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
Valley contrasting chiral phonons in monolayer hexagonal lattices
在单层六方晶格中，布里渊区出现两个不等价的谷。在反演对称破缺的情况下，我们发现了具有圆极化和离子磁矩谷的手征声子。在谷中心，有一个三重旋转对称性赋予声子一个量子化的赝角动量，其中包括自旋和轨道部分。从赝角动量守恒、晶体动量守恒和能量守恒出发，得到了电子与声子谷间散射的选择定则。验证了单层二硫化钼中的手征谷声子，并预测了其选择规则。由于谷对比声子Berry曲率，也可以检测到谷声子霍尔效应。谷区对比手性声子与声子圆极化、离子磁矩、声子赝角动量、谷区声子霍尔效应一起，将构成未来谷区电子学和声子学应用的基础。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Group Theory Analysis of Phonons in Monolayer Chromium Trihalides and Their Janus Structures
本文用群论方法对比研究了单层三卤化铬及其Janus结构Y $_3$ -$_2$ -X $_3$（X，Y = F，Cl，Br，I）中声子的对称性。我们首先将布里渊区中心（$Γ$）的所有声子分类到不可约表示中。在此基础上，预测了光学声子的红外和喇曼活动、喇曼张量以及R活动声子可能的偏振归属。在此基础上，我们澄清了单层CrI $_3$中光学模喇曼活性的差异。此外，我们还发现X $_3$ -Cr $_2$ -X $_3$的拉曼光谱和红外光谱是互斥的，而Janus Y $_3$ -Cr $_2$ -X $_3$的拉曼光谱和红外光谱是重合的.这种区别对于Janus Y $_3$ -Cr $_2$ -X $_3$单层与X $_3$ -Cr $_2$ -X $_3$单层的光谱鉴别是至关重要的。此外，我们还导出了F $_3$ -Cr $_2$ -I $_3$和I $_3$-Cr $_2$ -I $_3$单层的声子匹配本征函数和相应的本征矢量的图示，直观地说明了声子手征性和磁性的起源.最后，我们的分析表明，在Janus Y $_3$ -Cr $_2$ -X $_3$单层膜中可以观察到自旋-声子耦合、红外和拉曼活性声子的磁光效应以及声子手征性，甚至比X $_3$ -Cr $_2$ -X $_3$单层膜更容易观察到。我们的工作为Y $_3$ -Cr $_2$ -X $_3$单分子膜的实验表征提供了详细的指…
2022-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non collinear Magnetism and Phonon Dispersion Relation in Vacancy Induced Phosphorene Monolayer
采用基于rst原理的从头算方法研究了磷分子单分子膜的电子、磁性和线性声子色散行为。磷烯单层膜是一种半导体系统，其禁带宽度随尺寸变化。空位被用来研究单分子层体系的几何和物理行为。计算中包括了纯单层、空位诱导单层和空位诱导掺杂单层。通过优化算法很好地检查了掺杂剂浓度，以保持单层系统的稀磁半导体行为。态密度和分态密度表示系统中各个轨道的贡献。在空位态和掺杂空位态中观察到带闭合性质，表明了扰动相的闭合致密态和金属行为。计算中同时考虑了反铁磁有序和铁磁有序，得到了这两种有序对系统物理性质的影响。根据声子振动态密度和线性色散关系，通过具有线性色散关系的费米面映射了朗道能级分布。线性声子态密度的结果与电子态密度的结果一致。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Lower lattice thermal conductivity in SbAs than As or Sb monolayer: a first-principles study
VA族元素（As，Sb，Bi）单层半导体的声子输运在理论上得到了广泛的研究，其中Sb单层半导体（锑烯）的合成是近年来研究的热点。利用第一性原理计算和线性化的声子Boltzmann方程研究了SbAs单分子膜的声子输运。结果表明，SbAs单层的晶格热导率低于As和Sb单层，室温下对应的薄层热导率为28.8 $\mathrm{W K^{-1}}$.计算结果表明，SbAs单分子膜的群速度介于As和Sb单分子膜的群速度之间，但SbAs的声子寿命小于As和Sb单分子膜的声子寿命。因此，低的晶格热导率在SbAs单层归因于非常小的声子寿命。出乎意料的是，ZA支对总热导率的贡献很小，仅为2.4%，这与贡献很大的As和Sb单分子膜明显不同。这可以解释为非常小的声子寿命为ZA分支的SbAs单层。Sb原子向As原子的大量电荷转移导致了强极化的共价键，这与As或Sb单层膜不同。SbAs单层膜的强极化共价键可以诱导比As或Sb单层膜更强的声子非简谐性，导致更低的晶格热导率。结果表明，同位素散射对晶格热导率的影响很小，当特征长度小于30 nm时，晶格热导率可降低约47%.这些结果可能提供的观点，通过多元素的混合物调节晶格热导率的热管理和热电的应用，并激励进一步的实验努力，以合成单层SbAs。
2017-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Strong phonon anharmonicity and low thermal conductivity of monolayer tin oxides driven by lone-pair electrons
基于二维锡氧化物优异的电子和光电性能，采用第一性原理计算对单层SnO和SnO 2的热导率进行了系统的研究.单层SnO和SnO 2的室温热导率分别达到9.6 W/（mK）和98.8 W/（mK）。单层SnO的尺寸效应比单层SnO 2的要弱得多，这是由于单层SnO的热导率中存在尺寸相关成分和尺寸无关成分。二维锡氧化物的热导率之间的巨大差异可以归因于单层SnO的小的声子群速度和强的非谐强度。进一步的电子结构分析表明，Sn-5s孤对电子的存在是单层SnO小\k{appa}的关键因素。这些结果为基于2D锡氧化物的电子或热电器件中的热传输控制提供了指导。
2019-02-28 cond-mat.mtrl-sci
A comparative study of the thermoelectric performance of graphene-like BX (X= P, As, Sb) monolayers
采用第一性原理计算和玻尔兹曼理论研究了类石墨烯磷化硼（BP）、砷化硼（BAs）和锑化硼（BSb）单层的电子和声子输运性质.通过考虑声子-声子散射和电子-声子散射，我们证明了BAs和BSb单分子膜中强的键非谐性可以显著地抑制声子的弛豫时间，但几乎不影响电子的弛豫时间.因此，这两个系统表现出可比的功率因数与BP单层，但低得多的晶格热导率。因此，在优化的载流子浓度下，在BAs和BSb单层中可以实现高于3.0的最大ZT值。有趣的是，在BSb单层中沿着扶手椅方向观察到非常相似的p型和n型热电性能，这在具有可比效率的热电模块的制造中至关重要。
2019-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable chiral phonons in low-buckled group-IVA monolayers
利用第一性原理计算研究了低屈曲IVA单分子膜上手征声子的电响应。垂直电场在声子布里渊区的高对称性$\pm K$点处破坏声子模的简并，声子能隙的大小与电场的强度成正比. $\pm K$的带隙声子模具有相当大的声子圆极化和离散声子赝角动量的手征性。声子的手征性对场强的变化具有鲁棒性，而改变场的方向则相反。手征声子的电控制为手征声子的研究增加了一个新的维度，在声子器件和谷器件的设计中具有潜在的应用。
2021-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly confined phonon polaritons in monolayers of oxide perovskites
二维（2D）材料能够强限制与原子的集体激发杂交的光，从而实现电场增强和新颖的光谱应用。最近，已经合成了氧化物钙钛矿的独立单分子膜，其具有高度红外活性的声子模式和竞争相互作用的复杂相互作用。在这项研究中，我们评估的声子极化激元的中心品质因数的四方相的二维钙钛矿SrTiO $_3$，KTaO $_3$，和铌酸锂$_3$，使用密度泛函理论计算。具体来说，我们计算的二维声子极化激元色散，传播质量，限制，和减速因素，我们表明，它们是在原型的二维介电六方氮化硼中发现的。我们的研究结果表明，氧化物钙钛矿的单层是在太赫兹光谱范围内，使possibilites通过强烈增强的电磁场来控制复杂的物质相的极化子平台的有前途的候选人。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Phonon-Diffuse Scattering as a Tool for Observing Chiral Phonons in Monolayer Hexagonal Lattices
该研究提出超快声子漫散射可直接观测六方二维材料中谷极化激发产生的手性声子，结合从头算计算为研究载流子谷退极化机制提供新途径。
2023-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Vibrational Modes and Phonon Thermal Conductivity of Monolayer MoS2
利用密度泛函微扰理论的第一性原理计算研究了单层MoS 2薄膜中与Umklapp散射相关的声子非谐行为和本征热导率.与石墨烯中低频模式的Gruneissen参数为负相反，单层MoS 2中整个布里渊区的Gruneissen参数为正，且声学模式的Gruneissen参数远大于光学模式的Gruneissen参数，表明单层MoS 2片具有正的热膨胀系数。对E ′和A2 ″的红外激活模的声子寿命计算值分别为5.50和5.72 ps，与用红外反射率谱拟合介质振荡器的实验结果符合得很好。拉曼A1'模的寿命（38.36ps）是红外模寿命的7倍。单层MoS 2的主要声子平均自由程小于20 nm，比石墨烯小约30倍。结合非平衡格林函数计算，单层二硫化钼的室温热导率被发现是约23.2 Wm-1 K-1，两个数量级低于石墨烯。
2013-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-phonon coupling in MoSe2 monolayers
我们从理论和实验上研究了六方BN封装的MoSe_2单分子膜中激子-声子相互作用，它对光吸收和发射过程都有重要影响.激子跃迁线宽下降到1毫电子伏，在低温下，使人们有可能观察到高能量的尾巴在吸收和发射延伸超过几毫电子伏，不掩盖不均匀的加宽。我们发展了一个激子-声子相互作用的解析理论，该理论考虑了在激子形成中起重要作用的纵向声学声子引起的形变势。该理论允许拟合的吸收和发射光谱，并允许估计在MoSe 2单层的变形潜力。我们强调的原因，激子-声子耦合是强得多的二维过渡金属dichalcodenides相比，传统的量子阱结构。激子-声子相互作用的重要性进一步强调了在光致发光激发实验中观察到的大量拉曼特征。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Calculated phonon modes, infrared and Raman spectra in orthorhombic $α$-MoO$_3$ and monolayer MoO$_3$
斜方晶系$α$ -MoO $_3$是一种层状氧化物，具有各种应用，并且具有作为2D可剥离膜或单层剥离的优异潜力。在本文中，我们提出了一个第一性原理计算研究其振动特性。我们的重点是可以通过红外和拉曼光谱的组合测量的区域中心模式。模拟了偏振相关光谱。还对单层形式进行了计算，其中Mo $_2$ O $_6$的“双层”在$α$结构中弱范德华力键合是孤立的。声子频率的移动进行了分析。
2021-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Born effective charge removed anomalous temperature dependence of lattice thermal conductivity in monolayer GeC
由于在纳米和光电子学中的潜在应用，二维（2D）材料引起了人们极大的兴趣。它们的热输运性质与基于2D材料的器件的性能密切相关。在单模弛豫时间近似下，通过求解线性化的声子Boltzmann方程，研究了具有理想平面六边形蜂窝结构的单层GeC的声子输运.在不包括Born有效电荷（$Z^*$）和介电常数（$\varepsilon$）的情况下，晶格热导率（$κ_L$）在350 K以上几乎线性地减小，偏离通常的$κ_L$ $\sim$ $1/T$定律。其基本机制是由于高频光学声子模对$κ_L$的贡献随温度的升高而增加，并且在高温下其贡献超过了声学支的贡献。这可以通过Ge和C原子之间的原子质量差异引起的巨大的声子带隙来理解，这对涉及高频光学声子的散射过程产生了重要影响。当考虑$Z^*$和$\varepsilon$时，高频光学声子模的声子群速度和声子寿命相对于不考虑$Z^*$和$\varepsilon$的声子群速度和声子寿命明显降低。降低的群速度和声子寿命导致高频光学声子模对$κ_L$的贡献很小，这产生了单层GeC中传统的$κ_L$ $\sim$ $1/T$关系。计算结果表明，同位素散射也可以降低单层GeC中$κ_L$的异常温度依赖性。我们的工作突出了$Z^*$和$\varepsilon$在研究单层GeC声子输运中的重要性。
2018-04-04 cond-mat.mtrl-sci
First-principle calculations of phononic, electronic and optical properties of monolayer arsenene and antimonene allotropes
最近，在三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_3$和Sb $_2$ Te $_3$上成功地生长了一种稳定的单层锑，其具有弯曲的蜂窝结构，称为锑烯，显示出半导体性质。通过第一性原理计算，系统地研究了单层砷烯/锑烯同素异形体$α-$和$β-$的声子、电子和光学性质.通过考虑声子色散，我们研究了这四种材料的动力学稳定性。计算结果表明，单层$α-$ As/Sb具有直接带隙，单层$β-$ As/Sb具有间接带隙，$α-$ Sb具有明显的吸收，可作为一种宽饱和吸收体.
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonmonotonic strain dependence of lattice thermal conductivity in monolayer SiC: a first-principles study
越来越多的二维（2D）材料已经在实验上实现或理论上预测，这在纳米和光电子学中具有潜在的应用。电子器件的各种应用与其热传输特性密切相关。通过求解线性化的声子玻尔兹曼方程，研究了具有理想平面六边形蜂窝结构的单层SiC中声子输运的应变依赖性。研究发现，单层SiC的室温晶格热导率（$κ_L$）比石墨烯的低两个数量级。低的$κ_L$是由于小的群速度和短的声子寿命，这也可以解释为极化共价键由于大的电荷转移从Si到C原子。在所考虑的应变范围内，证明了SiC单层膜是力学和动力学稳定的。随着拉伸应变的增加，SiC单层膜的$κ_L$表现出异常的非单调起伏行为，这是由于声子群速度的变化与低频声子模的声子寿命之间的竞争.在低应变（$<$ 8%）下，声子寿命的增加导致$κ_L$的增加，而在高应变（$>$ 8%）下，群速度的降低以及声子寿命的减少是导致$κ_L$减少的主要机制。我们的工作进一步丰富了二维六边形蜂窝结构材料的声子输运研究，并激发了进一步的实验研究。
2018-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Phonon wind and drag of excitons in monolayer semiconductors
从理论上研究了过渡金属双硫族化合物单层膜中激子的非平衡输运。我们考虑激子与非平衡声子相互作用的情况，例如，在局部激发的条件下形成“热点”。我们发展了声子对激子拖曳的理论，并详细分析了声子的扩散传播和声子的弹道传播的声子风形成的制度。我们证明了类似于在[Phys. Rev. Lett. 120，207401（2018）]可以由于非平衡声子或塞贝克效应的激子拖曳而形成。
2019-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phonon Coupled Scattering Caused Ultralow Lattice Thermal Conductivity and Its Role in The Remarkable Thermoelectric Performance of Newly Predicted SiS2 and SiSe2 monolayers
为了实现高效率的热电转换，不仅需要改进材料的性能，而且需要预测和合成新的热电材料。本文利用密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程对新近预测的IVA-VIA族二维半导体SiS 2和SiSe 2单层膜的热电性能进行了系统的研究。我们计算的晶格热导率（kph）是超低的，这导致非常高的热电优值（ZT）值为0.78（0.80）在500 K的SiS 2（SiSe 2）单层。超低的kph值归因于声学和低频光学分支的声子-声子耦合，这导致较大的散射、低群速度、较小的平均自由程和较短的声子寿命。从我们的研究中还发现，p型掺杂比n型掺杂更有效地获得最佳的功率因数（PF）和ZT。我们的理论研究表明，新预测的半导体SiS 2和SiSe 2单层可以是非常有前途的热电材料，用于制造高效率的热电发电机，将废热转换为电能。
2021-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Activation of Symmetry-Forbidden Exciton-Phonon Couplings for Enhanced Phonon-Assisted Photoluminescence in MoS$_2$ Monolayers
本研究通过Bethe-Salpeter方程计算与群论分析，发现双轴应变能激活MoS$_2$中对称性禁戒的声子模式，增强声子辅助光致发光，为通过应变工程提升二维材料发光效率提供了新途径。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Topological Nodal-Ring Phonons in Monolayer Hexagonal Boron Nitride
本研究利用高分辨率电子能量损失谱在单层六方氮化硼中实验观测到两个受镜面对称性保护的拓扑节线声子，将二维拓扑声子从石墨烯拓展至宽带隙绝缘体，为声子器件应用奠定基础。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
PAW mediated ab initio simulations on linear response phonon dynamics of anisotropic black phosphorous monolayer for thermoelectric applications
一阶标准微扰理论结合从头算投影增广波算子，以线性计算效率挑战标准Sternheimer方程的实现。这种效率促使我们使用广义密度泛函微扰理论（DFPT）和玻尔兹曼输运理论（BTE）来描述二维（2D）黑磷单层中的电子-声子相互作用。随后，线性响应声子动力学行为的电导率，塞贝克系数和输运性质的热电应用集中。分析揭示了通过结构各向异性和单层结构的态密度的晶体取向依赖性。动量相关的声子人口动态与声子线宽是有效的倒易空间电子态。电子的热导率和Seebeck系数的优化值作为驱动力调制热电效应。作为功率因数的函数，计算出MLBP系统在300 K时的品质因数为0.074，在500 K时的品质因数为0.152。晶格热导率在室温下为37.15 W/mK，并遵循与温度的逆相关性。由于预期的优异性能，特别是在单层黑磷系统中，可以实现深刻的热电应用。
2018-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial tensile strain tuned up-and-down behavior on lattice thermal conductivity in $β$-AsP monolayer
各种具有石墨烯类屈曲结构的二维（2D）材料出现，并且最近已经从第一性原理计算提出$β$相AsP单层是热稳定的。热输运的研究对这些二维材料基纳米电子器件的研究具有重要意义。受此启发，通过求解线性化声子玻尔兹曼方程的单模弛豫时间近似（RTA）内的应变相关的声子输运的AsP单层的比较研究。结果表明，AsP单分子层的晶格热导率（$κ_L$）与具有类似屈曲结构的As单分子层的晶格热导率非常接近，这是由于As单分子层对AsP单分子层的声子寿命的降低与群速度的提高相互抵消的结果.相应的AsP单分子膜的室温薄层热导率为152.5 $\mathrm{W K^{-1}}$。值得注意的是，增加的拉伸应变可以硬化长波长的平面外（ZA）声学模式，并软化平面内的纵向声学（LA）和横向声学（TA）模式。计算结果表明，随着应变的增加，AsP单层膜的$κ_L$呈现非单调的上下运动。这种不寻常的应变依赖性是由于声子群速度的降低、ZA模声子寿命的提高和TA/LA模非单调上下声子寿命之间的竞争。结果表明，在所研究的应变范围内，$κ_L$以声学分支为主，ZA分支的贡献随应变的增加而增加，TA/LA分支的贡献则相反。通过分析累积$κ_L$相对于声子平均自由程（MFP）的变化，发现拉伸应变可以有效地调制AsP单分子膜中$κ_L$的尺寸效应。
2018-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced activation of chiral-phonon emission in monolayer WS$_2$
本研究通过ab-initio模拟发现，应变能改变单层WS$_2$的电子-声子散射相空间，解锁新弛豫路径，实现高应变下手性声子与低应变下线偏振声子发射的机制转变，为控制多谷量子材料中的手性声子提供了强大工具。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring electronic, optical, and phononic properties of MgX (X=C, N, and O) monolayers using first principle calculations
本研究通过第一性原理计算探究三种MgX单层的多类物理特性，验证了其动力学与热力学稳定性，明确了不同材料的电学、热学及光学性能差异，为相关器件应用提供了理论依据。
2023-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of spin-nonconserving exciton-phonon scattering in monolayer transition metal dichalcogenides
利用$\textit{ab initio}$方法研究了二维过渡金属二硫族化合物中激子与声子耦合的自旋非守恒弛豫通道。结合$\text{GW}$ -Bethe-Salpeter方程方法和密度泛函微扰理论，计算了单层WSe $_{\text{2}}$中自旋翻转散射的电子-声子和激子-声子耦合矩阵元，并进一步分析了影响这些散射强度的微观机制.我们发现声子可以产生有效的面内磁场，翻转激子的自旋，产生与自旋守恒弛豫互补的弛豫通道。最后，我们计算了自旋翻转激子-声子弛豫时间随温度的变化。我们的方法和分析可以推广到研究其他二维材料，并将刺激自旋翻转激子弛豫动力学的实验测量。
2022-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct view of phonon dynamics in atomically thin MoS$_{2}$
过渡金属二硫属化物单层和异质结构是高度可调的材料系统，其在二维（2D）极限下为物理现象提供了极好的模型。虽然迄今为止大多数研究都集中在电子和电子空穴对上，但声子也起着重要作用。在这里，我们应用超快电子衍射和漫散射直接量化，与时间和动量分辨率，电子-声子耦合（EPC）在单层二硫化钼（MoS $_{2}$）和声子从单层到氮化硅（Si $_3$ N $_4$）衬底的传输。光学产生的热载流子导致在$\sim$ 5 ps的时间尺度上的单分子层中的声子的深刻的各向异性分布。与从头算超快动力学模拟的定量比较揭示了电介质屏蔽在削弱EPC中的重要作用。从单分子层到基底的热输运发生在声子系统远离平衡的情况下。虽然2D中的筛选已知强烈影响平衡性质，但我们的研究结果将这种理解扩展到动态范围。
2022-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction and transport properties of metallic bulk and monolayer transition metal dichalcogenide TaS$_2$
过渡金属二硫属化合物是近年来发展起来的一类具有良好电子性质的二维材料。现有的内禀声子限制的电子输运的计算，到目前为止，集中在这个家庭的admincucting成员。在本文中，我们扩展了这些研究通过调查的电子-声子耦合的电子输运性质和带重整化的原型固有的金属块和单层TaS $_2$的影响。基于密度泛函微扰理论和半经典玻尔兹曼输运计算，发现有前途的室温迁移率和片电导，这可以与其他已建立的2D材料竞争，留下TaS $_2$作为透明导体或原子薄互连的有前途的材料候选人。在整个文件中，电子和输运性质的TaS $_2$相比，其等电子对应物TaSe $_2$和后者的额外信息。我们还评论了传统的超导电性在TaS $_2$，其中没有声子介导的增强TC在单层相比，体状态被发现。
2017-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent nonlinear phonon shifts in a supported MoS2 monolayer
我们报告的Raman光谱测量上的MoS2单层支持SiO2作为温度的函数。与以前的研究不同，两个主要的拉曼模式，E2g1和A1g的位置表现出非线性的温度依赖性。声子位移和宽度的温度依赖性解释为光学声子衰减为两个声学声子的过程。在拉曼光谱测量的基础上，导出了不同温度下激光加热功率对局部温度的影响。所获得的结果有助于我们理解二维原子晶体的热性质，并有助于解决散热问题，这对于下一代纳米电子器件的使用至关重要。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of Room-Temperature Phonon-limited Carrier Transport in Monolayer MoS2 by Dielectric and Carrier Screening
我们发现，通过结合高k介质衬底和高密度的载流子，库仑杂质可以有效地屏蔽，导致前所未有的室温迁移率约150 cm 2/Vs的单层二硫化钼。高质量的样品使我们能够定量提取受库仑杂质、本征和表面光学声子限制的迁移率分量，并研究它们随温度、载流子密度和介电常数的变化。我们的理论分析和实验数据之间的良好的协议明确表明，室温声子限制的传输实现在单层二硫化钼，这是电子器件应用的必要因素。
2015-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-activated effective phonon magnetic moment in monolayer MoS2
本研究通过螺旋度分辨磁拉曼响应，发现单层MoS2中A激子共振激发可激活手性声子，并在面外磁场下产生巨大塞曼劈裂，对应有效磁矩约2.5mu_B，为非手性材料中手性声子的激发与控制提供了新途径。
2024-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Observation of the Breakdown of Optical Phonon Splitting in a Two-dimensional Polar Monolayer
本研究利用非弹性电子散射谱在单层h-BN中直接观测到二维极性材料的LO-TO分裂破缺，并发现衬底屏蔽导致超慢、超高局域声子极化激元。
2023-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Abnormally weak intervalley electron scattering in MoS2 monolayer: insights from the matching between electron and phonon bands
已知层状半导体中的载流子迁移率通常从二维（2D）增加到三维，这是由于电子和声子态密度降低导致的散射通道被抑制。在这项工作中，我们发现一个异常的电子迁移率从单层到散装二硫化钼。通过仔细分析的散射机制，我们可以归因于这种异常在单层较强的谷内散射，但较弱的谷间散射所造成的较少的谷间散射通道和较弱的相应的电子-声子耦合相比，散装的情况下。结果表明，决定散射通道的是电子能带结构与声子谱之间的匹配，而不是它们的电子态密度和声子态密度。我们提出，第一次，声子能量分辨的匹配函数来识别谷内和谷间散射通道。此外，我们还证明了多谷并不一定导致强谷间散射，如果：（1）由于对应的电子和声子带之间的匹配很小，可以由匹配函数分布明确捕获的散射通道很少;和/或（2）多个谷在倒易空间中相距很远并且由面外轨道组成，使得相应的电子-声子耦合强度较弱。因此，在带边轨道分析的帮助下，以匹配函数为指导，可以合理地扩大高迁移率二维材料的搜索范围。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Phonon dispersions and vibrational properties of monolayer, bilayer, and trilayer graphene
利用密度泛函微扰理论研究了单层和少层石墨烯（AB双层、ABA和ABC三层）的声子色散。与单层相比，由于层间耦合较弱，双层和三层石墨烯的光学声子$E_{2g}$模在$Γ$处分别分裂为两个和三个双简并分支.这些模式具有不同的对称性，并且对拉曼或红外（IR）测量（或两者）表现出不同的灵敏度。发现双层石墨烯的分裂为5 cm $^{-1}$，三层石墨烯的分裂为2至5 cm $^{-1}$。层间耦合估计为约2 cm $^{-1}$。我们发现，在K的最高光学模式移动约12厘米$^{-1}$的双层和18厘米$^{-1}$的三层相对于单层石墨烯。分析了这些光学本征模的原子位移。
2009-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phonon-assisted oscillatory exciton dynamics in monolayer MoSe2
在单层半导体过渡金属二硫属化物中，激子-声子相互作用将强烈影响光生载流子动力学。在这里，我们报告了一个不寻常的振荡增强的中性激子光致发光的激发激光频率在单层MoSe 2。振荡频率与M点纵向声学声子LA（M）的振荡频率相匹配。在稳态发射线宽和时间分辨光致发光激发数据中也观察到振荡行为，这揭示了激子寿命随激发能的变化。这些结果清楚地揭示了声子在二维范德华半导体激子形成和弛豫动力学中所起的关键作用。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-Assisted Photoluminescence and Exciton Recombination in Monolayer Aluminum Nitride
该研究证明单层六方AlN在3.94–4.05 eV紫外范围具有强光致发光，并揭示其间接带隙发射由有限晶格动量声子辅助电子-空穴从Γ点到K点复合实现，为高效紫外光源和光电器件开发提供基础。
2024-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustic phonon-restricted four-phonon interactions: Impact on thermal and thermoelectric transport in monolayer h-NbN
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Science Education and Research, Pune（印度科学教育与研究学院，浦那）
本研究通过第一性原理计算和玻尔兹曼输运形式主义，揭示了单层h-NbN中多声子散射的复杂相互作用，发现拉伸应变可增强热传导并提升热电品质因数，强调了微观输运建模的关键作用。
2025-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Valley Phonons and Exciton Complexes in a Monolayer Semiconductor
自旋、电荷和晶格自由度之间的耦合在广泛的基本现象中起着重要的作用。单层半导体过渡金属二硫属化物已经成为研究这些耦合效应的杰出平台，因为它们具有独特的自旋谷锁定物理，用于承载丰富的激子物种和减少对强库仑相互作用的屏蔽。在这里，我们报告的观察多个谷声子，声子的动量矢量指向角的六边形布里渊区，以及由此产生的激子复合物中的单层半导体WSe 2。从Lande g因子和光致发光峰的偏振分析，我们发现，这些谷声子导致有效的谷间散射的准粒子在激子的形成和弛豫。这导致了一系列的光致发光峰作为谷声子副本的暗trions。使用确定的谷声子，我们还发现了一个谷间激子附近的电荷中性，并提取其短程电子空穴交换相互作用约为10毫电子伏。我们的工作不仅确定了一些以前未知的二维激子物种，但也表明，单层WSe 2是一个主要的候选人研究自旋，赝自旋和带边声子之间的相互作用。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ideal strength and phonon instability of strained monolayer materials
利用密度泛函理论计算了具有半金属、半导体和绝缘基态的单层材料的理想强度。在这里，我们表明，在石墨烯中，软模式发生在BN，石墨烷，和MoS $_2$的K点，而不是在硅烯。在除石墨烯之外的所有情况下，过渡都是一阶的。在BN和石墨烷中，软模对应于类似于石墨烯的Kekul{é}样畸变，而MoS $_2$具有明显的畸变。BN、石墨烷和MoS $_2$的相变与带隙的打开无关，这表明费米面嵌套不是驱动力。我们执行的能量分解，演示了为什么在K点的软模式是唯一的，以及如何应变驱动声子不稳定性。
2013-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling and the Coexistence of Superconductivity and Charge-Density Wave in Monolayer NbSe2
单层2 H-NbSe 2最近被证明是一个二维超导体，具有共存的电荷密度波（CDW）。由于这两种现象都与电子-晶格相互作用密切相关，一个自然的问题是超导性和CDW如何通过电子-声子耦合（EPC）相互关联，这对理解二维超导性很重要。本文采用基于第一性原理计算的各向异性Migdal-Eliashberg方法研究了单层NbSe_2在CDW相中的超导电性。通过对EPC的分析，详细研究了超导电性与CDW的竞争与共存机制。结果表明，袋内散射与超导性有关，导致费米面部分区域的超导能隙几乎为常数。袋间散射被认为是负责CDW，导致部分或全部带隙上剩余的费米表面。最近的实验表明，在NbSe_2薄膜中存在着从常规超导向体中双能隙超导的转变，这一转变的根源在于CDW引起的K和K'口袋的费米面能隙。当CDW形成时，声子的位置发生了全面的蓝移，Eliashberg谱也发生了急剧的衰减.
2019-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Virtual trions in the photoluminescence of monolayer transition-metal dichalcogenides
单层过渡金属双硫族化合物的光致发光实验表明，三价电子的结合能与光学声子的结合能非常接近。这种神秘的巧合让人怀疑声子是否参与了辐射复合过程。我们解决这个问题，解开一个有趣的光学转换机制。它的初始状态是局域电荷（电子或空穴）和离域激子。最后的状态是局域电荷、声子和光子。在这两者之间，系统的中间态是当局域电荷通过声子的发射捕获激子时形成的虚trion。我们分析了涉及真实和虚拟trions的辐射重组之间的差异（即，有声子和没有声子），提供了在实验中区分两者的有用方法。
2018-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction in Ca2N monolayer: intrinsic mobility of electrene
Ca_2N单分子膜是第一种二维电子气漂浮在自由空间中的电子材料，其电子-声子相互作用非常弱，这一特性可用于设计弱散射输运通道。因此，非常需要定量地评估电子的载流子迁移率。在这项研究中，e-ph相互作用的Ca 2N单层使用精确的Wannier插值为基础的第一性原理技术进行了研究。计算的Ca 2N单层的e-ph耦合矩阵元素与其他2D材料（如石墨烯）相比确实很小，这导致189 cm 2 V-1 s-1的固有迁移率，远高于常规金属。影响流动性的其他因素进行了讨论，在与石墨烯的比较。据预测，基于动量失配机制，通过空穴掺杂，Ca 2N单层的迁移率可以进一步提高到3000 cm 2 V-1 s-1以上。结果表明，Ca_2N是一种很有前途的电子材料。
2018-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Exceptionally high phonon-limited carrier mobility in BX (X = P, As, Sb) monolayers
与三维（3D）Si或GaAs相比具有高迁移率的理想二维（2D）半导体仍然缺乏，阻碍了高性能2D器件的发展。在这项工作中，使用第一性原理计算，并考虑所有的电子-声子耦合，我们表明，单层BX（X = P，As，Sb）与蜂窝晶格具有固有的声子限制的载流子迁移率达到1200-14000 $cm^2V^{-1}s^{-1}$在室温下的创纪录的高值。尽管是极性的，并且带边缘位于具有多个谷的K点处，但这三个系统通常具有小的载流子散射率。详细分析表明，两个等效K点之间的谷内散射和谷间散射都很弱，这可以从电子能带和声子谱之间的大失配以及电子-声子耦合强度被抑制来理解。此外，我们揭示了从BP到BAs和BSb的迁移率增加的总体趋势，并得出结论：较小的有效质量，较大的声速，较高的光学声子能量，重原子质量，和面外轨道往往导致电子和声子带之间的小匹配，小的电子-声子耦合强度，从而高的迁移率。我们的工作表明，2D半导体可以实现与3D GaAs相当的载流子迁移率，从而为2D高性能电子器件打开了大门。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnon-Phonon Dynamics in Multidimensional Antiferromagnetic Oxides
University of Iowa（爱荷华大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
该研究通过从头算和自旋哈密顿量建模，证明单层和双层Cr2O3保持反铁磁半导体基态，且磁振子-声子强杂化使其成为量子自旋电子学的理想平台。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Exciton formation assisted by longitudinal optical phonons in monolayer transition metal dichalcogenides
我们研究了一种机制，通过该机制，通过LO（纵向光学）声子辅助散射过程后，单层过渡金属二硫属化物的光激发产生激子。激子的形成时间计算作为激子的质心波矢量，电子和空穴的温度，和载流子密度的已知值的Fröhlich耦合常数，LO声子能量，晶格温度，和激子的结合能在层状结构的函数。对于单层钼$_2$，我们获得超快激子形成时间在亚皮秒的时间尺度上在5 $\times$ 10 $^{11}$厘米$^{-2}$和载流子温度小于300 K的电荷密度，与最近的实验结果（$\approx$ 0.3 ps），在很好的协议。虽然激子主要在低载流子温度（$\approx$ 30 K）下在零质量中心波矢量处产生，但是激子形成时间在载流子的较高温度（$\ge $ 120 K）下在非零波矢量处最快。结果表明，激子形成时间对载流子密度的平方律反比依赖关系，与光致发光对激发密度的平方律依赖关系一致。我们的结果表明，激子在示例性单层硒化物基二硫属化物（MoSe $_2$和WSe $_2$）中比在硫化物基二硫属化物（MoS $_2$和WS $_2$）中更快地形成。
2016-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Exciton lifetime and optical linewidth profile via exciton-phonon interactions: Theory and first-principles calculations for monolayer MoS$_2$
本文开发了一种第一性原理方法研究单层MoS2中激子-声子耦合动力学，揭示了激子内部自旋结构导致最低能量亮A激子具有长寿命，并采用二阶微扰理论同等处理光子与声子，成功描述了退相干机制且激子线宽与实验吻合。
2022-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction, excitations and ultrafast photoemission from doped monolayer MoS2
我们分析了电子-声子耦合对掺杂单层MoS 2光发射特性和超快响应的影响。分析是基于DFT和多体（Eliashberg理论）的方法相结合。特别地，我们计算了在不同掺杂值下系统的电子和声子谱、电子-声子耦合和电子谱函数。我们还分析了系统的发射特性和对飞秒激光脉冲的响应。结果表明，在考虑激子效应的情况下，未掺杂体系的发射峰位置与实验结果一致。掺杂系统的自能和光谱函数的结果表明，人们可以预期超快过程是重要的系统响应，这使得系统的吸引力从现代技术应用的角度来看。与石墨烯类似，掺杂系统在被fs脉冲激发时展示了电子子系统的超快（fs）弛豫，以及高的超快声子弛豫诱导的可见光发射的光谱通量。与高载流子迁移率一起，单层MoS 2的这些特征可能用于现代光电技术。
2015-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low bending rigidity and large Young's modulus drive strong flexural phonon renormalization in two-dimensional monolayers
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究揭示了低弯曲刚度和高杨氏模量如何影响二维单层中弯曲声子的简正化，通过第一性原理计算展示了弯曲刚度对声子 dispersion 的影响，并提出杨氏模量与弯曲刚度的相互作用对稳定二维单层的重要性。
2026-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Pivotal role of magnetic ordering and strain in lattice thermal conductivity of chromium-trihalide monolayers
理解自旋和声子之间的耦合对于控制磁性材料中的晶格热导率（$κ_l$）至关重要，正如我们在这里展示的CrX $_3$（X = Br和I）单层。我们发现，这些化合物表现出大的自旋-声子耦合（SPC），占主导地位的Cr原子的面外振动，导致显着不同的声子分散在铁磁（FM）和顺磁（PM）相。晶格热导率计算提供了额外的证据，强SPC，特别是大的$κ_l$被发现的FM相。最引人注目的是，PM和FM阶段表现出根本不同的行为与拉伸应变，其中$κ_l$增加与PM阶段的应变，并强烈减少FM阶段-我们解释通过分析声子寿命和散射率。综上所述，我们揭示了非常高的意义SPC上的声子输运CrX $_3$单层，结果可扩展到其他二维磁性材料，这将是有用的热自旋器件的进一步设计。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport in monolayer SnSe from first-principles calculations
电子晶体和声子玻璃被认为是理想热电材料的两个基本要素，它们既要求增强的电子输运，又要求抑制的声子输运。由于电子与声子之间的强相互作用，这两种特性在完全体半导体中通常不能共存。将纳米结构引入到块状热电材料中长期以来一直应用于允许不同的声子散射机制以降低晶格热导率，同时保持电导率不变。然而，一些二维材料却相反。在这里，我们提出了一个例子，单层SnSe引入最近新研究的大块热电材料SnSe。通过第一性原理电子结构计算和玻尔兹曼输运理论，我们表明，单层SnSe的晶格热导率反而高于体SnSe的，从而导致与体相比，降低热电优值。此外，我们还发现单层SnSe的各向异性水平降低，电子掺杂可以看到更好的热电性能。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent Phonon Shifts in Monolayer MoS2
我们提出了一个相结合的实验和计算研究的二维二硫化钼（MoS2）和温度的影响上的拉曼活性E2g和A1g模式在单层的频移。虽然这两个峰值都显示出随着温度升高而预期的红移，但A1g的频移大于E2g模式。这与先前报道的体行为相反，其中E2g模式显示出随温度的更大频移。这些声子位移的温度依赖性归因于在二维系统中的离子相互作用势的非谐贡献。
2013-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer charge-neutral graphene on platinum with extremely weak electron-phonon coupling
在过渡金属衬底上外延生长石墨烯是获得大尺寸石墨烯的重要途径。然而，石墨烯与衬底之间的相互作用往往会导致多取向、石墨烯能带结构扭曲、掺杂量大、电子-声子耦合强等现象。在这里，我们报道了在Pt（111）衬底上通过使用非常低浓度的内部碳源和高退火温度来生长具有高结晶质量的单层石墨烯。受控生长导致电子解耦的石墨烯：它几乎是电荷中性的，并且具有极弱的电子-声子耦合（耦合强度$λ$ $\approx$ 0.056），如通过角度分辨光电发射光谱测量所揭示的。用密度泛函理论计算了碳扩散过程的热力学和动力学。当与无损样品转移技术相结合时，这种石墨烯与基底的相互作用可以忽略不计，为基础研究以及器件应用提供了重要的平台。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Intrinsic Properties of Exfoliated Graphene: Raman Spectroscopy of Free-Standing Monolayers
研究了通过机械剥离石墨制备的原始的、自支撑的石墨烯单层的性质。石墨烯单层，悬挂在开放的沟槽，检查通过空间分辨拉曼光谱的G-，D-和2D-声子模式。G-模式声子表现出降低的能量（1580 cm-1）和增加的宽度（14 cm-1）相比，支持在二氧化硅覆盖的基板上的石墨烯单层的响应。从G模式拉曼光谱的分析中，我们推断出独立的石墨烯单层基本上是未掺杂的，残余载流子浓度的上限为2x10^11 cm-2。在支撑区域上，观察到明显更高且空间不均匀的掺杂。基于非常弱的拉曼D模式响应，独立的石墨烯单层显示出很小的局部无序。与样品的支撑区域的频率相比，独立石墨烯单层的双声子2D模式在频率上下移，并且表现出变窄的正偏斜线形。
2009-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity Of Monolayer Hexagonal Boron Nitride: Four-Phonon Scattering And Quantum Sampling Effects
针对单层六方氮化硼晶格热导率研究结果差异大、核量子效应与四声子散射被忽略的问题，结合经典与路径积分分子动力学及温度相关有效势方法计算多效应下的重整化声子，揭示两类效应对热导率和声子寿命的影响，为固体晶格热导率计算提供可靠框架。
2025-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Impact of electron-phonon interaction on the electronic structure of interfaces between organic molecules and a MoS$_2$ monolayer
Physics Department
本文通过第一性原理计算研究MoS$_2$与芘、吡啶单层界面的电子-声子相互作用，发现带隙重整化约80 meV，并揭示分子振动卫星峰的不同分子/杂化特征。
2025-11-08 cond-mat.mtrl-sci
