Inside the perpendicular spin-torque memristor
忆阻器是非易失性纳米电阻器。它们的电阻可以通过施加的电流或电压进行调整，并设置为两个极限值之间的大量水平。由于这些特性，忆阻器是许多应用的理想构建块，例如多级非易失性存储器和人工纳米突触，这是这项工作的重点。大规模忆阻神经形态硬件的发展的一个关键点是建立这些神经网络与忆阻器技术兼容的未来主流非易失性存储器的最佳候选人。在这里，我们展示了与自旋扭矩磁随机存取存储器兼容的忆阻器的第一个实验成果。我们的自旋力矩忆阻器中的电阻开关与垂直磁化的磁性隧道结中的自旋力矩引起的磁畴壁的位移有关。我们证明，我们的磁突触有大量的中间电阻状态，足够的神经计算。此外，我们表明，工程设备的几何形状允许利用最有效的自旋扭矩，以取代磁畴壁在低电流密度，从而最大限度地减少我们的忆阻器的能量成本。我们的研究结果为基于自旋力矩的模拟磁神经计算铺平了道路。
2016-05-24 cond-mat.mes-hall
Light-activated memristor by Au-nanoparticle embedded HfO$_2$-bilayer/p-Si MOS device
提出一种嵌入Au纳米颗粒的HfO₂双层/p-Si MOS光激活非细丝忆阻器，利用光生空穴屏蔽外场实现光脉冲调控，并验证了约1 V窗口、约10倍阻比及良好耐久和保持性能。
2023-05-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Resistive switching behaviors in vertically aligned MoS$_2$ films with Cu, Ag, and Au electrodes
本研究探究垂直排列MoS$_2$薄膜中Ag、Cu、Au电极的忆阻行为，发现Cu实现稳定非易失开关，Ag为易失性，Au无响应，为神经形态电路制造提供新途径。
2025-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of quantized conductance levels in memristors with copper filaments: toward understanding the mechanisms of resistive switching
忆阻器是现代微电子学中最有前途的元件之一，具有诸如电导准连续变化和电阻状态的长期存储等独特性质。然而，确定电阻开关的物理机制和这种结构中导电细丝的演变仍然是一个重大挑战。在这项工作中，为了更好地理解这些现象，我们实验研究了一个不寻常的效果，增强导电细丝的稳定性，在忆阻器与铜细丝下施加的电压，并提出了一个简化的理论模型的影响，量子电流通过灯丝的形状。我们的半定量的，连续的模型预测，事实上，对于一个薄的灯丝，“量子压力”施加在其墙壁上的载流子的反冲可以很好地竞争与表面张力和至关重要的影响的灯丝轮廓在1V左右的电压的演变。在较低的电压下，量子压力预计将提供额外的稳定性的细丝支持量子化的电导，我们也揭示了实验使用一种新的方法，专注于保留统计。我们的研究结果表明，反冲效应可能是重要的忆阻器件与金属丝的电阻开关，并考虑到它们在合理的设计忆阻器可以帮助实现更好的保留和可塑性特性。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Optical Properties of Charged Defects in Monolayer MoS$_2$
本文通过原子级紧束缚模型和Bethe-Salpeter方程计算单层MoS₂带电缺陷的光谱，发现缺陷在自由激子峰下方100-200 meV处产生新峰，源于带隙内束缚态跃迁，结果与实验一致。
2023-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Sensitive Extinction Measurements of Optically Active Defects in Monolayer MoS$_2$
我们利用腔增强消光光谱直接量化的氦离子轰击所产生的缺陷在MoS $_2$的光吸收。我们实现了特定缺陷模式的高光谱成像，其检测限低于0.01%消光，对应于低于$10^{11}$ cm $^{-2}$的可检测缺陷密度。相应的光谱揭示了一个宽的子带隙吸收，与理论预测有关的硫空位束缚激子在MoS $_2$。我们的研究结果突出了腔增强消光光谱作为检测具有弱吸收的纳米级薄膜中的光学跃迁的有效手段，适用于广泛的材料。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Valley Locking Effect in Defect States of Monolayer MoS$_2$
二维过渡金属二硫属化物（TMD）中的谷赝自旋可以实现自旋谷极化和谷间量子相干性的光学控制。TMD中的缺陷态会产生新的激子特征，理论上表现出自旋谷极化，然而，这种现象的实验实现仍然存在挑战。在这里，我们报告明确的谷赝自旋的缺陷束缚局域激子在CVD生长的单层二硫化钼增强谷塞曼分裂的有效g因子为-6.2。我们的研究结果表明，所有五个d轨道和增加的有效电子质量有助于缺陷态的带移，展示了一个新的物理缺陷束缚局域激子的磁响应，显着不同的A激子。我们的工作铺平了道路的自旋谷自由度的操纵，通过对valleytronic设备的缺陷。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically-resolved exciton emission from single defects in MoS$_2$
本研究通过扫描隧道谱和发光技术，在原子尺度上关联了单层MoS2中单个缺陷的结构与光学发射，识别出碳氢复合物产生缺陷束缚激子，为二维材料量子发射器的确定性设计提供了基础。
2025-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Point Defects on the Optical and Transport Properties of MoS2 and WS2
晶体结构中的缺陷，例如点缺陷，可以强烈地改变材料的光学和输运性质。在这里，我们研究了点缺陷对半导体过渡金属二硫族化合物单层的光学和直流电导率的影响，其形式为$M$ S $_2$，其中$M$ = Mo或W。电子结构被认为是在一个六带紧束缚模型，它占的相关组合的$d$轨道的金属$M$和$p$轨道的硫属元素$S$。我们使用Kubo公式计算具有不同无序分布的样品的电导率。我们发现，$M$和/或S缺陷创建中间的间隙状态，本地化载流子周围的缺陷，并修改材料的光学和输运性质，与最近的实验一致。此外，我们的结果表明，与MoS $_2$相比，$p$掺杂的WS $_2$具有高得多的迁移率。
2014-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic defect states as quantum emitters in monolayer MoS$_2$
固态系统中的量子光源作为集成量子器件技术的基本成分而受到极大关注。通过确定性缺陷工程来定制量子发射的能力对于实现可扩展的量子架构越来越重要。然而，一个主要的困难是，缺陷需要定位在固体内的位置选择性。在这里，我们克服了这一挑战，可控照射单层MoS $_{2}$使用亚纳米聚焦氦离子束，以确定性地创建缺陷。随后用高质量hBN封装离子轰击的MoS $_{2}$薄片，显示出光谱窄的发射线，这些发射线在MoS $_{2}$的中性2D激子以下一到两百meV的能量窗口中产生光学波长的光子。基于从头计算，我们解释这些发射线源于重组的高度本地化的电子-空穴复合物在缺陷态产生的氦离子轰击。我们的方法，确定性地写在一个单一的过渡金属dichalcogenide层的光学活性缺陷态提供了一个平台，实现异国情调的多体系统，包括耦合单光子源和异国情调的哈伯德系统。
2019-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-modified acoustic phonons in a single layer of MoS2
University of Cambridge（剑桥大学）；Rutherford Appleton Laboratory（卢瑟福阿普尔顿实验室）
单层MoS2中缺陷导致声学声子色散关系的变化，揭示了原子尺度无序对热传导的影响。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Power Control of Resistance Switching Transitions in First-Order Memristors
Institute of Physics, Opole University（奥波莱大学物理研究所）；Department of Electronics and Telecommunications Politecnico di Torino（都灵理工大学电子与电信系）；Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina（南卡罗来纳大学物理与天文学系）
本文研究了第一阶忆阻器的低功耗控制方法，提出了一种优化开关转换的通用策略，通过电压控制模型展示了在不同物理特性和编程约束下，最优协议可能需要单一平方脉冲或更复杂的电压刺激。
2026-01-12 cond-mat.mes-hall cs.ET
Quantized Single-Ion-Channel Hodgkin-Huxley Model for Quantum Neurons
Hodgkin-Huxley模型描述了神经元中细胞膜的行为，将其每个部分视为电路元件，即电容器，忆阻器和电压源。我们专注于钾离子的激活通道，由于其简单性，同时保留了原始模型所显示的大部分功能。这个简化的版本本质上是一个经典的忆阻器，一个电阻器，其电阻取决于穿过它的电信号的历史，耦合到电压源和电容器。在这里，我们将考虑基于量子忆阻器形式主义的量子化霍奇金-赫胥黎模型。我们比较的行为的膜电压和钾通道电导，当电路受到交流电源，在经典和量子领域。数值模拟表明，所考虑的通道电导取决于在所有制度的信号历史的预期适应。值得注意的是，更高的时刻的电压的计算表现出纯粹的量子功能有关的电路零点能量。最后，我们研究了Hodgkin-Huxley量子忆阻器作为非对称射频SQUID在超导电路中的实现。这项研究可能允许构建受大脑功能启发的量子神经元网络，以及设计用于量子机器学习的神经形态量子架构。
2019-09-04 cond-mat.mes-hall cs.ET cs.NE
On the origin of filamentary resistive switching in oxides-based memristive devices
本研究针对氧化物基忆阻器丝状电阻开关机制不明确的问题，通过二维晶格氧空位动力学模拟，揭示了低阻态形成的氧空位浓度阈值及静态缺陷对细丝形成和开关比的调控作用，为忆阻纳米材料优化提供理论支撑。
2024-10-30 cond-mat.mes-hall
Electron Transport and Thermoelectric Performance of Defected Monolayer MoS2
利用密度泛函理论研究了含缺陷的二维MoS2单层膜的电子和热电性质。已发现所有的原子缺陷都表现出吸热性质。MoS_2的电子结构表现为带隙随原子缺陷的调谐。原始单层中的MoS2空位使其具有磁性和窄带隙半导体。在STM类设置中计算的隧穿电流清楚地捕获了具有缺陷的单层的自旋极化特性。与原始形式相比，在具有缺陷的单层中观察到相对低的热导率，从而导致分别高达6.24和1.30的增强的室温品质因数。我们相信，我们的研究结果开辟了一个新的窗口，单层二硫化钼在电子器件，热管理和热电器件的使用。
2017-04-11 cond-mat.mes-hall
Point defects in the 1$T'$ and 2$H$ phases of single-layer MoS$_2$: A comparative first-principles study
由于层状过渡金属二硫属化物的亚稳1 $T'$相的电子性质、可能的拓扑电子相和催化活性，最近引起了相当大的兴趣。我们报告了一个全面的理论研究的1 $T'$结晶相的单层二硫化钼（1 $T'$ -MoS $_2$）的本征点缺陷，并提供了比较充分研究的半导体2 $H$相。基于密度泛函理论计算，我们探索了大量的空位、吸附原子和反位缺陷的组态，分析了它们的原子结构、热力学稳定性、电子和磁性。出现的图像表明，在热力学平衡下，1 $T'$ -MoS $_2$比2 $H$相更倾向于容纳晶格缺陷。更具体地说，我们的研究结果表明，更接近Mo原子平面的S原子是最具反应性的位点。与2 $H$相类似，1 $T'$ -MoS $_2$中很可能出现S空位和吸附原子，而Mo吸附原子和反位诱导局部磁矩。与2 $H$相相反，由于在降低缺陷形成能量中起主要作用的结构弛豫，1 $T'$ -MoS $_2$中的Mo空位预期为丰富的缺陷。总体而言，我们的研究预测，1 $T'$ -MoS $_2$的高质量薄片的实现应该在非常小心的实验室条件下进行，但同时可以利用容易的缺陷引入来定制该多晶型物的物理和化学性质。
2018-04-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic defect states in monolayers of MoS$_2$ and WS$_2$
采用非正交$sp^3d^5$轨道并考虑自旋轨道耦合的Slater Koster紧束缚模型，研究了不同浓度的原子空位缺陷对MoS $_2$和WS $_2$单分子膜电子性质的影响.空位缺陷的存在诱导了原始MoS $_2$和WS $_2$的带隙中的局域态，其具有改变系统的电子结构的潜力，这取决于缺陷的类型和浓度。结果表明，虽然金属（Mo或W）的$d$轨道的贡献是占主导地位的形成中隙态，硫$p$和$d$轨道也有相当大的贡献，在局域态，当引入金属缺陷。我们的结果表明，Mo和W的缺陷可以使单分子膜变成p型半导体，而硫的缺陷使体系变成n型半导体，这与从头算结果和实验观察一致.
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Localized defect states in MoS$_2$ monolayers: electronic and optical properties
缺陷通常在调节和改变半导体或绝缘材料的各种性质中起重要作用。因此，我们使用密度泛函方法研究了点缺陷和线缺陷对MoS2单分子膜的电子结构和光学性质的影响。不同类型的缺陷形成在空间上局部化在缺陷上的电子状态。强烈的局域化性质反映在单个点或线缺陷之间的弱电子相互作用以及缺陷形成能量对缺陷浓度或线缺陷分离的弱依赖性中。在电子能谱中，缺陷态以带隙中的深能级、非常靠近带边的浅能级以及体态之间的能级出现。由于其强烈的局域化性质，所有的点缺陷的状态是尖锐的能量峰值。周期性线缺陷形成几乎无色散的一维能带结构，并且相关的光谱特征也是强峰值的。的单层系统的电子结构是相当强大的，它是保存良好的点缺陷浓度高达6%。点缺陷对浓度为1%及以下的光吸收的影响被发现是非常小的。对于较高的缺陷浓度，钼空位被发现淬灭的整体吸收和硫缺陷导致尖锐的吸收峰低于理想单层的吸收边。对于线缺陷，我们没有发现对吸收光谱有相当大的影响。这些结果支持最近的实验缺陷过渡金属硫族化物。
2016-06-01 cond-mat.mes-hall
Negative differential resistance and effect of defects and deformations in MoS2 armchair nanoribbon MOSFET
在这项工作中，我们提出了一个研究的负微分电阻行为和各种变形{如波纹，扭曲，缠绕}和缺陷，如空位和边缘粗糙度对短沟道二硫化钼扶手椅型纳米MOSFET的电子特性的影响。通过密度泛函紧束缚理论和非平衡格林函数方法评估了形变{3至7度扭曲或缠绕和0.3至0.7 Ang波纹幅度}和缺陷对10 nm MoS 2 ANR FET的影响。我们研究了这种器件在不同条件下的沟道态密度、透射谱和ID VD特性，重点研究了器件的负微分电阻行为。我们的研究结果表明，显着的变化，在NDR峰谷比和NDR窗口与这样的微小的本征变形，特别是与纹波。
2013-09-21 cond-mat.mes-hall
Defect healing and charge transfer mediated valley polarization in MoS$_2$/MoSe$_2$/MoS$_2$ trilayer van der Waals heterostructures
与剥离的TMDC相比，通过化学气相沉积（CVD）生长的单层过渡金属二硫属化物（TMDC）受到显著较低的光学质量的困扰。在这项工作中，我们表明，CVD生长的MoSe $_2$的光学质量是完全恢复，如果该材料被夹在MoS $_2$/MoSe $_2$ /MoS $_2$三层范德华异质结。我们表明，通过密度泛函理论，这一显着的和意想不到的结果是由于缺陷愈合：S原子的反应性更高的MoS $_2$层捐赠愈合硒空位缺陷中的中间MoSe $_2$层。此外，三层结构表现出相当大的电荷转移介导的谷极化的MoSe $_2$，而不需要共振激发。我们的制造方法仅依赖于简单的薄片转移技术，为大面积TMDC材料的可规模生产铺平了道路。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall
Probing defect states in few-layer MoS$_{2}$ by conductance fluctuation spectroscopy
尽管几个研究小组的共同努力，在高品质的单层和几层过渡金属dichalcogenides的缺陷动力学的详细实验帐户仍然难以捉摸。在本文中，我们报告的电导和电导波动的温度依赖性的实验研究几个少层MoS $_{2}$剥离六方氮化硼和覆盖层的高$κ$介质HfO $_{2}$。高- $κ$电介质的存在使得该器件对环境降解非常稳定，并且在重复热循环时能够抵抗器件特性的变化，使我们能够在一年以上的时间尺度上获得相同器件的可再现数据。我们的设备架构有助于降低电导波动的MoS $_2$通道的数量级相比，以前的报告。在我们的设备中的极低的噪声水平使得有可能检测产生复合噪声所产生的带隙中的硫空位能级和电导带边的能级之间的电荷波动。我们的工作建立了传导波动光谱作为一个可行的路线，定量探测在低维半导体的间隙缺陷水平。
2019-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical signatures of states bound to vacancy defects in monolayer MoS$_2$
我们发现，原始的MoS $_2$单层（SL）表现出两个带隙$E_{g\parallel}=1.9$ eV和$E_{g\perp}=3.2$ eV的光学面内和面外极化率$χ_\parallel$和$χ_\perp$，分别。特别是，我们发现，奇数状态绑定到空位缺陷（VD）导致共振$χ_\perp$内$E_{g\perp}$在MOS $_2$ SL与VD。我们利用密度泛函理论、紧束缚模型和Dirac方程研究了具有三种类型VD的MoS $_2$ SL：（i）Mo-空位，（ii）S $_2$ -空位，（iii）3 $\times$ MoS $_2$量子反点.所得光谱识别和表征VD。
2015-05-27 cond-mat.mes-hall
Band Bending and Valence Band Quantization at Line Defects in MoS$_2$
用高分辨扫描隧道谱研究了准自支撑MoS $_2$在$5$ K温度下垂直于一维缺陷的电子结构的变化。发现4的价带和导带向线缺陷方向有很强的向上弯曲|4E镜像孪生边界和岛边缘，但不适用于4| 4P镜像孪生边界。在价带中的量子化能级被观察到，无论向上的能带弯曲发生。聚焦共同点4| 4E镜像孪晶界，密度泛函理论计算给出了其带电的估计，与静电模型吻合较好。我们表明，线电荷也可以评估从填充的边界本地化的电子带，从而我们提供了一个测量的理论预测的量化极化电荷在MoS $_2$镜像孪晶边界。这些计算阐明了能带弯曲和充电的起源在这些一维缺陷的MoS $_2$。的4| 4E镜像孪晶边界不仅由于能带弯曲而损害电子和空穴的电荷传输，而且空穴还受到势垒的影响，这是从边界两侧的量子化能量景观的独立性推断出来的。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall
Control of absorption of monolayer MoS$_{2}$ thin-film transistor in one-dimensional defective photonic crystal
从理论上研究了一维缺陷光子晶体（d-1DPC）中单层$_{2}$的光吸收和透射特性。研究表明，强干涉效应降低了微腔特定区域的光子密度。d-1 DPC能降低单层MoS $_{2}$的光吸收，增强光透过率。研究了单层MoS $_{2}$与有机发光二极管位于同一微腔内时，单层MoS $_{2}$的光吸收对光子局域化效应的影响.然而，单层MoS $_{2}$并不通过调节单层MoS $_{2}$在微腔中的位置来降低光的局域化效应。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Repairing atomic vacancies in single-layer MoSe2 field-effect transistor and its defect dynamics
在这里，我们修复的单层MoSe_2场效应晶体管的EDTA处理后，器件的室温载流子迁移率从0.1增加到70 cm ~ 2/Vs以上。原子动力学的第一性原理计算，像差校正的透射电子显微镜和拉曼光谱的联合研究构建。初始的单/双Se空位导致了一些带隙中间杂质态的产生，并使器件载流子局域化。他们发现修复的结果，改善电子运输。拉曼光谱中1.5cm-1的红移证实了这一点。
2016-01-21 cond-mat.mes-hall
Detection of a single-charge defect in a metal-oxide-semiconductor structure using vertically coupled Al and Si single-electron transistors
Al-AlO_x-Al单电子晶体管（SET）作为窄（~ 100 nm）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的栅极，在MOSFET沟道电导阈值附近的Si/SiO_2界面处可诱导出垂直取向的Si SET。通过使用这种垂直耦合的Al和Si SET系统，我们已经检测到一个单电荷缺陷，这是隧道耦合到Si SET。通过求解一个简单的静电模型，每个耦合电容的分数与缺陷的提取。结果表明，缺陷不是一个大的熔池或金属岛，但它的尺寸相当小，相当于一个半径小于1 nm的球体。缺陷的尺寸很小，说明它很可能是Si/SiO_2界面上的单电荷陷阱。基于耦合电容的比值，界面陷阱被估计为大约20 nm远离Si SET。
2009-08-18 cond-mat.mes-hall
