Strain-induced exciton mobility in layered WS2 from first principles
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过从头原理计算，揭示了单层WS₂中应变诱导的激子迁移特性，发现超球面传播和异常扩散现象，为二维材料中激子动力学调控提供了理论依据。
2025-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biaxial Tensile Strain Enhances Electron Mobility of Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
研究通过在柔性衬底上施加双轴拉伸应变，显著提高了单层WS$_2$和MoS$_2$晶体管的电子迁移率，并利用密度泛函理论揭示其机制为谷间电子-声子散射减少。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tailoring Kinetics on a Topological Insulator Surface by Defect-Induced Strain: Pb Mobility on Bi2Te3
基于Bi $_{2}$ Te $_{3}$型拓扑绝缘体（TI）的异质外延结构表现出奇异的量子现象。为了最佳地表征这些现象，需要在这样的TI上的膜生长期间控制界面结构。在这个过程中，吸附原子的迁移率是一个关键因素。研究表明，在Si（111）-7 $\times$ 7衬底上生长的Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）薄膜中，由于点状缺陷的存在，在薄膜表面产生了工程局部应变ε，从而改变了Pb在Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）表面的迁移率.用扫描隧道显微镜观察了Pb在Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）表面上的吸附能和扩散势垒EPDMATHABMP，并对吸附能和扩散势垒进行了第一性原理密度泛函理论（DFT）分析.令人惊讶的是，由于在临界拉伸应变ε $_{c}$ 0.8%处稳定吸附位点的位置出现分叉，E $_d$显示出对ε的尖点样依赖性。这构成了一个非常不同的应变依赖性的扩散率从所有以前的研究集中在传统的金属或半导体表面。动力学Monte Carlo模拟铅沉积，扩散，不可逆聚集结合DFT结果揭示吸附原子和集群分布与我们的实验观察兼容。
2016-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-situ strain tuning in hBN-encapsulated graphene electronic devices
使用一个简单的设置弯曲的柔性基板，我们证明了确定性和可重复的石墨烯电子器件的原位应变调谐。该方法的核心是石墨烯的完全hBN封装，其保留了用于运输实验的原始石墨烯的卓越品质。此外，衬底上的方法允许人们利用应变效应在整个范围内的可能的样品的几何形状，并在同一时间保证在栅极电容的变化仍然可以忽略不计的变形过程中。我们使用拉曼光谱在空间上映射的应变幅度在两个不同的几何形状的设备，并证明了工程应变梯度，这是相关的访问谷自由度与伪磁场的可能性。比较的运输特性的悬浮设备与那些在基板上的设备，我们证明了我们的新方法不会遭受在悬浮设备中遇到的歧义。
2019-04-14 cond-mat.mes-hall
Effect of weak impurities on conductivity of uniaxially strained graphene
我们研究的主要目标是研究变形（足够大以建立非零间隙）对不纯石墨烯的电输运性质的影响。为了实现这一目的，我们实现了模拟包，允许进行数值计算的导电性和流动性的石墨烯样品进行两种类型的单轴应变：沿锯齿形和扶手椅边缘。所有数值计算都是在Kubo-Greenwood方法和紧束缚模型中进行的。输运性质的情况下，杂质原子描述的弱短程散射势的存在进行了研究。考虑了各种变形值。单轴应变作为电子散射的附加源，因此，可以强烈地影响石墨烯的迁移率和电导率，并引入其电子输运性质的各向异性。
2017-12-23 cond-mat.mes-hall
Observation of ultra-high mobility excitons in a strain field by space- and time-resolved spectroscopy at sub-Kelvin temperatures
我们测量的基本参数，如寿命，迁移率，和被困的仲激子在氧化亚铜中的扩散常数在非常低的温度下（低于1 K）使用稀释冰箱。为了获得这些参数，我们观察了应变诱导陷阱势中的仲激子的空间和时间分辨的发光光谱。我们从发光强度衰减的测量中提取了410 ns的寿命。通过对实验结果和数值计算的比较，我们发现在1 K以下，随着准激子温度的降低，准激子的迁移率和扩散常数增加。特别地，我们在280 mK的相应温度下获得了5.1e7 cm ^2/V*s的迁移率。据我们所知，该值是已测得的最高激子迁移率。这些结果表明，平均自由程的准激子达到的大小（~300 μ m）可比的云的捕获准激子（~100 μ m）。从我们的分析中，我们发现，在超低温（远低于1 K）下，准激子的空间分布可以达到由统计分布函数和三维陷阱势的形状定义的分布。我们的研究表明，超低温确保了在陷阱势中的玻色-爱因斯坦凝聚转变可以通过检查1 s仲激子密度的空间分布来研究。
2019-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In Situ Resistance Measurements of Strained Carbon Nanotubes
我们研究了多壁碳纳米管对原子力显微镜（AFM）探针施加的机械应变的响应。我们发现，在某些样品中，接触电阻的变化占主导地位的测量电阻变化。在其他情况下，可以施加足够大的应变以使管断裂，而不会显著改变接触电阻。在这种情况下，我们观察到施加足够的力以使管破裂，而电阻没有任何变化，直到管失效。我们还操纵了断裂管的两端，使其相互接触，重新建立了有限的阻力。我们观察到，在这种断裂构造中，样品的电阻可调谐到比断裂之前大15-350 kW的值。
1999-05-20 cond-mat.mes-hall
Screening effects of superlattice doping on the mobility of GaAs two-dimensional electron system revealed by in-situ gate control
我们研究了GaAs二维电子系统（2DES）的迁移率的掺杂层中的过剩电子的屏蔽效应与现代架构，使用短周期超晶格（SL）掺杂。通过用顶栅控制SL中的过量电子的密度，同时用背栅保持2DES密度恒定，我们能够使用一个样品比较具有相同密度但不同屏蔽程度的2DES。使用场穿透技术和电路模型分析，我们确定的状态密度和过剩的电子密度的SL，数量直接与屏蔽能力。得到的迁移率和过剩电子密度之间的关系是一致的考虑到SL中的过剩电子的屏蔽的理论。从Shubnikov-de Haas振荡确定的量子寿命比理论预期的要低得多，并且没有显示出随过量电子密度的明显变化。
2021-02-05 cond-mat.mes-hall
Interplay between nanometer-scale strain variations and externally applied strain in graphene
我们提出了一个分子模拟研究分析纳米尺度的应变变化在石墨烯作为一个功能的外部施加的拉伸应变。我们考虑两种不同的机制，可能是纳米尺度的应变变化：静态扰动从晶格缺陷的底层基板和热波动。对于这两种情况下，我们观察到的平面外原子位移随着应变的增加，这是伴随着增加的面内位移的减少。反映石墨烯的非线性弹性性质，这两种趋势一起产生总位移随着增加的拉伸应变的非单调变化。这种变化允许测试纳米级应变变化在限制高质量石墨烯样品的载流子迁移率方面的作用。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
From low-bias mobility to high-bias current saturation: fundamental trade-offs in graphene based transistors
我们描述了在石墨烯晶体管中设计迁移率、电流饱和度和开-关比的基本权衡。令人惊讶的是，权衡产生的高能量能带结构的渐近约束和独立的散射过程。这将石墨衍生物（块状单层石墨烯、单轴应变石墨烯纳米带、碳纳米管和双层石墨烯）置于相同的3参数迁移率-带隙-散射长度（μ - Egap -λ）图上，接近于其他半导体。除了这种低偏置折衷之外，高偏置电流还具有潜在饱和机制的特征，其通过声子散射或打开带隙的状态密度的Γ点抑制而产生。
2010-05-03 cond-mat.mes-hall
A two-dimensional electron gas based on a 5s oxide with high room-temperature mobility and strain sensitivity
在低维电子系统中，光学和电子自由度与量子限制的耦合对于在强相关氧化物电子学中实现奇异功能特别有趣。近年来，大禁带透明氧化物BaSnO $_3$在非本征La或Sb掺杂下获得了高的室温迁移率，引起了人们的广泛关注。在这项工作中，我们报告的观察在BaSnO $_3$薄膜的室温铁磁性和实现的二维电子气（2DEG）的透明BaSnO $_3$的表面上通过氧空位的创建，表现出高的载流子密度$\sim 7.72*10^{14} /{\rm cm}^2$和高的室温迁移率~18 cm $^2$ /V/s。这种2DEG对应变相当敏感，并且小于0.1%的面内双轴压缩应变导致在室温下350%（超过540千欧姆/平方）的巨大电阻增强。因此，这项工作为探索适用于室温的低维氧化物电子和器件的物理开辟了一条新的途径。
2021-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
In-situ Straining of Epitaxial Freestanding Ferroic Films by a MEMS Device
Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所）；Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy（马克斯·玻恩非线性光学与超快光谱研究所）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Laboratory for Mesoscopic Systems, Department of Materials, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院材料系介观系统实验室）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Center for Quantum Frontiers of Research & Technology (QFort), National Cheng Kung University（国立成功大学量子前沿研究与技术中心）
研究通过MEMS装置对自支撑铁电薄膜施加可控应变，以调控铁电/自旋环形构型，探索应变对材料物理性质的影响。
2026-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Limitations to Carrier Mobility and Phase-Coherent Transport in Bilayer Graphene
我们目前的高迁移率双层石墨烯完全封装在六方氮化硼的运输测量。我们给出了在低磁场下的双端量子霍尔效应测量结果，显示出完全对称破缺的朗道能级。从弱定位测量，我们提取门可调相位相干时间$τ_ϕ$以及谷间和谷内散射时间$τ_i$和$τ_*$。虽然$τ_ϕ$与电子-电子相互作用介导的退相机制定性一致，但电子自旋翻转散射过程在低温下限制了$τ_ϕ$。对$τ_i$和$τ_*$的分析指出，局部应变波动是限制高质量双层石墨烯中的迁移率的最可能的机制。
2014-09-30 cond-mat.mes-hall
Random strain fluctuations as dominant disorder source for high-quality on-substrate graphene devices
我们已经进行了系统的调查，通过石墨烯六方氮化硼（hBN）基板上的运输，连同共焦拉曼测量和有针对性的理论分析，以确定在这个系统中的主要来源的障碍。许多设备上的低温运输测量揭示了明确的载流子迁移率$μ$和周围的电荷中性的电阻峰的宽度$n^*$之间的相关性，表明电荷散射和密度不均匀性源于相同的微观机制。弱局域化的研究明确地表明，这种机制是与一个长期的无序势，并提供了明确的指示，随机伪磁场，由于应变是占主导地位的散射源。空间分辨拉曼光谱测量证实了局部应变波动的作用，因为拉曼2D峰的线宽-包含石墨烯中存在的局部应变波动的信息-与观察到的最大迁移率值相关。应变的重要性得到证实的$μ$和$n^*$之间的关系的理论分析，显示如何本地应变波动再现实验数据在定量水平，与$n^*$确定的标量变形势和$μ$的随机伪磁场（一致的结论从分析弱本地化）。在整个研究过程中，我们比较了hBN衬底上的器件与SiO $_2$和SrTiO $_3$上的器件的行为，并发现针对hBN情况得出的所有结论与在这些其他材料上进行的观察是一致的。这些观察结果表明，随机应变波动是许多不同衬底上高质量石墨烯无序的主要来源，而不仅仅是六方氮化硼。
2014-09-14 cond-mat.mes-hall
Dynamic in situ Control of Heat Rectification in Graphene Nano Ribbons using Electric Field-induced Strain
本研究通过MD模拟证明，外力使石墨烯纳米带形成两个不等应变区段可产生最高60%的热整流增强，并可通过改变施力位置实时切换极性，从而提出无需复杂纳米图案化的热电器件。
2017-07-20 cond-mat.mes-hall
Reversible Sulfuric Acid Doping of Graphene Probed by in-situ Multi-Wavelength Raman Spectroscopy
由于晶格应变和电荷密度影响石墨烯的各种材料性质，因此需要可靠且有效的方法来量化这两个变量。虽然拉曼光谱是敏感和非破坏性的，其有效性对化学电荷掺杂的精确定量尚未得到测试。在这项工作中，我们在原位定量的分数频率变化的2D和G峰的电荷密度引起的硫酸溶液以及原生晶格应变的响应。基于实验数据和理论验证，我们提出了一种光学方法，同时确定应变和化学诱导电荷密度的三个流行的激发波长为457，514和633 nm。为了加快掺杂剂物质通过石墨烯-SiO2衬底的嵌入，通过热氧化在石墨烯中精确地产生密集的纳米孔阵列。纳米穿孔石墨烯膜系统对于掺杂和去掺杂过程的多个循环是稳健的，并且将在研究与石墨烯的各种类型的化学相互作用中是有用的。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall
Piezoresistive Properties of Suspended Graphene Membranes under Uniaxial and Biaxial Strain in Nanoelectromechanical Pressure Sensors
石墨烯膜由于其极薄而在纳米机电装置中充当高灵敏度换能器。之前，压阻效应已经在石墨烯中使用石墨烯中的单轴应变进行了实验验证。在这里，我们报告的实验和理论数据的单轴和双轴压阻性能的悬浮石墨烯膜应用于压阻式压力传感器。利用线性化的玻尔兹曼输运方程的详细模型准确地描述了应变石墨烯中的载流子密度和迁移率，从而精确地描述了规范因子。的规范因子被发现是几乎独立的掺杂浓度和石墨烯薄膜的结晶取向。这些调查提供了更深入的了解石墨烯膜的压阻行为。
2017-08-13 cond-mat.mes-hall
Effect of uniaxial strain on the optical Drude scattering in graphene
石墨烯是一种机械坚固的2D材料，有望用于柔性光电应用。然而，其在应变下的电磁特性在实验上知之甚少。在这里，我们提出的远红外透射光谱的大面积化学气相沉积单层石墨烯上的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底进行单轴应变。使用拉曼光谱法校准有效应变值，并针对原子力显微镜直接看到的皱纹和褶皱的松弛进行校正。我们发现，而德鲁德重量和费米能级保持不变，散射率增加超过10%，每1%的施加应变，应变循环过程中表现出高水平的再现性。因此，石墨烯在太赫兹和更低频率下的电子迁移率和光吸收似乎也对应变敏感，这为机械控制这些关键参数开辟了途径。我们建议，这样的功能可以潜在地用于基于石墨烯的柔性光电和微机电系统。通过结合我们的研究结果与现有的理论模型，我们讨论了应变控制Drude散射的可能机制。
2017-02-19 cond-mat.mes-hall
Effective mass versus band gap in graphene nanoribbons: influence of H-passivation and uniaxial strain
利用紧束缚近似和第一性原理计算的参数建立了一个简单的模型，研究了边缘钝化和单轴应变对扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）电子有效质量的影响.我们表明，这些影响可以通过简单地修改模型参数，即在相同的模型哈密顿描述，跳跃积分和现场能量。我们的模型揭示了一个线性的有效质量对带隙的H-钝化AGNRs的小带隙。对于大的带隙，有效质量与带隙的关系是抛物线型的，并对不同族的AGNR进行了解析拟合。带隙和有效质量在应变下都呈现出近似周期性的锯齿形变化，表明即使施加应变，有效质量仍与带隙成比例。我们的计算可用于研究载流子迁移率在本征AGNRs半导体中的声子散射的载流子是占主导地位的散射机制。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall
Transport in Suspended Monolayer and Bilayer Graphene Under Strain: A New Platform for Material Studies
我们开发了两种类型的石墨烯器件的基础上，纳米机电系统（NEMS），允许在原位应变调制的存在下进行传输测量。不同的迁移率和电导应变响应观察到单层和双层样品。这些类型的设备可以扩展到其他2D膜，如MoS2，提供传输，光学或其他测量与原位应变。
2013-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Strain Compensation on Electron Mobilities in InAs Quantum Wells Grown on InP(001)
本研究通过降低 InGaAs 包覆层 In 组分引入拉伸应变补偿，突破 InAs 量子阱 ≤7 nm 临界厚度限制，实现 2 K 下 1.16×10⁶ cm²/Vs 峰值迁移率，并评估量子寿命与 Rashba 自旋分裂。
2025-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In situ characterisation of nanoscale electromechanical properties of quasi-two-dimensional MoS2 and MoO3
通过局部应变工程精确操纵二维过渡金属二硫属化物和氧化物（TMD& O）的电子能带结构是利用其独特特性用于电子学、光电子学和纳机电系统（NEMS）应用的令人兴奋的途径。这项工作的实验表明，机械诱导的电转换可以在准2D二硫化钼（MoS2）和三氧化钼（MoO3）使用原位电纳米压痕技术工程。它示出，局部应变在这样的准二维层可以诱导载流子输运的改变，从而改变它们的导电行为。这种应变效应提供了一个潜在的工具，用于精确地操纵2D TMD& O的电子输运性质，并了解这种层状材料中原子电子态的相互作用。
2015-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-resolved magnetoelastoresistance in multivalley bismuth
Graduate school of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工学研究科）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Department of Engineering Science, University of Electro-Communications（电气通信大学工学部）；Institute for Solid State Physics, the University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）
多谷铋中磁场和应变对磁电阻的影响研究揭示了谷依赖电子态的特性，展示了对称性解析MER作为探测谷依赖态和理解磁场、应变与电荷输运相互作用的工具。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous micro-strain in cylindrical semiconductor heterostructures and its influence on the adiabatic motion of electrons
分析了（In，Ga）As/（Al，Ga）As量子阱结构微管的层厚涨落及其对应变状态的影响。在这些结构中，建立了弯曲的高迁移率二维电子气（HM 2DEG）。原子力显微镜，X射线散射，和空间分辨阴极发光光谱研究的层厚度波动发生在两个不同的横向长度尺度。在0.01~ $μ$ m的较短尺度上，我们从原子力显微照片和X射线衍射曲线中卫星峰的加宽中发现了一个很小的均方粗糙度值，为0.1~nm。然而，在约1.0~ $μ$ m的较长长度尺度上，外延生长期间的台阶聚束导致高达2~nm的层厚度不均匀性。由此产生的微管中的应变的波动导致化学势的局部变化，这也导致载流子密度的波动。这导致在弯曲的HM 2DEG中的Shubnikov-de-Haas振荡的相位抵消和单电子散射时间的减少，同时结构中的电子迁移率保持高。估计的载流子密度的波动同意以及在量子阱的自由电子跃迁的阴极射线发光光谱中测量的能量波动。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-Landscape Engineering in Bilayer WSe$_2$ Gate-All-Around Transistors
Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science (NIMS)（物质·材料纳米构筑研究中心，日本国立材料研究所）；Kwansei Gakuin University（关西学院大学）
针对双层WSe$_2$中K-Γ谷分裂接近室温热能的特性，结合DFT与两谷器件模型，发现量子电容屏蔽保护亚阈值摆幅，有效迁移率由谷占据比决定，双轴压缩应变同时提升开态电流、抑制关态电流并改善开关比，建立了谷工程灵敏度最大化的设计原则。
2026-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Up to 40 % reduction of the GaAs band gap energy via strain engineering in core/shell nanowires
核/壳纳米线中应变工程的巨大可能性已经被探索为在不改变其化学组成的情况下定制二元III-V族半导体的性质的替代途径。特别是，我们证明了GaAs/In（x）Ga（1-x）As或GaAs/In（x）Al（1-x）As核/壳纳米线中的GaAs核可以承受常规薄膜异质结构中不可能存在的异常大的失配应变。核中的内置应变可以通过壳的组成和厚度来调节。足够厚的外壳变得几乎没有应变，而薄的核心经历了主要的流体静力拉伸应变，这导致GaAs带隙能量的减少。对于这项工作中的最高应变7%（x=0.54时获得），实现了与理论计算一致的40%的带隙的显着减少。其电子性质的这种强调制使得GaAs适合于近红外纳米光子学和可能的高电子迁移率纳米晶体管。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrically tunable spin qubits in strain-engineered graphene p-n junctions
Chosun University（朝鲜大学）
本文通过Rashba自旋轨道耦合和塞曼场，在应变诱导的石墨烯p-n结中实现自旋量子比特操作，并利用紧束缚量子输运模拟和四带模型揭示了自旋守恒和自旋翻转的避让交叉现象。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
