 eV，在剥离的薄膜中测得的带隙类似。薄膜BP晶体管表现出约0.5 cm 2/Vs的场效应迁移率，这可能会进一步提高在高温下的转换过程的优化。我们的工作为将来大规模、高质量的薄膜黑磷的示范开辟了道路。
2015-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric response across the semiconductor-semimetal transition in black phosphorus
本研究通过压力调控黑磷实现半导体到半金属的转变，追踪塞贝克系数演化，利用珀尔帖电导率揭示本征热电响应，阐明载流子散射对塞贝克系数的关键作用。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic-field-induced electronic instability of Weyl-like fermions in compressed black phosphorus
本研究通过核磁共振与能带计算，发现在静水压下的黑磷中，平行于倒易空间节环的磁场会诱导Weyl-like费米子的电子不稳定性，并在约1.0 GPa下观测到反常自旋涨落达到最大，为探索强耦合Weyl-like费米子提供了材料平台。
2023-10-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Novel Ordered Phase in SrCu2(BO3)2 under High Pressure
本文报道了高压下准二维阻挫二聚体自旋系统SrCu_2（BO_3）_2的~（11）B NMR和磁化率测量结果。在2.4 GPa和7 T的磁场中，NMR谱线随温度的降低分为两步分裂。在T=30 K以下的逐渐分裂破坏了磁响应的四重对称性，随后在3.6 K以下进一步突然分裂。后者表明磁相变，这也是由在1.44 GPa的磁化率扭结标记。从磁超精细位移数据，我们得出结论，低T相有一个双重的单位晶胞包含两种类型的二聚体，一个在近单线态和其他有限的磁化下降到T=0。
2007-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Terahertz Saturable Absorption from Relativistic High-Temperature Thermodynamics in Black Phosphorus
研究黑磷沿armchair方向的非线性太赫兹电动力学，提出基于电子浴快速热化的热力学模型，发现相对论性有质量Dirac色散可解释其反常THz饱和吸收，为调控其他有质量Dirac材料的强THz非线性响应提供了策略。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Electron Correlations in the Quasi-Two-Dimensional Organic Conductor $θ$-(BEDT-TTF)$_{2}$I$_{3}$ investigated by $^{13}$C NMR
我们报告了一个$^{13}$ C-NMR研究的常压金属相的层状有机导体$θ$ -（BEDT-TTF）$_{2}$ I $_{3}$ [BEDT-TTF：bisethylenedithio-tetrathiafulvalene]，这是预期连接物理的相关电子和狄拉克电子压力。NMR谱的取向依赖性表明，从微观角度来看，晶胞中的所有BEDT-TTF分子都是等效的。该特征与BEDT-TTF亚晶格的正交对称性一致，并且还表明单斜$I_{3}$亚晶格（其应使晶胞中的三个分子不等效）实际上不会影响环境压力下导电BEDT-TTF层中的电子状态。不存在与大多数$θ$型BEDT-TTF盐相反的电荷分离特征。NMR奈特位移，$K$，和核自旋-晶格弛豫速率，$1/T_{1}$的分析表明，电子相关的程度，评价的Korringa比[ $\varpropto 1/(T_{1}TK^{2}$）]，是在一个中间的制度。然而，NMR弛豫速率$1/T_{1}$增强$\sim$ 200 K以上，这可能表明该系统进入量子临界制度的电荷顺序波动的理论建议。
2012-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Proton dynamics in high-pressure ice-VII from density functional theory
使用密度泛函理论为基础的方法，我们探讨了对称化和质子动力学的冰-VII，最近的高压NMR实验表明显着的质子动力学的压力范围内的$20-95$ GPa。我们直接采样的质子看到的潜力，并发现一个连续的过渡从双到单井字符的压力范围为2至130 GPa的质子动力学与NMR实验相一致。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci
New strategy for black phosphorus crystal growth through ternary clathrate
本文报道了一种新的合成方法，在较低的合成温度和压力下，通过三元包合物Sn $_{24}$ P $_{22-x}$ I $_8$生长大尺寸黑磷（Black-P）晶体。黑磷晶体在原来的固体包合物所在的位置原位生长，这表明化学气相矿化剂对黑磷的形成并不起关键作用。更详细的系统研究表明，三元笼形化合物Sn $_{24}$ P $_{22-x}$ I $_8$中的P空位对后续由磷蒸气合成Black-P具有重要作用，Black-P晶体的生长可能遵循汽-固-固（VSS）模型。在机械切割的薄片上，从霍尔测量获得的室温迁移率μ为约350 $cm^2/Vs$，其中可见明显的微裂纹。所获得的高迁移率值进一步表明通过该途径合成的Black-P晶体的高质量。
2017-12-04 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
Electronic origin of the incommensurate modulation in the structure of phosphorus IV
最近在压力范围为107-137 GPa的P-IV相的轻V族元素磷中发现了无公度调制结构。我们考虑配置的布里渊区和费米球内的近自由电子模型，以分析这些配置的晶体结构能量的重要性。对于具有基心正交结构的相P-IV，oC 2，我们考虑具有沿c轴的11倍超晶胞和等于3/11的调制波矢量的相称近似，其接近于实验观察到的值0.267。由于调制引起的原子位移导致卫星反射的出现，从而形成额外的布里渊区平面。这种结构的稳定性归因于由于布里渊区-费米表面相互作用而导致的电子能带结构能量的降低。
2009-11-12 cond-mat.mtrl-sci
NMR measurements of hyperpolarized 3He gas diffusion in high porosity silica aerogels
超极化3 He用于通过NMR非破坏性地探测定制和商业二氧化硅气凝胶（97%和98.5%多孔）的结构。在室温和非常低的磁场（2 mT）下，即使气体量很小，也能获得大的自旋回波信号。由外加场梯度引起的衰减是由于气体扩散和多孔介质对原子运动的限制的综合作用。氮气用作缓冲气体，以达到5 mbar至3.5 bar范围内的等效3 He压力。所观察到的压力依赖性表明气凝胶在长达数十微米的长度尺度上具有不均匀的结构。提出了平均自由程的宽唯象分布描述，并通过与数值计算的比较进行了定量讨论。所研究的气凝胶样品表现出不同的有效扩散特性，尽管可比的标称孔隙率。
2005-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Nuclear magnetic resonance at up to 10.1 Giga-Pascal pressure detects an electronic topological transition in aluminum metal
高灵敏度$^{27}$铝核磁共振（NMR）测量的铝金属的静水压力下高达10.1 GPa揭示了一个意想不到的负曲率的电子态密度的压力依赖性测量通过移位和弛豫，这违反了自由电子的行为。对铝的费米学的仔细分析表明，压力引起了电子拓扑跃迁（Lifshitz跃迁），这是测量到的态密度变化的原因。实验还揭示了四极相互作用导致的4.2GPa以上的NMR线宽的突然增加，这与金属的立方对称性不一致。
2012-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Topological Protected Dirac Cones in Compressed Bulk Black Phosphorus
使用k.p理论和第一性原理模拟，我们报告说，对黑磷施加中等压力（> 0.6 GPa）可以减小其带隙，并产生一维甚至二维（2D）狄拉克锥，使这种材料在新型非化合物拓扑绝缘体中脱颖而出。类似于拓扑绝缘体，这些二维狄拉克锥由两种竞争机制产生：独特的线性能带色散倾向于通过“伪自旋轨道”耦合打开带隙，而能带对称性要求保留材料的无带隙光谱。此外，这些独特的狄拉克锥是不需要时间反演对称性的体态，因此即使在存在表面或磁扰动的情况下，它们也是鲁棒的。最终，我们表明，我们的预测可以检测到材料的不寻常的朗道水平。
2015-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
In-situ High Pressure Nuclear Magnetic Resonance Crystallography
针对金刚石对顶砧中NMR实验线展宽限制局部结构研究的问题，开发了兆巴压力下的一维/二维同核去耦高分辨NMR技术，实现亚ppm级分辨率，可用于高压结构分析及极端条件研究。
2021-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polymer-based black phosphorus (bP) hybrid materials by in situ radical polymerization: an effective tool to exfoliate bP and stabilize bP nanoflakes
黑磷（bP）最近被研究用于下一代纳米电子多功能器件。然而，剥离的bP（bP纳米片）对水分和空气的固有不稳定性到目前为止已经掩盖了其实际实施。为了有助于填补这一空白，我们在这里报道了新的混合聚合物基材料的制备，其中bP纳米片表现出显着改善的稳定性。新材料已通过不同的合成途径制备，包括：i）常规液相剥离的bP（在DMSO中）与PMMA溶液的混合; ii）bP在聚合物溶液中的直接剥离; iii）在液体单体（甲基丙烯酸甲酯，MMA）中剥离bP之后的原位自由基聚合。这最后一种方法涉及的制备稳定的悬浮液的bPn-MMA的超声辅助液相剥离（LPE）的bP在MMA的存在下，然后通过自由基聚合。的混合动力车的特性进行了比较，以评估的bP的分散和有效性的bPn的界面相互作用的聚合物链，旨在其长期的环境稳定。当杂化材料通过原位聚合制备时，bPn的钝化结果特别有效。通过使用这种合成方法，即使具有分散梯度（聚集体的尺寸），纳米片也能保持其化学结构不被氧化（如拉曼和31 P-固态NMR研究所证明的），并且对空气和UV光暴露特别稳定。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intercalant-independent transition temperature in superconducting black phosphorus
黑磷（BP）的研究在过去几年中经历了一次复兴，在证明了少层BP具有高载流子迁移率和厚度依赖的带隙之后。很长一段时间以来，人们也知道大块BP在超过10 GPa的高压下是超导体。超导性是由于结构转变成另一种磷的同素异形体，并伴随着磷-金属的转变。尽管在文献中报道了几次尝试，但BP本身（也就是说，在其正常的正交形式下）无法实现超导性。本文介绍了几种碱金属（Li、K、Rb、Cs）和碱土金属Ca对BP的成功插层。发现所有的嵌入化合物都是超导的，表现出相同的（在我们的实验精度范围内）临界温度3.8 ± 0.1 K，并且在超导状态下具有几乎相同的特性。如此普遍的超导性，与化学成分无关，是非常罕见的。我们将其归因于重掺杂磷烯层的本征超导电性，而金属原子的夹层主要起着电荷库的作用。
2017-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Dirac-semimetal phase diagram of two-dimensional black phosphorus
黑磷（BP）是一种层状范德华材料，据报道具有对外部扰动敏感的带隙，并且当其带隙闭合时表现出Dirac半金属相。以前的研究集中在每个扰动的影响，缺乏一个统一的图片带隙关闭和狄拉克半金属相。在这里，使用赝自旋从滑移反射对称性，我们研究的电子结构的单层和双层BP和构建的Dirac半金属相的相图在有关的压力，应变，和电场的参数空间。我们发现BP层中的Dirac-半金属相在相图中是单连通的，表明无论间隙闭合机制如何，该相都是拓扑相同的。我们的研究结果可以推广到各向异性层状材料中的Dirac半金属相，并对寻找新的拓扑材料和器件具有指导作用。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport and Magnetic Studies on the Spin State Transition of Pr1-xCaxCoO3 up to High Pressure
在常压和高压下对（Pr_（1-y）R ′ y）_（1-x）AxCoO_3 {R ′ =（稀土元素和Y）; A=（Ca，Ba和Sr）}进行了输运和磁性测量、结构和NMR研究。随着温度T的降低，体系呈现出从近金属态到绝缘态的相变，其中Co ~（3+）的低自旋（LS）态突然稳定。当y=0时，我们绘制了不同外压p值下的T-x相图。结果表明，低温相的（T，x）区（在常压下，它仅限于x=0.5附近的一个很窄的区域）随着p的增加而扩大，这表明相变不是由于有序-无序型相变。对于转变的发生，Pr和Ca原子似乎都是必要的。讨论了Co ~（3+）离子周围的局域结构与Co ~（3+）离子的电子（或自旋）态之间的密切关系：CoO_6八面体的晶胞体积或体积越小，八面体的倾斜角越大，转变温度越高。还讨论了由A原子的掺杂引入的载流子的作用。通过对Pr_（1-x）Ca_xCoO_3的~（59）Co-NMR谱和磁化率数据的分析，粗略估计了Co ~（3+）和Co ~（4+）不同自旋态之间的能量分离。
2004-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-induced lattice instabilities and phonon softening in the orthorhombically distorted ferrimagnet Ni4Nb2O9
Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR)（高压科学与技术先进研究卓越创新中心）；Department of Geological Sciences, Jackson School of Geosciences, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校杰克逊地球科学学院地质科学系）；National Synchrotron Radiation Research Center（国家同步辐射研究中心）；High Pressure and Synchrotron Radiation Physics Division, Bhabha Atomic Research Centre（巴巴原子研究中心高压与同步辐射物理部）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Solid State Physics Division, Bhabha Atomic Research Centre（巴巴原子研究中心固体物理部）；Shanghai Key Laboratory MFree, Institute for Shanghai Advanced Research in Physical Sciences（上海物理科学研究院MFree上海市重点实验室）
研究发现压力诱导Ni4Nb2O9晶格不稳定性及声子软化，揭示了压力对自旋、轨道和晶格耦合的影响。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Nuclear Quantum Effects and Hydrogen Bond Symmetrisation in High Pressure Ice
氢键对称性在氢键系统中引发的压力诱导核量子效应（NQE）是一个长期已知的概念1，但在高压冰的实验证据仍然难以捉摸的传统方法2，3。理论工作预测水冰内质子的量子力学隧穿发生在30 GPa以上的压力和氢键对称化过渡超过60 GPa 4。在这里，我们使用1H-NMR的高压冰高达90 GPa，并证明，NQE管理的冰VII中的氢键质子的行为已经在显着低于以前预期的压力。一个明显的隧道模式被发现存在高达90 GPa的最高压力，以及到冰X的稳定性领域，其中NQE是不预期在一个完全对称的H-键网络。我们发现在20 GPa和75 GPa的NMR位移数据中有两个明显的转变，这归因于氢键（HB）的逐步对称化，分别为高势垒氢键（HBHB）到低势垒氢键（LBHB）和LBHB到对称氢键（SHB）。这些转变可能对高压冰和行星内部模型的物理性质产生重大影响。在这个化学简单的系统中观察到的NQE在很宽的压力范围内可能被证明是有用的，在设计新一代的电子器件利用质子隧穿。
2018-03-19 cond-mat.mtrl-sci
