Structural stability and energy-gap modulation through atomic protrusion in freestanding bilayer silicene
我们报告的第一性原理总能量和声子计算，澄清独立双层硅烯的结构稳定性和电子性质。通过广泛的结构探索，我们得到了所有的稳定结构，并发现了四个新的动态稳定结构，其中包括具有最大内聚能的结构。我们发现，从层的原子突起是主要的弛豫模式，稳定双层硅烯，并确定横向周期性。杂化泛函计算表明，最稳定的双层硅烯是一个半导体，其能隙为1.3 eV。
2015-04-23 cond-mat.mes-hall
Influence of atomic relaxations on the moiré flat band wavefunctions in antiparallel twisted bilayer WS$_{\text{2}}$
本文结合扫描隧道显微镜与密度泛函理论，研究了反平行扭转约3°的WS₂双层，揭示原子弛豫受衬底和温度影响会改变莫尔平带波函数的局域位置，从而解释实验与理想真空弛豫计算之间的差异。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Atomic-Scale Tailoring of Chemisorbed Atomic Oxygen on Epitaxial Graphene for Graphene-Based Electronic Devices
本研究利用STM研究化学吸附原子氧对外延石墨烯电子性质的影响，发现氧原子可在狄拉克点引入带隙，并可通过STM偏压扫描实现原子精度的脱附或跳跃调控，为石墨烯基原子尺度电子器件开发提供了新途径。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The crucial role of atomic corrugation on the flat bands and energy gaps of twisted bilayer graphene at the "magic angle" $θ\sim 1.08^\circ$
我们结合最先进的大规模第一性原理计算与低能量连续模型来描述扭曲双层石墨烯在第一魔角$θ=1.08^\circ$的近平坦带。我们表明，平坦的带流形的能量宽度，以及能隙分离的价带和导带，可以得到只有当面外弛豫被充分考虑。结果同意定性和定量与最近的实验结果。
2019-05-13 cond-mat.mes-hall
Competition of Dzyaloshinskii-Moriya and higher-order exchange interactions in Rh/Fe atomic bilayers on Ir(111)
利用自旋极化扫描隧道显微镜和密度泛函理论研究了Ir（111）表面Rh/Fe原子双层膜的非共线自旋结构.我们发现，高阶交换相互作用敏感地依赖于堆叠顺序。对于fcc-Rh/Fe/Ir（111），阻挫交换作用占主导地位，并导致形成周期约为1.5 nm的自旋螺旋基态。对于hcp-Rh/Fe/Ir（111）体系，高阶交换作用有利于双排反铁磁态或uudd态。然而，在Fe/Ir界面处的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用导致相邻磁矩之间的约4°的小角度，从而导致倾斜的“uudd”基态。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall
Nonreciprocal spin-wave dispersion in magnetic bilayers
本文研究磁性双层膜中自旋波色散的非互易性，结合布里渊光散射实验与TETRAX有限元计算，揭示饱和磁化强度和层厚对非互易性的影响，为设计高效单向自旋波器件提供依据。
2025-02-06 cond-mat.mes-hall
Orbital Hall effect in bilayer transition metal dichalcogenides: From the intra-atomic approximation to the Bloch states orbital magnetic moment approach
利用有效Dirac模型，研究了过渡金属双硫族化合物2 H堆积双层膜（2 H-TMD）中的轨道霍尔效应（OHE）.我们使用一阶微扰理论在双层系统的层间耦合，以获得在线性响应制度的轨道霍尔电导率的解析表达式。我们使用轨道角动量（OAM）算子的两种不同的描述：第一种是仅考虑对OAM的内部贡献的原子内近似[Cysne等人，Phys. Rev. Lett. 126，056601（2021）]。第二种方法使用轨道（谷）磁矩的贝里相位公式来描述OAM算子[Bhowal和Vignale，Phys. Rev. B 103，195309（2021）]。这种方法包括对OAM的站点间和站点内贡献。我们的研究结果表明，这两种方法同意定性描述的OHE在双层的2 H-TMDs，虽然他们提出了一些定量的差异。我们还表明，层间耦合起着至关重要的作用，在理解的OHE在无偏双分子层的2 H-TMD。这种耦合导致布洛赫态成为各层状态的成键（反键）组合，要求考虑轨道磁矩的非阿贝尔结构，以发生OHE。正如我们在整个工作中讨论的那样，基于OHE的2 H-TMDs无偏双层中的OAM传输的新图像与基于谷霍尔效应的通常图像非常不同，从而为以前的实验结果提供了新的启示。我们还讨论了双层系统中的栅极电压偏置的影响。我们的工作支持最近的理论预测OHE在二维材料。
2022-05-17 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable spin waves in antiferromagnetic atomic bilayers
二维层状磁性材料的出现为二维磁性的基础研究和基于自旋的应用探索开辟了一个令人兴奋的领域。近年来，二维磁性材料显示出了许多显著的性质，包括磁性隧道结中的自旋过滤和磁性态的栅极控制。虽然这些研究集中在静态性质，动态磁性能，如自旋波的激发和控制仍然难以捉摸。在这里，我们激发自旋波和探测其动力学在反铁磁CrI 3双层采用超快光泵/磁光克尔探测技术。我们确定了亚太赫兹磁共振下的面内磁场，从我们确定的各向异性和层间交换场和自旋阻尼率。我们进一步表明，通过静电门控的反铁磁共振调谐数十千兆赫兹。我们的研究结果揭示了二维磁性材料的磁激发和自旋动力学，并展示了它们在超快数据存储和处理中的独特应用潜力。
2020-01-13 cond-mat.mes-hall
Visualizing Atomic-Scale Negative Differential Resistance in Bilayer Graphene
利用扫描隧道显微镜研究了碳化硅衬底上双层石墨烯的原子尺度隧穿特性。高分辨率的隧道光谱揭示了一个意想不到的负微分电阻（NDR）在狄拉克能量，空间上变化的单层石墨烯的单个单元电池内。在横向电场作用下，双层石墨烯的电子能谱中出现了两个近能隙范霍夫奇异点，它们强烈地局域在不同层的两个亚晶格上，从而解释了负折射的起源.此外，发现隧道接触附近的缺陷通过电子干涉强烈影响NDR。我们的结果提供了一个原子水平的理解量子隧穿在双层石墨烯，并构成了一个有用的一步，石墨烯为基础的隧穿器件。
2013-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant spin transfer torque in atomically thin magnetic bilayers
在腔量子电动力学中，利用光子在两个限定腔的反射镜之间的多次反射来增强腔内原子的光耦合。我们表明，这种模式，用于增强与本地化的对象的相互作用的飞行粒子可以推广到基于范德华二维磁体的自旋电子学。在隧穿磁性双层时，我们发现每个电子入射的自旋转移力矩可以成为大于$\hbar/2$的数量级，这可能是由于电子通过铁磁单层的多反射路径作为其角动量转移的中间体。在隧穿共振附近的宽能量范围内，每个电子隧穿的阻尼式自旋转移力矩具有通用值$\frac{\hbar}{2} \tan{\fracθ{2}}$，仅取决于磁化之间的角度$θ$。这些发现扩展了基于范德华磁体的高性能和高密度存储的磁化操纵的范围。
2020-09-27 cond-mat.mes-hall
Atomic reconstruction in twisted bilayers of transition metal dichalcogenides
范德华异质结构形成了一个庞大的跨学科研究领域，由人工固体的层组装所提供的丰富的材料科学机会所推动，这些人工固体具有受控的成分，顺序和相邻原子平面的相对旋转。在这里，我们使用原子分辨率透射电子显微镜和多尺度建模表明，晶格的MoS $_2$和WS $_2$双层扭曲到一个小的角度，$θ<3^{\circ}$，重建成积极有利的堆垛层错网络分离的堆垛畴。对于接近3R堆叠的晶体排列，出现镜面反射的三角形3R域的棋盘格图案，由持续到最小扭转角的部分位错的网络分开。扫描隧道测量结果表明，这些3R域的电子性质出现质的不同，从2HTMD，具有层极化导带态所造成的缺乏反转和镜像对称。相比之下，对于接近2H堆叠的排列，稳定的2H结构域占主导地位，早期未被注意到的亚稳相的核大小限于$\sim$ 5 nm。这在$θ\sim 1^{\circ}$处表现为kagome样模式，在$θ\rightarrow 0$处转变为螺旋位错的六边形阵列，将大面积的2H畴分开。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall
Transport Spectroscopy of Sublattice-Resolved Resonant Scattering in Hydrogen-Doped Bilayer Graphene
我们报道了在低温真空中通过同时进行低温原子氢掺杂和电子输运测量在双层石墨烯中的亚晶格分辨共振散射的实验观察。这使我们能够在没有原子尺度显微镜的情况下监测双层石墨烯的不同亚晶格上的氢吸附。具体而言，我们检测到两个不同的共振散射峰的栅极依赖电阻，这演变为原子氢剂量的函数。理论计算表明，其中一个峰来自氢原子在α亚晶格（二聚体位置）上的共振散射，而另一个峰来自氢原子在\b{eta}亚晶格（非二聚体位置）上的共振散射，从而实现了一种通过输运测量表征相对亚晶格占有率的方法.利用这种新的能力，我们调查的吸附和热脱附的氢吸附原子通过控制退火，并得出结论，氢吸附在\b{eta} -亚晶格是积极的青睐。通过从α-亚晶格的位置选择性脱附，我们实现了主要在单个亚晶格上的吸附原子的氢掺杂，这是产生铁磁性的高度期望的。
2018-09-29 cond-mat.mes-hall
Relaxation Effects in Twisted Bilayer Graphene: a Multi-Scale Approach
我们提出了一个多尺度的密度泛函理论（DFT）通知分子动力学和紧束缚（TB）的方法来捕捉相互依赖的原子和电子结构的扭曲双层石墨烯。我们校准的平带魔角是在$θ_{\rm M} = 1.08^{\circ}$通过重新调整不同的原子结构弛豫模型的层间隧穿作为一种方式来解决现有的原子和电子结构模型的不确定性，其预测的魔角之间变化很大$0.9^\circ \sim 1.3^\circ$。原子间力场的建立使用输入从各种堆叠和层间距离依赖DFT总能量，包括确切的交换和随机相位近似（EXX+RPA）。我们对石墨烯使用$\upsilon_{\rm F} \simeq 10^{6}$ ~m/s的费米速度，其比局域密度近似（LDA）值提高了约$\sim 15\%$。基于这个原子和电子结构模型，我们得到高分辨率的光谱功能与实验角度分辨光电子能谱（ARPES）。我们的原子和电子结构之间的相互依赖性的分析表明，层内弹性参数与DFT-LDA兼容，这是刚性的$\sim$ 30\%比广泛使用的反应经验键级力场，可以结合ESX +RPA层间电位产生魔角在$\sim 1.08^{\circ}$没有进一步重新调整的层间隧道。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit proximity in MoS$_2$/bilayer graphene heterostructures
该研究在MoS$_2$/双层石墨烯异质结构中实验确认Ising与Rashba两种SOC，并发现临界位移场附近的非单调电导及磁电导尖峰。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall
Chiral plasmons with twisted atomic bilayers
具有旋转错位的原子薄层的范德华异质结构，例如扭曲的双层石墨烯，具有有趣的结构莫尔超晶格。由于扭曲原子层之间的量子耦合，光-物质相互作用本质上是手性的;因此，它们为极端纳米尺度的手性等离子体提供了一个有前途的平台。然而，虽然层间量子耦合可能是显着的，其影响手性等离子体仍然难以捉摸。本文从全麦克斯韦方程组出发，考虑层间量子耦合，给出了扭曲双层原子中手征等离子体激元的一般解。我们发现扭曲原子双层膜与手征超颖表面有着直接的对应关系，手征超颖表面除了具有一般的表面导电性外，还同时具有手征和磁性表面导电性。换句话说，扭曲范德华异质结构中的层间量子耦合可以促进各种（例如，双各向异性）原子级薄超颖表面。此外，由层间量子耦合确定的手性表面电导率决定了手性等离子体的存在并导致独特的相位关系（即，+/-π/2相位差）。重要的是，这种独特的相位关系的手征等离子体激元可以用来构建丢失的纵向自旋的等离子体激元，除了共同的横向自旋的等离子体激元。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Atomic relaxation and electronic structure in twisted bilayer MoS2 with rotation angle of 5.09 degrees
本文通过DFT研究5.09度扭曲双层MoS2，发现面外原子弛豫主导其低能电子结构，并提出一个简单高效的原子模型来预测该弛豫。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring 4H-SiC Surface Electronic States by Atomic-Layer Deposition for Ideal Peta-Ohm Resistors
针对商用半绝缘SiC电阻在变电压下电阻不稳定的问题，本研究通过原子层沉积超薄氧化锌层固定表面电荷并平衡电场，实现了1拍欧且电压波动可忽略的稳定电阻，还具备光热切换功能，为精密技术提供新方案。
2025-08-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nanosecond spin lifetimes in bottom-up fabricated bilayer graphene spin-valves with atomic layer deposited Al$_2$O$_3$ spin injection and detection barriers
我们目前的自旋输运研究的双层和三层石墨烯非局域自旋阀已被制造的自下而上的制造方法。通过该技术，首先将自旋注入电极沉积到Si $^{++}$ /SiO $_2$衬底上，随后机械转移石墨烯/hBN异质结构。我们以前表明，这种技术允许纳秒自旋寿命在室温下结合载流子迁移率超过20，000 cm $^2$ /（Vs）。尽管强烈增强的自旋和电荷传输特性，在这些设备中的MgO注入势垒表现出导电针孔，仍然限制了测量的自旋寿命。我们证明，这些针孔可以部分地减少通过氧处理的三层石墨烯设备，这是看到的Co/MgO电极的接触电阻面积产品的强烈增加。同时，自旋寿命从1 ns增加到2 ns。我们认为，针孔部分是由于分子束外延中的定向生长。因此，对于第二组设备，我们使用Al $_2$ O $_3$的原子层沉积，这提供了各向同性沉积更均匀的屏障的可能性。虽然所制造的双层石墨烯器件的接触是不导电的，但是我们可以通过电压脉冲部分地打破氧化物势垒。此后，器件也表现出纳秒自旋寿命。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall
Untangling 3D atomic reconstruction in twisted bilayer 2D crystals via dark field transmission electron microscopy
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
本文利用暗场透射电子显微镜（DF-TEM）建立局部堆叠与图像强度的定量关系，从DF图像中提取三维原子位移和层间距，解决了扭曲二维材料中原子重构的三维分布测量难题。
2026-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong atomic reconstruction in twisted bilayers of highly flexible InSe: Machine-Learned Interatomic Potential and continuum model approaches
本研究通过机器学习原子间势和连续介质模型，发现高度柔性InSe扭转双层在广泛扭转角下发生显著原子重构，包括面外褶皱和面内畴形成。
2024-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic displacements drive flat band formation and lateral electron and hole separation in near-60 degree twisted MoSe2/WSe2 bilayers
该研究通过从头算密度泛函理论，发现近60度扭曲的MoSe2/WSe2双层膜在约3度扭曲角下出现价带与导带平带，原子位移产生的极化梯度实现电子空穴横向分离，形成的激子兼具面外与面内偶极矩。
2025-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nano-scale mechanical probing of supported lipid bilayers with atomic force microscopy
我们目前的理论和实验的力-距离曲线$F(z_0)$的原子力显微镜（AFM）针尖（半径$R$）压痕支持的流体双层（厚度$2d$）。对于实际条件，力由双层的面积压缩性模量$κ_A$主导，并且在极好的近似下由$F= πκ_A R z_0^2/(2d-z_0)^2$给出。我们的模型很好地描述了三组分脂质双层中共存的液体有序区和液体无序区的AFM力曲线，并提供了与文献值一致的$κ_A$。液体有序相具有类似于我们通过氢键断裂建模的屈服响应。
2010-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Janus-induced atomic reconstruction amplifies twist-angle modulation of interlayer thermal transport in moiré bilayers
The University of Tokyo（东京大学）；Okayama University（冈山大学）
研究在二维莫尔双层中，通过引入Janus诱导的镜像对称破缺改变层间热导率扭转角依赖性，利用MoSSe/MoS₂双层的特性促进原子重构，削弱层间耦合抑制声子传输，展现其对层间热输运的影响及在声子工程中的作用。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coupling and stacking order of ReS2 atomic layers revealed by ultralow-frequency Raman spectroscopy
我们研究了原子薄的ReS 2的超低频拉曼响应，ReS 2是一种特殊类型的二维（2D）半导体，具有独特的扭曲1 T结构。双层和少层ReS 2在低于50 cm-1的频率下表现出丰富的拉曼光谱，其中观察到层间剪切和呼吸模式。这些层间声子模式的出现表明ReS 2层是有序耦合和堆叠的，与一般认为的ReS 2层是相互解耦的相反。虽然层间呼吸模式可以用线性链模型描述，但由于面内晶格畸变，剪切模式表现出独特的行为。特别地，双层ReS 2中的两个剪切模式是非简并的，并且在拉曼光谱中很好地分离，与其他2D材料中的双简并剪切模式相反。通过全面的第一性原理计算，我们可以计算出层间模式的频率和拉曼强度，并确定双层ReS 2中的堆叠顺序。
2015-11-30 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall magnetoresistance in quasi-two-dimensional antiferromagnetic insulator/metal bilayer systems
研究了反铁磁绝缘层/金属双层膜系统中自旋霍尔磁电阻的温度特性。我们使用量子蒙特卡罗模拟计算SMR信号的幅度，并研究SMR如何依赖于自旋的幅度，AFI层的厚度，以及交换相互作用的随机性。我们的结果为简单的量子自旋模型提供了一个有用的起点，了解磁性化合物的原子层上的SMR测量。
2022-09-27 cond-mat.mes-hall
Tailoring non-collinear magnetism by misfit dislocation lines
三原子层Fe膜与Ir（111）衬底之间的失配引起的大的外延应力通过形成密集的位错线网络而被缓解。自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）的调查表明，应变是局部变化的Fe膜内，这种变化会影响系统的磁状态。两种类型的位错线区域可以区分，都表现出与应变相关的周期（范围从3 nm到10 nm）的自旋螺旋。使用一个简单的微磁模型，我们属性的自旋螺旋的周期的变化，在磁性薄膜中的有效交换耦合的变化。这一假设得到了所观察到的饱和磁场对自旋螺旋周期的依赖性的支持。此外，在外加磁场中，磁skyrmion只出现在一种类型的位错线区域，这归因于位错线的不同钉扎特性。
2016-10-21 cond-mat.mes-hall
Study of BC$_{14}$N-bilayer graphene: Effects of atomic spacing and interatomic interaction between B and N atoms
研究了两种不同掺杂方式下，双层石墨烯（BC $_{14}$ N）中硼（B）和氮（N）原子间的吸引相互作用对电子、热学和光学性质的影响：第一种是在同一层中同时掺杂B和N原子，而另一层不掺杂.第二，在两个层中掺杂B和N原子。在第一种情况下，B和N原子之间的吸引相互作用不影响层间相互作用，而在第二种情况下，它会影响层间相互作用。我们发现，在一个层中的强B-N吸引相互作用诱导的金属行为由于交叉的价带和费米能，而两个层之间的强吸引相互作用诱导的半导体性质所产生的带隙的出现。因此，我们确认，金属类BLG是不是一个很好的热器件的材料，因为它具有较低的品质因数，而我们注意到，类磁阻BLG具有高塞贝克系数和品质因数以及低的热导率。层间B-N原子的强吸引相互作用引起介电函数、激发光谱和吸收光谱在低能可见光范围内出现一个突出的峰，而在一层中掺杂的B和N之间的强吸引相互作用的情况下看到一个非常弱的峰。控制BLG中的B和N原子构型可有助于改进用于热电和光电子器件两者的材料。
2021-04-03 cond-mat.mes-hall
Giant atomic swirl in graphene bilayers with biaxial heterostrain
本研究发现双层石墨烯在双轴异质应变下会形成巨型原子涡旋与螺旋电子态，通过实验观测与计算验证了其原子重构机制与拓扑起源，确立了双轴异质应变在莫尔工程中的重要参数地位。
2023-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasicrystalline electronic states in twisted bilayers and the effects of interlayer and sublattice symmetries
研究了由无公度原子层堆叠而成的准晶的电子结构。我们考虑两个系统：一对相对扭转角为$θ=45^\circ$的正方形晶格和一对相对扭转角为$θ=30^\circ$的六边形晶格，具有不同的层间相互作用强度。这构成了每一个二维双层准晶系统。我们研究了每个准晶对称性中准晶有序的共振耦合，并计算了准带色散。在双层准晶中，如果所有主要的层间相互作用都发生在具有相同磁量子数的原子轨道之间，则出现共振相互作用。因此，不仅由广泛研究的石墨烯组成的准晶，而且由过渡金属二硫属化物组成的准晶也将呈现准晶状态。我们发现，一些准晶态，这通常是由去耦单层状态掩盖，更突出，即，“暴露”，在具有强层间相互作用的系统中。我们还表明，我们可以切换状态之间的准晶结构和它的层组件，通过打开和关闭层间对称性。
2020-11-28 cond-mat.mes-hall
Selective Hydrogen Adsoprtion in Graphene Rotated Bilayers
基于包含范德华相互作用的密度泛函理论，采用从头算方法研究了氢原子在旋转石墨烯双层膜上的吸收能。我们发现，由于下面的旋转层引起的表面张力和费米能级附近电子态密度的扰动，具有几乎AA堆积的原子是氢化学吸附的优先原子。不同原子之间的吸附能差可以高达80 meV。此外，我们发现，由于能量接近狄拉克点的电子态密度的对数范霍夫奇异性，电子或空穴掺杂样品的吸附能大大增加。同时发现吸附能随层间旋转角的减小而增大。最后，C-H键（${\sim 0.3 eV}$）的大零点能表明原子氢和氘的吸附和解吸应该表现不同。
2017-10-05 cond-mat.mes-hall
Atomic-scale defects restricting structural superlubricity: Ab initio study study on the example of the twisted graphene bilayer
采用带有范德华修正的密度泛函理论（DFT）计算方法，研究了扭曲双层石墨烯层间相互作用的势能面.对于互质指数（2，1）（扭转角21.8 $^\circ$）的莫尔图案，这些计算给出了每个空位28 meV的不可忽略的PES振幅和每个空位7 - 8 meV的层的相对滑动的势垒。同时，利用半经验势拟合DFT结果，我们证实了没有缺陷的扭曲双层石墨烯对相同的莫尔图案表现出超润滑性，并且无限双层的PES振幅低于计算精度。我们的研究结果意味着，原子尺度的缺陷限制了二维层的超润滑性，并可以确定这些层在超润滑状态下的静态和动态摩擦学性能。我们还分析了计算成本低的方法，可用于建模的摩擦学行为的大型系统的缺陷。充分使用国家的最先进的半经验潜力层间相互作用和近似的基础上的第一空间傅立叶谐波的描述与缺陷的石墨烯层之间的相互作用进行了讨论。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent Refraction at the Atomic Step of Transition-metal Dichalcogenides
我们从理论上提出了一种新的自旋相关的电子输运机制，在该机制中，自旋非偏振电子束被分裂成不同的方向，这取决于在非磁性材料中的原子畴边界处的自旋。具体来说，我们计算了过渡金属二硫属化物的单层和双层之间的边界的电子传输，并证明了进入边界的上自旋和下自旋电子被折射和准直到相反的方向。这种现象归因于强的自旋-轨道相互作用、三角翘曲的费米面以及单层和双层系统之间不同的晶体对称性。自旋相关的折射表明了自旋分裂器的潜在应用，它可以简单地通过使电流通过边界来空间分离上自旋和下自旋电子。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall
Specific Heat of Twisted Bilayer Graphene
研究了单层、双层和扭曲双层石墨烯的声子比热。计算采用Born-von Karman晶格动力学模型计算层内原子相互作用和层间球对称原子间势。我们发现，在温度T<15 K时，比热随温度变化为T^n，其中对于石墨烯，n = 1，对于双层石墨烯，n = 1.6，对于扭曲双层石墨烯，n = 1.3。声子比热揭示了双层石墨烯中对扭曲角的有趣依赖性，这在低温下特别明显。结果表明，声子工程的层状材料的热性能通过扭曲的原子平面的可能性。
2014-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Activating magnetoelectric optical properties by twisting antiferromagnetic bilayers
双层中的扭曲引入了具有两种对映体的结构手性，即，左手和右手的双层，这取决于取向的扭转角。这种整体手性和额外的自由度之间的相互作用，如磁有序和由键的几何形状产生的局部八面体手性，可以产生惊人的现象。在这项工作中，我们专注于共线反铁磁CrI $_3$扭曲的同质双层，其特征在于在每个单层的交错八面体手性。利用对称性分析、密度泛函理论和紧束缚模型计算，我们发现层扭曲可以降低结构和磁点群的对称性，从而激活热释电和磁光克尔效应，这在无扭曲的反铁磁同质双层膜中是不存在的。有趣的是，电极化的强度和克尔角都可以通过扭转角来控制，并且当从左扭转到右扭转双层时，它们的符号被反转。我们进一步揭示了非常规的旋涡与自旋纹理，交替相反的手征在动量空间的发生。这些研究结果表明，在磁性双层和相关的范德华异质结构的扭曲和八面体手性之间的相互作用代表了一个非凡的资源，定制其物理特性的自旋电子学和光电应用。
2022-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable atomically enhanced moiré Berry curvatures in twisted triple bilayer graphene
本研究构建了扭曲三层双层石墨烯平台，发现原子重构可增强moire能带绝缘体态的Berry曲率，并通过静电控制实现能带结构与拓扑的工程化调谐。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interlayer interaction in general incommensurate atomic layers
我们提出了一个通用的理论公式来描述任意晶体结构的无公度双层系统的层间相互作用。从紧束缚模型出发，采用距离相关的转移积分，证明了在实空间中非常复杂的层间耦合可以简单地表示为倒易空间中的广义Umklapp过程.该公式适用于描述具有任意晶格结构和相对取向的不同材料在二维界面上的相互作用。我们将该方法应用于大旋转角的无公度双层石墨烯，得到了一级近似下的准能带结构和态密度.
2015-01-09 cond-mat.mes-hall
Analytical solution for the relaxed atomic configuration of twisted bilayer graphene including heterostrain
针对扭曲双层石墨烯，提出一种在扭曲角高于约0.7°时获得连续松弛模型高精度近似解的方法，并给出有无异质应变下的闭式表达式，覆盖第一个魔角。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tailoring exchange interactions in engineered nanostructures: Ab initio study
我们提出了一种新的方法，在原子尺度的纳米结构的自旋操纵。我们的从头计算清楚地表明，它是可能的，通过调整系统的几何形状来调整亚纳米结构的磁性。通过两个基于表面的系统的例子，我们证明：（i）耦合到埋置磁性Co层的单个吸附原子的磁矩可以稳定在铁磁或反铁磁配置取决于间隔层的厚度。研究发现，Co埋层对表面两种磁性杂质之间的交换相互作用有着深刻的影响。(ii)磁性吸附原子之间的交换作用可以通过引入人工的Cu-Cu链来控制。
2008-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Spin-to-Charge Conversion by Tailoring Magnetically Proximitized Topological Dirac Semimetal
The University of Tokyo（东京大学）；Yamagata University（山形大学）；Tohoku University（东北大学）；National Institute of Technology, Fukushima College（福岛国立技术专门学校）
本文研究 Fe/α-Sn 异质结构中磁近邻效应对拓扑表面态和自旋-电荷转换的调控，结合自旋泵浦、解析模型与第一性原理计算，在25 nm α-Sn中实现3.14 nm的室温最高逆Edelstein长度。
2026-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photoelectron diffraction of twisted bilayer graphene
本文理论评估光电子衍射技术用于提取扭转双层石墨烯的堆叠方式、扭转角及层间距等结构信息，并系统计算了不同堆叠与扭转角下的衍射图谱。
2024-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Symmetry-Breaking Stacking Boundaries in Bilayer MoS2
二维材料的晶体对称性对其电学和光学性质有着重要的影响。2D材料中的工程对称性最近已经成为实现新特性和功能的一种有前途的方法。单层过渡金属二硫属化物（TMDC）（如二硫化钼（MoS2））的非中心对称结构允许通过圆偏振光激发进行谷控制。在双层TMDC中，可以通过改变堆叠顺序来控制反转对称性，从而提供了一种工程谷选择性的途径。在这里，我们报告的原位集成AA'和AB堆叠双层MoS2与不同的反转对称性之间的不同堆叠域，通过热刺激和电子辐照，在原子分辨率的扫描透射电子显微镜创建原子尖锐的堆叠边界。该装置使我们能够实时跟踪堆叠边界的形成和原子运动，并且具有高分辨率，这使得能够对边界处的原子结构进行深入分析。结合密度泛函理论计算，我们建立了边界形核和膨胀的动力学，并进一步确定金属边界状态。我们的方法提供了一种方法来合成域边界与有趣的传输特性，并开辟了一个新的途径，通过实时图案化的域具有不同的对称性控制纳米级域的谷电子。
2017-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local-Antisymmetric Flat Band and Coexisting Correlated stripe charge orders in WSe2-Modulated Twisted Bilayer Graphene
该研究通过WSe2衬底的原子对齐调控魔角双层石墨烯能带，实现平带局域反对称性破缺，首次观测到正交条纹电荷序共存，揭示了界面原子对齐作为平带物理新调控参数的重要作用。
2025-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superlattice structures in twisted bilayers of folded graphene
双层石墨烯的电子性质强烈依赖于两个原子晶格的相对取向。虽然Bernal堆叠的石墨烯是最常研究的，但层间的旋转失配开辟了一个全新的丰富物理学领域，特别是在小的层间扭曲时。在这里，我们报告的磁输运测量扭曲的石墨烯双层，通过折叠的单层制备。这些揭示了一个强烈的依赖于扭转角，这可以通过样品的几何形状来估计。在小的旋转，超晶格的波长在10 nm的顺序出现，并通过摩擦原子力显微镜观察。在这个小角度制度的磁输运测量显示卫星朗道风扇的形成。这些都归因于额外的狄拉克奇性的能带结构和讨论相对于广泛的层间耦合模型。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Corrugation induced stacking solitons with topologically confined states in gapped bilayer graphene
石墨烯作为一种原子厚度的超软薄膜，几乎没有抵抗面外变形的能力，因此，它总是在一定程度上起皱。近年来，人们对单层石墨烯的波纹结构及其对电子性质的影响进行了广泛的研究。然而，在双层石墨烯中的类似实验研究尚未报道。在这里，我们表明，双层石墨烯中的波纹可以产生公度Bernal堆叠域之间的非公度堆叠孤子（域壁）。利用扫描隧道显微镜，我们从微观上研究了在均匀层间电势差下，由波纹诱导的AB和BA双层结构中的堆积孤子的电子结构。在纳米尺度下观察到拓扑无带隙边缘态和准局域带隙类量子阱态。沿堆叠孤子的拓扑边缘态的原子分辨率映射揭示了它们之间存在谷间散射，这可以解释最近的实验中，沿带隙石墨烯双层畴壁的电导小于量子化值4e2 h。
2016-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable phonon-induced transparency in bilayer graphene nanoribbons
在三能级原子系统的电磁感应共振现象中，通过光抽运，直接跃迁和间接跃迁的相消干涉，消除了偶极允许跃迁处的线性极化率。EIT不仅导致光在原本不透明的原子跃迁频率处传输，而且导致光群速度减慢和光学非线性增强。在这封信中，我们报告了一个类似的行为，表示为声子诱导的透明度（PIT），在AB堆叠的双层石墨烯纳米带。在这里，由于等离子体激元激发的光吸收由于与红外活性Γ点光学声子的耦合而被抑制在窄窗口中，其功能在这里类似于原子系统的EIT中的亚稳能级的功能。我们进一步表明，PIT在双层石墨烯是积极可调的静电门控，并估计在声子频率为1580 cm-1的最大慢光因子约为500，基于测量的光谱。我们的演示开辟了一条途径，探索少光子非线性光学和慢光在这种新型的二维材料，没有外部光泵和室温。
2013-10-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optimal skyrmion stability in antisymmetric ultrathin ferromagnetic bilayers
Université de Toulouse, CNRS, CEMES（图卢兹大学，法国国家科学研究中心，电子与分子材料中心）；School of Mathematics, University of Bristol（布里斯托尔大学数学学院）；Dipartimento di Matematica, Università di Pisa（比萨大学数学系）
本文通过微磁学模型研究超薄反向非对称铁磁双层中磁涡稳定性，揭示了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用与偶极相互作用协同稳定磁涡的机制，并在非维参数空间中确定了磁涡最优稳定性线。
2026-04-02 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
A theoretical study of the dynamics of atomic hydrogen on graphene bilayers
我们提出了一个理论研究的动力学的氢原子吸附在石墨烯双层与Bernal堆叠。首先，通过广泛的密度泛函理论计算，包括范德华相互作用，我们获得了单个H原子脱附和迁移过程中涉及的活化能垒。这些障碍，随着尝试率和能量的H对，被用作动力学蒙特卡罗模拟的输入参数，研究吸附的H原子的初始随机分布的时间演化。模拟结果表明，在室温下，氢原子在完全脱附或形成团簇之前只占据一个亚晶格。在将温度降低到0 ℃时，H原子分布的这种亚晶格选择性可以持续足够长的时间。H原子的最终命运，即解吸或团簇形成，取决于可以通过掺杂调节的活化势垒的实际相对值。在某些情况下，即使在室温下，也可以在实验相关的时间段内获得亚晶格选择性。这一结果表明，与这种分布相关联的铁磁态的观测和应用的可能性。
2015-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the correlation between real-space structure and chiral magnetic order at the atomic scale
我们同时图像的几何，电子和磁性结构的屈曲铁双层膜，表现出手性磁秩序。我们通过结合自旋极化扫描隧道显微镜和磁交换力显微镜（dac）来实现这一点，以独立地表征非平坦表面的几何结构以及电子和磁性结构。这种新的dac成像技术揭示了双层膜中强应变弛豫导致的重构线的几何高度，使得从原子水平上的电子结构分解真实空间成为可能，并与所得的自旋螺旋基态相关。通过另外利用吸附原子操纵，我们揭示了手性磁性基态的部分，以前没有单独与SP-STM成像的晶胞。利用密度泛函理论（DFT），我们研究了重构双层膜的结构和电子性质，并确定了与我们的实验结果一致的有利的化学计量制度。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of spin-orbit torque efficiency by tailoring interfacial spin-orbit coupling in Pt-based magnetic multilayers
利用自旋矩铁磁共振研究了Pt/Co/Py三层膜中Co层厚度对自旋输运和自旋轨道矩的影响。界面垂直磁各向异性能量密度（$K_s = 2.7~erg/cm^2$），其由Pt/Co界面中的界面自旋-轨道耦合（ISOC）主导，总有效自旋混合电导（$G_{eff,tot} = 0.42 {\times} 10^{15}~Ω^{-1} m^{-2}$）和双磁振子散射（$β_{TMS} = 0.46~nm^2$）首先被表征，通过改变Co层的厚度，定量计算了类阻尼转矩（$ξ_{DL}$ = 0.103）和类场转矩（$ξ_{FL}$ = -0.017）的效率。Pt/Co/Py双层膜体系中$ξ_{DL}$和$ξ_{FL}$的显著增强源于界面Rashba-Edelstein效应，这是由于Pt/Co界面处Co-3d和Pt-5d轨道之间存在较强的ISOC。此外，我们还发现了一个相当大的面外自旋极化SOT，这归因于自旋反常霍尔效应和可能的自旋旋进效应，由于IPMA诱导的Pt/Co界面垂直磁化。我们的研究结果表明，Pt/Co界面的ISOC在自旋输运和SOTs产生中起着至关重要的作用。我们的发现提供了一种替代方法，以提高传统的SOT的效率，并产生非传统的SOT与面外自旋极化，以开发低功耗的Pt基自旋电子通过定制的Pt/FM接口。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Measurement of the Electronic Structure and band gap nature of atomic-layer-thick 2H-MoTe2
采用一种新的机械剥离法制备了毫米级2 H-MoTe_2单晶单层和双层样品。基于这样的高质量的样品，我们报告的第一个直接的电子结构研究，使用标准的高分辨率角分辨光电子能谱（ARPES）。发现在K处的直接带隙为0.924eV的铷掺杂单层MoTe 2。在双层MoTe 2中也观察到类似的价带排列，支持了其上类似的直接带隙半导体的假设.我们的测量表明，单层MoTe 2在价带最大值（VBM）处有一个相当大的212 meV的带裂，并且这种带裂随着层的堆叠而系统地扩大，从单层到双层再到体.同时，我们对这些材料的PBE能带计算与ARPES结果显示出良好的一致性。一些基本的电子参数来自实验和计算的电子结构。研究结果为进一步研究MoTe 2的单层和双层结构奠定了基础。
2020-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Characterization of Landau Level Splitting and the Intermediate v = 0 Phase in Bilayer Graphene
尽管在实验上已经发现了各种新颖的对称性破缺态，但原子尺度的光谱研究受到了很大的限制。在这里，我们研究高品质的BLG的高分辨率光谱特性，并观察到丰富的破缺对称诱导的朗道能级（LL）分裂，包括谷，自旋和轨道，通过使用超低温和高磁场扫描隧道显微镜和光谱（STM和STS）。我们的实验表明，最低n =（0，1）LL的自旋和轨道分裂都敏感地依赖于其填充状态，并且在部分填充状态下表现出明显的增强。更出乎意料的是，完全填充和谷极化LL的分裂也通过用相反谷部分填充LL而增强。这些结果揭示了显着的多体效应在这个系统中。在n =（0，1）LL（填充因子v = 0）的半填充时，测量并直接在原子尺度上可视化了一个单粒子中间相v = 0，它是BLG中倾斜反铁磁态和层极化态之间的过渡态。我们的原子尺度STS测量给出了直接的证据，这中间v = 0状态是预测的轨道极化相位。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Internal screening and dielectric engineering in magic-angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MA-tBLG）是研究二维Dirac材料框架中电子相互作用、能带结构和晶格自由度的共谋以产生奇异量子多体基态的可调实验场。虽然掺杂或磁场等外部参数的影响可以方便地修改和分析，但准二维电子气的全表面性质及其复杂的内部性质构成了一项具有挑战性的任务，以表征实验中发现的不同绝缘和超导状态的本质。我们分析了内部屏蔽和介电环境对MA-tBLG的本征电子相互作用的影响。我们发现，层间耦合一般增强内部屏蔽。介电环境对有效相互作用强度的影响决定性地取决于MA-tBLG的电子状态。因此，我们提出了实验剪裁的介电环境，例如通过改变覆盖层的成分和厚度，作为一个有前途的追求，以提供进一步的证据，解决隐藏的性质的量子多体状态在MA-tBLG。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Structural relaxation and low energy properties of Twisted Bilayer Graphene
从第一性原理和紧束缚方法研究了扭曲双层石墨烯的结构和电子性质随扭曲角（从第一个“魔”角$θ=1.08^\circ$到$θ=3.89^\circ$，前者对应于最大的单元格，包含11164个碳原子）的变化.通过适当地考虑长程范德华相互作用，我们提供了原子位移的模式（相对于理想的扭曲双层）。面外弛豫显示出振荡（“屈曲”）行为，对于最小角度非常明显，AA堆叠区域周围的原子受到最大位移的影响。面外位移伴随着显着的面内松弛，表现出类似涡旋的模式，其中涡度（旨在作为位移场的旋度）在从顶部平面移动到底部平面时发生逆转，反之亦然。总的来说，原子弛豫导致AA堆叠区域的收缩，有利于能量更有利的AB/BA堆叠域。在第一魔角处出现的平带只有在考虑原子弛豫的情况下才能得到精确的描述。非常重要的是，如果只考虑面内或面外弛豫，则不能再现将平带流形与较高和较低能带分开的实验间隙。在第一魔角的弛豫双层的稳定性估计为0.5-0.9 meV每原子（或7-10 K）的顺序。我们的计算揭示了准确描述的vdW相互作用和由此产生的原子弛豫的重要性，设想这种真正特殊的vdW双层的电子结构。
2020-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Feature-rich plasmon excitations in sliding bilayer graphene
紧束缚模型与改进的基于层的无规相近似紧密结合，以深入研究滑动双层石墨烯中的电子-电子相互作用。库仑相互作用和层内、层间原子相互作用主导了集体激发和电子-空穴激发。这些不寻常的能带直接反映在不同的转移动量-频率相图中。一般而言，在滑动双层石墨烯中，掺杂浓度的变化会导致两种等离子体激元模式的产生，并伴随着复杂的带内和带间单粒子激发。两个石墨烯层之间的相对位移极大地改变了激发行为。理论预测可以通过高分辨率的实验检查来验证。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
