Atomistic origins of high-performance in hybrid halide perovskite solar cells
有机金属钙钛矿太阳能电池的性能已经迅速超过了传统的染料敏化和有机光致发光。高功率转换效率可以在介孔和薄膜器件架构中实现。我们解决了这一成功的起源的背景下，材料化学和物理的大块钙钛矿所描述的电子结构计算。除了对于高效光伏器件必不可少的基本光电性质（光谱上合适的带隙、高光学吸收、低载流子有效质量）之外，材料在结构和组成上是柔性的。正如我们所展示的，混合钙钛矿表现出自发的电极化，我们还提出了通过明智地选择有机阳离子来调节的方法。铁电畴的存在将导致内部结，其可有助于光激发的电子和空穴对的分离，并通过载流子的分离减少复合。高介电常数和低有效质量的组合促进了Wannier-Mott激子分离和施主和受主缺陷的有效电离。在纳米结构薄膜中可以利用光铁性效应来产生更高的开路电压，并且可能有助于在钙钛矿太阳能电池中观察到的电流-电压滞后。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport kinetics in excitonic Mott insulator
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本研究探究范德瓦尔斯异质结中间接激子的输运动力学，通过实验与模拟证实高迁移率对应超流态，输运抑制及IX云收缩指示莫特绝缘态，明确区分了莫特绝缘与无序诱导的局域化。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall
Heterogeneous Ta-dichalcogenide bilayer: heavy fermions or doped Mott physics?
基于第一性原理计算，本文重新解释了Ta-二硫族化物双层异质结构，发现其电子从1T层向1H层发生显著电荷转移，系统更接近掺杂莫特绝缘体而非重费米子，为量子材料工程提供了新平台。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Probing magnetism in 2D van der Waals crystalline insulators via electron tunneling
磁性绝缘体是下一代自旋电子学和拓扑器件的关键资源。层状金属卤化物家族有望成为绝缘多铁性、自旋液体和铁磁体，但需要新的表征方法来释放它们的潜力。在这里，我们报告隧穿作为温度和施加的磁场的函数通过层状磁性绝缘体CrI3。我们电学上探测到了磁基态和层间耦合，并观察到了场致变磁转变。双层、三层和四层CrI3势垒的变磁转变导致磁阻分别为95%、300%和550%。我们进一步测量我们的结的非弹性隧穿谱，揭示了丰富的光谱集体磁激发（磁振子）CrI3。我们的研究结果建立了垂直隧穿作为一个多功能的探针磁性原子薄绝缘体。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A back-to-back diode model applied to MoS2 van der Waals Schottky diodes
本研究提出双肖特基势垒模型，可通过室温两端电流-电压测量从带石墨烯接触的MoS₂晶体管中提取符合肖特基-莫特规则的势垒高度，还能原位调控势垒，验证了背靠背二极管模型对全范德华晶体管二极管特性的表征能力。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Nernst effect in a van der Waals ferromagnet Fe$_3$GeTe$_2$
反常能斯特效应是由温度梯度驱动的电荷电流引起的，它对费米能级附近的Berry曲率非常敏感，为研究材料的拓扑性质提供了一种新的途径。Fe_3GeTe_2是近年来发现的二维范德华磁性材料的重要成员之一，由于其金属性和拓扑性，为反常能斯特效应提供了一个独特的平台。本文报道了在Fe_3GeTe_2中观察到的大的反常能斯特效应。反常霍耳角和反常能斯特角分别约为0.07和0.09，远大于普通铁磁体的反常霍耳角和反常能斯特角。通过利用莫特关系，这些大的角度表示一个大的Berry曲率附近的费米能级，与最近提出的Fe3GeTe2拓扑节线半金属候选人。我们的工作提供了Fe3GeTe2作为拓扑铁磁体的证据，并展示了使用二维磁性材料及其能带拓扑结构用于自旋热电子学应用的可行性。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of moiré magnetism and multi-domain spin textures in twisted Mott insulator - semimetal heterobilayers
该研究针对范德华异质结实验进展，通过推导有效自旋模型与蒙特卡洛模拟，探究莫特绝缘体-半金属莫尔超晶格的涌现磁性，揭示堆叠依赖的层间近藤作用对多畴磁有序的调控机制。
2024-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Role of the Adsorption of Alkali Cations on Ultrathin $n$-Layers of Two-dimensional Perovskites
本研究通过DFT-D3计算，探究碱金属阳离子对二维钙钛矿超薄膜表面缺陷的钝化作用，为提升光伏材料稳定性提供理论依据。
2024-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh breakdown current density of van der Waals One Dimensional $\mathrm{PdBr_2}$
本文报道了一种可液相剥离的真正一维范德华材料 PdBr₂ 纳米线，其可承受 200 MA/cm² 的超高电流密度，比铜互连高一个数量级，有望用于未来集成电路互连。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of flat and weakly dispersing bands in a van der Waals semiconductor Nb3Br8 with breathing kagome lattice
本研究利用ARPES和第一性原理计算揭示了范德华半导体Nb3Br8中存在源于呼吸kagome平面的平带和弱色散带，并证实其超薄样品的稳定性，为研究平带物理及异质结构应用提供了优秀平台。
2023-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mott insulating phase and coherent-incoherent crossover across magnetic phase transition in 2D antiferromagnetic CrSBr
该研究利用共振与温度依赖 ARPES 并结合 DMFT，证明二维反铁磁 CrSBr 为 Mott 绝缘体，并揭示其跨反铁磁–顺磁相变时由磁序消融驱动的能带重构与相干–非相干渡越。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Band structure engineered layered metals for low-loss plasmonics
等离子体目前面临的问题似乎不可避免的光学损失发生在金属组件，挑战基本上任何应用的实施。在这项工作中，我们表明，欧姆损失减少在某些层状金属，如过渡金属二硫属化物TaS $_2$，由于一个非常小的密度的状态散射在近红外源自其特殊的电子能带结构。基于这一观察，我们提出了一种新的能带结构工程范德华层状金属组成的六角过渡金属硫族化物卤化物层，大大抑制了本征损耗。利用第一性原理计算，我们表明，光学损耗的抑制导致薄膜波导和变换光学性能的改善。
2017-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in van der Waals heterostructures: The important role of dielectric screening
强束缚激子的存在是新发现的原子级薄半导体的标志之一。虽然可以理解的是，大的结合能主要是由于在二维（2D）的弱介电屏蔽，屏蔽的2D激子的作用仍然缺乏系统的调查。本文对一个广泛使用的二维类氢激子模型（介电函数ε（q）= 1 + 2παq）进行了批判性的评价，并提出了一个适用范围更广的准二维模型.在准二维图像中，电子和空穴被描述为在垂直方向上具有有限延伸的面内点电荷，并且它们的相互作用被具有非线性q依赖性的介电函数屏蔽，该介电函数是从头计算的。屏蔽相互作用被用于广义Mott-Wannier模型中，以计算孤立和支持的二维材料中的激子结合能。对于孤立的二维材料，准二维处理产生的结果几乎完全相同的严格的二维模型，都是在良好的协议与从头算多体计算。另一方面，对于更复杂的结构，如支撑层或嵌入在范德华异质结构中的层，激子在倒易空间中的尺寸远远超出了介电函数的线性范围，并且准2D描述必须取代2D描述。我们的方法的优点是提供了一个无缝连接之间的严格的2D限制隔离单层材料和更大的支持2D材料或范德华异质结构的屏蔽特性。
2015-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hidden electronic phase in strained few-layer 1T-TaS2
层状范德华材料是令人兴奋的，因为它们经常拥有多个竞争的电子相。本文报道了实验观察到的绝缘和金属相共存深内的公度电荷密度波相在高品质的几层1 T-TaS 2器件。通过详细的电子基态的电导波动谱，我们建立了混合相由一维金属畴壁包围的绝缘区域。我们发现，电子基态的1 T-TaS 2可以受到剧烈的应变，最终导致莫特间隙的相称的电荷密度波阶段的崩溃。我们的研究解决了一个悬而未决的问题，即层间耦合强度对层状范德华材料中电子相的影响。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Magneto-Excitonic Coupling in Alloyed van der Waals Antiferromagnet
Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Warsaw（华沙大学）；Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses（强磁场国家实验室）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Université Toulouse（图卢兹大学）；King’s College London（伦敦国王学院）
研究在范德华反铁磁体CrSBr中掺入氯对磁光相互作用的影响，结合磁光光谱与GW计算，发现Cl插入使激子波函数局域化，降低磁场诱导的能量重整化，确立成分合金化可调控范德华磁半导体磁光性质耦合。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tightly-bound and room-temperature-stable excitons in van der Waals degenerate-semiconductor Bi4O4SeCl2 with high charge-carrier density
本研究通过红外光谱、电输运、从头计算和角分辨光电子能谱等手段，在范德华简并半导体Bi4O4SeCl2中发现了室温稳定的紧束缚激子，其结合能约375 meV，载流子浓度高于Mott密度，为高掺杂体系中的激子光电器件开发奠定了基础。
2023-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Accurate Extraction of Schottky Barrier Height and Universality of Fermi Level De-pinning of van der Waals Contacts
由于费米能级钉扎（FLP），金属-半导体接触界面导致肖特基势垒高度（SBH），其通常难以调节。这使得使用相同的金属有效地注入电子和空穴变得具有挑战性-这是包括发光器件和互补逻辑在内的多种应用的基本要求。有趣的是，在脱钉范德华（vdW）接触的肖特基-莫特极限中调制SBH变得可能。然而，准确提取SBH对于充分利用这些接触至关重要。在这项工作中，我们提出了一个简单的技术，以准确地估计SBH在VDW接触界面，通过规避与SBH提取的几个模糊性。使用这种技术在几个vdW接触，包括金属2 H-TaSe $_2$，半金属石墨烯，和简并掺杂的半导体SnSe $_2$，我们证明，vdW接触表现出普遍的脱钉扎性质。vdW接触的优异双极载流子注入特性在两个应用中得到证明（以Au接触作为参考），即（a）使用少层石墨烯（FLG）接触从单层WS $_2$的脉冲电致发光，以及（b）使用2 H-TaSe $_2$接触在nFET和pFET模式中向WS $_2$和WSe $_2$沟道的有效载流子注入。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Cavity control of Excitons in two dimensional Materials
我们提出了一个强大的和有效的方法来控制二维材料和范德华异质结构的光谱量子腔嵌入。腔中光-物质耦合导致激子-极化激元的形成，激子-极化激元是光子和激子的叠加。我们的第一性原理研究表明，明亮和黑暗的激子光谱特征的重新排序和混合，并在第二类范德华异质结的情况下，内和层间激子共振的反转。我们进一步表明，腔光物质耦合强烈依赖于介电环境，并可以通过封装在另一种介电材料的有源2D晶体控制。我们的理论计算是基于一个新开发的非微扰多体框架，以解决耦合的电子-光子薛定谔方程在量子电动力学扩展的Bethe-Salpeter方法。这种方法使从头计算模拟激子极化激元状态和他们的色散从弱到强腔光-物质耦合制度。然后，我们的方法扩展到处理范德华异质结和封装的二维材料，使用简化的Mott-Wannier描述的激子，可以应用到非常大的系统无法达到完全从头算方法。
2019-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiconductive and Ferromagnetic Lanthanide MXenes Derived from Carbon Intercalated Two-dimensional Halides
本文提出由碳插层二维卤化物自下而上制备镧系 MXenes 的通用方法，获得带隙 0.32–1.22 eV、居里温度 36–60 K 的本征铁磁半导体。
2024-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Bi-2212/1T-TaS$_2$ Van der Waals junctions: Interplay of proximity induced high-$T_c$ superconductivity and CDW order
理解过渡金属二硫属化物（TMD）中超导性和电荷密度波（CDW）之间的共存，竞争和/或合作是一个难以捉摸的目标，当实现时，有望揭示这类重要材料的基本信息。在这里，我们使用四端的电流-电压测量研究新鲜剥离的高$T_{c}$超导体，Bi-2212，和CDW占主导地位的TMD层状材料，1 T-TaS $_{2}$之间的范德华界面。对于高度透明的障碍，有一个明显的Andreev反射功能提供证据的接近诱导的高$T_{c}$超导1 T-TaS $_{2}$具有惊人的大能隙（$\sim 20\thinspace $ meV）等于一半的内在Bi-2212（$\sim 40\thinspace $ meV）。我们的系统的研究，使用电导光谱的结与不同的双折射率也揭示了存在两个独立的玻色子模式，每一个都与一个“dip-hump”结构。我们推断，接近诱导的高$T_c$超导性的1 T-TaS $_2$是由耦合到Mott相称的CDW（CCDW）相共存的亚稳金属相，并与伴随的变化的CCDW序参数在界面区域。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First Order Quantum Phase Transition in the Hybrid Metal-Mott Insulator Transition Metal Dichalcogenide 4Hb-TaS2
将不同的相关和拓扑非平凡的物质电子相耦合在一起可以潜在地诱导新的电子有序和它们之间的相变。过渡金属二硫属化物化合物是探索这种混合体系的基础。它们拥有各种奇异的电子相，它们的范德华性质使它们能够通过剥离和堆叠或化学计量生长来混合，从而诱导新的相关复合物。在这里，我们研究的化合物4 Hb-TaS $_2$，交织的莫特绝缘状态的1 T-TaS $_2$和假定的自旋液体，它的主机与金属状态的2 H-TaS $_2$和低温超导相，它拥有。我们揭示了一个热力学相图，主机之间的一个相关的近藤集群状态和一个平带状态，近藤集群成为耗尽的一阶量子相变。我们表明，这种本征过渡可以诱导由电场和温度，以及通过操纵的层间耦合与探针尖，从而允许可逆的近藤集群和平带状态之间的切换。这种相变表现为整个电子光谱的不连续变化，并伴有滞后和低频噪声。我们发现相变线的形状是由两个电子态的局域可压缩性和熵决定的。我们的研究结果设置这样的异质结构作为一个令人兴奋的平台，系统的调查和操作的莫特金属过渡和强相关的阶段和量子相变。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exciton-exciton interactions in van der Waals heterobilayers
本研究结合理论与实验，基于第一性原理探讨范德华异质双层中的激子-激子相互作用，发现多体效应几乎完全补偿偶极蓝移，并在高密度下存在吸引与排斥行为的交叉，修正了偶极排斥主导的既有图像。
2023-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Layer-dependent Ferromagnetism in a van der Waals Crystal down to the Monolayer Limit
自石墨烯的著名发现以来，二维（2D）材料家族已经发展到涵盖广泛的电子特性。最近增加的包括自旋谷耦合半导体，伊辛超导体，可以调谐成量子金属，可能的莫特绝缘体与可调电荷密度波，和拓扑半金属与边缘运输。尽管取得了这一进展，但仍然没有具有内在磁性的2D晶体，这对传感，信息和数据存储等许多技术都很有用。从理论上讲，Mermin-Wagner定理在有限温度下禁止了二维各向同性海森堡模型中的磁序。然而，磁各向异性消除了这种限制，并使例如2D伊辛铁磁性的出现成为可能。在这里，我们使用磁光克尔效应（MOKE）显微镜来证明，单层三碘化铬（CrI 3）是一个伊辛铁磁体与面外自旋取向。它的居里温度为45 K，仅略低于大块晶体的61 K，与弱层间耦合一致。此外，我们的研究表明，层相关的磁相变，展示了典型的范德华晶体的标志性的厚度依赖的物理性质。值得注意的是，双层CrI 3显示抑制磁化与变磁效应，而在三层的层间铁磁性中观察到的散装晶体恢复。我们的工作通过利用原子薄材料的独特功能为研究磁性创造了机会，例如实现磁电子学的电气控制和新颖界面现象的范德华工程。
2017-04-03 cond-mat.mes-hall
Ultrafast transition between exciton phases in van der Waals heterostructures
原子级薄的范德华键合单层的异质结构开辟了一个独特的平台，工程师库仑相关，塑造激子，莫特绝缘，或超导相。在过渡金属二硫属化物异质结构中，存在于不同单层中的电子和空穴可以结合到空间间接激子中，其具有用于光电子学、谷电子学、玻色凝聚、超流性和莫尔诱导的纳米点晶格的强大潜力。然而，这些想法需要微观理解的形成，离解，热化动力学的相关性，包括超快相变。在这里，我们介绍了一个直接的超快访问库仑单层之间的相关性;锁相中红外脉冲使我们能够测量层间激子的结合能WSe 2/WS 2异质双层揭示了一种新的1 s-2 p共振，解释了一个完全量子力学模型。此外，我们跟踪，与子周期的时间分辨率，激子气体光生WSe 2层中直接转化为层间激子。根据堆叠角度，内和层间物种共存的皮秒尺度和1 s-2 p共振成为重整化。我们的工作提供了一个直接测量层间激子的结合能，并打开了在新的人工材料中跟踪和控制相关性的可能性。
2019-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ligand-field helical luminescence in a 2D ferromagnetic insulator
块状三碘化铬（CrI $_3$）长期以来被认为是层状范德华铁磁体。然而，它的单层形式最近才被分离出来，并被证实是一个真正的二维（2D）铁磁体，为研究原子薄极限下的光-物质相互作用和磁光现象提供了一个新的平台。在这里，我们报告自发的圆偏振光致发光单层碘化铬$_3$线性极化激发下，与螺旋确定的单层磁化方向。相反，双层CrI $_3$的光致发光表现出消失的圆偏振，支持最近发现的异常反铁磁层间耦合CrI $_3$双层。不同于Wannier-Mott激子，占主导地位的光学响应，在著名的二维范德华半导体，我们的吸收和层依赖的光致发光测量揭示了配体场和电荷转移跃迁的原子薄CrI $_3$的光电响应的重要性。我们将其光致发光归因于Cr $^{3+}$配合物的宇称禁戒d-d跃迁特性，其由于强的电子振动耦合而显示宽的线宽，并且由于其局部化的分子轨道性质而显示与厚度无关的峰值能量。
2017-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band offsets and stability of WSe$_2$/RuCl$_3$ van der Waals charge-transfer contacts
Aarhus University（奥胡斯大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
通过微聚焦角分辨光电子能谱测量WSe$_2$/RuCl$_3$接触的能带偏移，发现价带向费米能级移动0.68 eV，并揭示电荷转移对制备条件敏感。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall
Observation of single antiferromagnetic magnon modes through tunnelling spectroscopy of spin-1/2 Kitaev system a-RuCl3
University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究a-RuCl3薄膜在室温下的n型半导体性质及低温下反铁磁序的单磁子模式，为量子自旋液体态的电子特性研究提供实验基础。
2026-07-24 cond-mat.mes-hall
Spin texture and tunneling magnetoresistance in atomically thin CrSBr
本文利用垂直隧穿器件构型对少层CrSBr薄片进行了磁输运与光致发光研究，揭示了其复杂的磁态与自旋织构，并发现5层CrSBr在沿b轴面内磁场下呈现正磁阻态，通过Mott双电流模型阐明了相关自旋构型，突显了隧穿测量探测磁序的有效性。
2025-04-30 cond-mat.mes-hall
Pressure induced insulator-to-metal transition in few-layer FePS$_3$ at 1.5 GPa
本研究利用显微拉曼散射发现少层vdW磁体FePS$_3$在高压下发生层依赖的绝缘体-金属转变，三层样品临界压力降至1.5 GPa，结构各向异性增强面内应变是其主因，为场效应晶体管应用提供了可能。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of nonlocal excitonic optical response on in-plane exciton polaritons supported by monolayer transition-metal dichalcogenides
Institute for Basic Science（基础科学研究院）；RIKEN（理化学研究所）
本研究发展非局域激子光学响应微观理论，研究hBN封装单层WS₂中面内激子极化激元，发现空间非局域性使色散向低波矢移动，产生更平滑且横向延伸的近场分布，并可通过hBN厚度调控多模式贡献。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Magnetism and Phase Transitions in Ultrathin Quantum Spin Liquid Na2IrO3 Flakes
本研究利用第一性原理计算探究超薄Na2IrO3层中量子电子限域效应，发现单层中zigzag反铁磁态增强且偏离Kitaev自旋液体态，载流子掺杂则引发Mott绝缘体-金属及反铁磁-铁磁双重转变。
2023-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
