2D MoS2-Graphene-based multilayer van der Waals heterostructures: Enhanced charge transfer and optical absorption, and electric-field tunable Dirac point and band gap
多层范德华异质结构是由不同原子层组装而成的，具有广泛的吸引人的现象和新颖的应用。理解层间耦合及其相关效应对于设计具有理想物理性能的新型vdWs异质结构至关重要。基于最新的混合密度泛函理论，对二维MoS 2-石墨烯（GR）异质结构进行了详细的理论研究，发现对于二维少层异质结构，相邻层之间的vdWs力依赖于层数.与双层结构相比，三层vdW异质结构中的层间耦合可以通过堆叠第三层得到显著增强，这是由短的层间距离和更多的界面电荷转移直接支持的。该三层膜在宽范围（<700 nm）内显示出强的光吸收，使其非常有潜力用于太阳能收集和转换。此外，GR的Dirac点以及各层和三层的带隙都可以通过外加电场来调节，证实了多层vdWs异质结构具有实验所发现的独特的光电性能。这些结果表明，调整vdWs相互作用，作为一个新的设计参数，将是一个有效的策略，设计特定的二维多层vdWs异质结构，以满足各种应用的需求。
2016-11-08 cond-mat.mes-hall
Three-Dimensional Non-Foliated Fractional Quantum Hall Phases with Irrational Anyons in Twisted van der Waals Multilayers
Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)（大邱庆北科学技术院）；Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）
研究三维分数量子霍尔相微观实现难题，利用大角度扭曲范德瓦尔斯多层膜，通过蒙特卡罗计算比较大量试探波函数能量，稳定了特定态，实现非叶状分数量子霍尔序，为量子信息提供资源，确立该多层膜为三维分数霍尔物质平台。
2026-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Non-Fermi Liquids from Subsystem Symmetry Breaking in van der Waals Multilayers
本研究揭示范德瓦尔斯多层膜中，层间激子凝聚引发的子系统对称破缺可诱导各向异性非费米液体态，通过理论计算验证了其低温比热的对数增强特性并给出实验方案。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
High Chern number van der Waals magnetic topological multilayers MnBi$_2$Te$_4$/hBN
陈式绝缘体是一种二维磁性拓扑材料，它通过一维手征模沿其边缘导电。这些模式的数量是一个拓扑不变量，称为第一陈数$C$，它定义的量子化霍尔电导为$S_{xy}= C e^2/h$。增加$C$是实现低功耗拓扑电子学的关键，但到目前为止，这个问题还没有明确的解决方案，大多数现有的陈式绝缘体显示$C=1$。在这里，通过使用国家的最先进的理论方法，我们提出了一种有效的方法来实现高$C$陈绝缘体状态的MnBi $_2$ Te $_4$ /hBN的范德华多层异质结构。我们发现，堆叠的$n$ MnBi $_2$ Te $_4$薄膜与$C=1$插入hBN单层引起高陈数态与$C=n$，其特征在于由$n$手性边缘模式。这种状态可以在外部磁场和没有外部磁场的情况下实现，两种情况都导致量子化霍尔电导$S_{xy}= C e^2/h$。因此，我们的结果为实用的高- $C$量化霍尔系统铺平了道路。
2022-12-27 cond-mat.mes-hall
Phosphorene nanoribbons, nanotubes and van der Waals multilayers
我们进行了全面的第一性原理研究磷烯纳米带，磷烯纳米管，多层磷烯，磷烯和二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC）单层的异质双层的电子性质。研究了拉伸应变和电场对低维磷烯纳米结构电子性质的影响。我们的计算表明，锯齿形磷烯纳米带（z-PNR）是金属，而扶手椅型磷烯纳米带（a-PNR）是具有间接带隙的半导体，并且带隙对带宽的变化不敏感。我们发现拉伸压缩（或膨胀）应变可以减小（或增加）a-PNR的带隙，而面内电场可以显著减小a-PNR的带隙，导致在一定的电场之外的载流子到金属的转变。对于单壁磷烯纳米管（SW-PNTs），扶手椅型和锯齿型纳米管都是具有直接带隙的半导体。无论是拉伸应变或横向电场，可以出现类似的行为的带隙调制的a-PNR。众所周知，多层磷烯片是半导体，其带隙随着多层数目的增加而减小。在垂直电场作用下，多层磷烯片的带隙随电场的增大而减小，且随着层数的增加，带隙调制更加显著。最后，具有TMDC（MoS 2或WS 2）单层的磷孢烯的异质双层仍然是半导体，而它们的带隙也可以通过施加垂直电场来减小。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall
Space Group Symmetry of Chiral Fe-deficient van der Waals Magnet $\text{Fe}_{\text{3-x}}\text{GeTe}_{\text{2}}$ Probed by Convergent Beam Electron Diffraction
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden（德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所）；Institute of Solid State and Materials Physics, TU Dresden（德累斯顿工业大学固体与材料物理研究所）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微结构物理研究所）
通过电子衍射研究铁缺Fe₃₋ₓGeTe₂在室温下的空间群对称性，发现其空间群为P6₃mc（No.186），源自高对称性父系统Fe₃GeTe₂（P6₃/mmc）通过破坏6重旋转轴的镜像对称性得到。
2026-10-28 cond-mat.mes-hall
Van der Waals torque and force between dielectrically anisotropic layered media
我们分析了一对介电各向异性平面层状介质之间的范德华相互作用，介电各向同性溶剂介质相互作用。我们开发了一个通用的形式主义的基础上的传输矩阵，调查的范德华扭矩和力的限制弱双折射和介电匹配的各向异性层和溶剂之间的普通轴。我们应用这种形式主义来研究以下系统：（i）一对单一的各向异性层，（ii）一个单一的各向异性层与交替的各向异性和各向同性层组成的多层板相互作用，以及（iii）一对多层板，每个由交替的各向异性和各向同性层组成，在光轴平行和/或垂直于层的平面的情况下。对于第一种情况，两个相互作用的板的相对面向的各向异性层的光轴通常具有角度失配，并且在每个多层板内，光轴可以是相同的，或者在各向异性层上经历恒定的角度增量。特别是，我们研究如何范德华扭矩和力的行为可以通过调整层的厚度，每个板内的相对角增量，和板之间的角度不匹配的“调谐”。
2016-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ubiquitous van der Waals altermagnetism with sliding/moire ferroelectricity
该研究提出通过多层堆叠和扭转在范德瓦尔斯磁性体系中诱导交错磁性，并经第一性原理计算揭示其与滑动/莫尔铁电性的普遍共存。
2024-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanopatterning of multicomponent van der Waals heterostructures using atomic force microscopy
针对传统范德华异质结纳米图案化技术边缘精度与分辨率受限的问题，提出基于原子力显微镜的无电极刻蚀方法，可在环境条件下实现多组分厚异质结的高分辨率图案化。
2024-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Swapping Exchange and Spin-Orbit Coupling in 2D van der Waals Heterostructures
基于二维多层范德华异质结构，提出了交换和自旋轨道耦合两种最重要的自旋相互作用的概念。具体而言，我们表明，通过执行现实的从头算模拟，由双层石墨烯夹在一个2D铁磁体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$（CGT）和单层WS $_2$，是一个单一的设备，不仅能够产生，而且还交换两个相互作用。通过双层石墨烯中的栅极依赖层极化和短程自旋轨道和交换邻近效应的相互作用来实现高效交换，所述短程自旋轨道和交换邻近效应仅影响与石墨烯材料接触的层。我们称这些结构为ex-so-tic，用于通过门控在单个设备中提供交换（ex）或自旋轨道（so）耦合。这种双功能器件展示了使用2D晶体多层膜的范德华自旋电子学工程的潜力。
2020-11-04 cond-mat.mes-hall
Optical transmittance of multilayer graphene
我们研究了高达65层厚的多层石墨烯薄膜的光学透射率。通过对CVD多层石墨烯的大规模紧束缚模拟和光学测量相结合，发现石墨烯薄膜在可见光区的光透过率仅由石墨烯层数决定。我们认为，光学透射率测量是更可靠的确定层数比常用的拉曼光谱。此外，光学透射率测量也可以应用于具有弱范德华层间相互作用的其他二维材料。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lifshitz theory of van der Waals pressure in dissipative media
我们推导出一个第一原理的方法来确定范德华或Casimir压力的耗散和色散的平面多层系统通过计算麦克斯韦应力张量在一个虚构的真空层，这是最终消失，在结构中引入。这是通过计算的范德华压力与耗散特性的薄膜之间的两个半无限介质嵌入。
2010-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Antichiral states in twisted graphene multilayers
物质拓扑相的出现揭示了各种观察到的边界现象，例如在二维（2D）拓扑绝缘体边缘发现的手征和螺旋模式。二维半金属中的反手性态，即，本文提出了一种在扭曲范德华多层膜中实现反手征态的方法，通过结合多层膜中的轨道莫尔超结构，面内磁场和层间偏置电压。特别地，我们证明了由石墨烯/两层六方氮化硼[（hBN）$_2$ ]/石墨烯组成的扭曲范德华异质结构将在8 T的面内磁场下显示反手性状态，石墨烯层之间的旋转角为0.2 $^{\circ}$。我们的研究结果产生了一个可控的程序，工程师在固态系统中的反手性状态，以及在量子工程超材料。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Cooling via Interlayer Coulomb Coupling in Multilayer Epitaxial Graphene
在二维（2D）材料的范德华键合或旋转无序多层堆叠中，电子态保持紧密限制在单个2D层内。结果，电子-声子相互作用主要发生在层内，并且层间电导率低。此外，强的共价面内层间键合结合弱的范德华力层间键合导致层间弱的声子介导的热耦合。然而，我们在这里证明，多层外延石墨烯的不同层中的电子之间的库仑相互作用提供了层间热传输的重要机制，即使所有的电子状态被强烈限制在单个2D层内。这种效应表现在超快时间分辨太赫兹光谱中热载流子的弛豫动力学中。我们开发了一个理论层间库仑耦合不包含自由参数，占实验观察到的趋势，热载流子动力学的温度和层数是不同的。
2016-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Phonon-assisted carrier cooling in h-BN/graphene van der Waals heterostructures
作为超薄导体-绝缘体结应用于光电子器件中，需要详细研究h-BN和石墨烯究竟如何杂化。在这里，我们提出了一个全面的从头算研究的热载流子动力学的电子-声子散射在h-BN/石墨烯界面，使用石墨（散装），单层和双层石墨烯作为基准材料。与单层石墨烯相反，所有多层结构都具有促进载流子热化的低能光学声子模式。我们发现，h-BN/石墨烯界面代表了一个例外，低能光学声子和电子之间的耦合相对较弱。因此，从石墨烯已知的热化瓶颈效应在与h-BN的杂交中幸存下来，但在考虑的所有其他双层和多层情况下大大减少。此外，我们还表明，与石墨相比，双层石墨烯中的量子限制对热化时间没有显着影响，因此双层石墨烯可以作为体相对应物的极小模型。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon and Raman scattering of two-dimensional transition metal dichalcogenides from monolayer, multilayer to bulk material
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）纳米片具有显著的电学和光学性质。具有代表性的MoS $_2$、WS $_2$、WSe $_2$和MoSe $_2$ TMD的2D特征、相当大的带隙以及在合成、表征和器件制造方面的最新进展使得TMD在纳米电子学和光电子学中非常有吸引力。与石墨和石墨烯类似，2D TMD中每层内的原子通过共价键连接在一起，而范德华相互作用将层保持在一起。这使得2D TMD的物理和化学性质依赖于层。在这篇综述中，我们讨论了单层，多层和体TMD的基本晶格振动，包括高频光学声子，层间剪切和层呼吸声子，拉曼选择规则，声子的层数演化，多重声子副本，以及在布里渊区边缘的声子。拉曼光谱的广泛的能力，在调查的TMD的属性进行了讨论，如层间耦合，自旋轨道分裂，和外部扰动。层间振动模式用于快速和无衬底表征多层TMD的层数和探测TMD异质结构中的界面耦合。拉曼光谱在研究TMD纳米片方面的成功为其他二维晶体和相关范德华异质结构的实验铺平了道路。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of radial Rashba spin-orbit fields in twisted van der Waals heterostructures
本文通过第一性原理证明，在扭曲范德华同质双层和异质多层结构中Rashba自旋轨道耦合可呈径向，且能通过电场调控其从径向到切向的转变，为设计自旋-电荷转换和控制超导性提供了新途径。
2024-02-19 cond-mat.mes-hall
Electronic spectral properties of incommensurate twisted trilayer graphene
多层范德华结构往往缺乏周期性，这给它们的建模带来了困难。基于以前的双层工作，我们开发了一个紧束缚的，动量空间形式主义能够描述任意晶格失配和/或不同层之间的错位不相称的多层范德华结构。我们演示了如何开发的形式主义可以用来模拟角分辨光电子能谱测量，扫描隧道光谱，可以探测的本地和总的态密度。一般的方法，然后施加到无公度扭曲的三层石墨烯结构。结果表明，三层之间的耦合对低能光谱特性有显著影响，不能简单地归结为层间的成对杂化。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Tunneling Magnetoresistance in Spin-Filter van der Waals Heterostructures
利用磁阻效应的磁性多层膜器件是磁传感和数据存储技术的支柱。在这里，我们报告新的多自旋过滤器磁性隧道结（sf-MTJ）的基础上范德华（vdW）异质结构，其中原子薄的三碘化铬（CrI 3）作为自旋过滤器隧道势垒夹在石墨烯接触。我们证明了隧穿磁电阻，这是急剧增加CrI 3层厚度，达到创纪录的19,000%的磁性多层结构，使用四层SF-MTJ在低温下。这些器件还示出了作为磁场的函数的多个电阻状态，表明了使用单个vdW sf-MTJ的多位功能的潜力。使用磁性圆二色性测量，我们将这些影响归因于原子级薄CrI 3的内在逐层反铁磁有序。我们的工作揭示了将磁信息存储推向原子薄极限的可能性，并强调了CrI 3作为vdW异质结自旋电子器件的最高级磁隧道势垒。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall
Transition from van-der-Waals to H Bonds dominated Interaction in n-Propanol physisorbed on Graphite
本文用高分辨椭圆偏振法测定了正丙醇在石墨上的多层吸附等温线，温度范围为180 ~ 260 K。在前三个单分子膜的分子取向平行于基板和生长是大致一致的Frenkel-Halsey-Hill模型（FHH），在强基板上的范德华系统中遵守。第四层和更高层的凝结相对于FHH模型是延迟的。第四层实际上是双层。此外，存在润湿转变的迹象。结果被解释在层内和层间的氢桥键合。
2011-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multilayer approximation for a confined fluid in a slit pore
基于多层结构模型，研究了一种简单的Lennard-Jones流体在具有硬壁的狭缝纳米孔中的流动。每一层都是均匀的，并且平行于孔壁。该系统的亥姆霍兹能量是根据范德华近似构造的，其优点是模型的几何形状允许获得所涉及的积分的解析表达式。作为处于热力学平衡的多层体系，得到了各层密度和宽度的非线性方程组。方程的数值解给出了密度分布和纵向压力。结果与蒙特卡罗模拟和氮的实验数据进行了比较，显示出非常好的协议。
2010-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Layertronic control of topological states in multilayer metal-organic frameworks
我们研究了多层金属有机框架（MOFs）中二维态的层局域控制。对于有限堆叠的（NiC 4S 4）3 MOFs，相邻层之间的弱范德华耦合导致费米能级依赖的单层中的电子态的分布。这种分布反映在多层纳米带的拓扑边缘状态。此外，通过施加平行于堆叠方向的外部电场，可以针对选定的费米能量控制电子态的空间定位。通过比较密度泛函理论计算与戈薇晶格紧束缚模型来研究这种局域化行为。此外，对于无限堆叠的纳米带，一个新的V沟狄拉克态被发现在侧表面，这使得各向异性电流控制通过调整费米能量。我们的结果可以立即扩展到其他kagome MOFs与重叠堆叠，引入一个新的自由度（层本地化）的材料设计。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Holographic convergent electron beam diffraction (CBED) imaging of two-dimensional crystals
会聚束电子衍射（CBED）是近年来发展起来的一种研究二维材料的结构缺陷、堆积缺陷、吸附物、原子三维位移和层间距的有力工具。在二维晶体的单个CBED斑点中的干涉图案的形成可以被认为是全息图，因此CBED图案可以直接由从全息术改编的常规再现方法再现。在这项研究中，我们回顾了最近的结果应用CBED二维晶体及其异质结构：全息CBED的缺陷的重建和层间距离的测定双层，CBED的二维晶体单层显示吸附，和CBED的多层范德瓦尔斯系统与莫尔图案的局部结构测定。
2022-01-23 cond-mat.mes-hall
Layer breathing and shear modes in multilayer graphene: A DFT-vdW study
本文利用具有vanderWaals（vdW）泛函的密度泛函理论（DFT）研究了多层石墨烯的结构和振动性质。首先，我们分析不同的vdW泛函比较评估的晶格参数，弹性常数和振动频率的低能光学模式的石墨。我们的研究结果表明，vdW-DF 1-optB 88泛函具有最好的整体性能的振动特性的描述。接下来，我们使用该泛函来研究vdW相互作用对多层石墨烯的结构和振动性质的影响。具体来说，我们评估结合能，层间距离和声子频率的层呼吸和剪切模式。我们观察到我们的计算结果和可用的实验数据之间的良好的协议，这表明，该功能具有真正的预测能力层呼吸和剪切频率尚未测量。这表明仔细选择的vdW泛函可以以良好的准确度描述石墨烯相关系统中的层间键合。
2019-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum materials QED with van der Waals crystals
Columbia University（哥伦比亚大学）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Stony Brook University（石溪大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构动力学研究所）；The Flatiron Institute（平顿研究所）；Universidad del País Vasco UPV/EHU（巴斯克地区大学）
本研究展示范德华多层腔体通过磁调谐实现中红外强耦合，为可调多模QED提供可扩展平台。
2026-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interlayer dislocations in multilayer and bulk MoS${}_2$
该研究提出介观模型描述过渡金属二硫族化合物薄膜层间位错，以2H-MoS₂为例分析位错能量随厚度的变化、应变场及对带边的影响，发现其能量轮廓无法局域化载流子。
2024-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Exciton-Plasmon-Polaritons in van der Waals Semiconductor Gratings
范德瓦尔斯材料和异质结构表现出强束缚的室温激子态，表现出涌现的物理现象，并在光电应用中有很大的希望。在这里，我们证明了纳米结构的多层过渡金属二硫属化物本身提供了一个理想的平台，激发和控制激子模式，铺平了道路激子光子学。因此，我们表明，通过图案化的TMDC纳米谐振器，强色散和避免交叉的激子和混合极化激元的相互作用势超过410毫电子伏，可以控制具有很高的精度。我们进一步观察到，由于混合光子态的激发及其干扰，固有的强TMDC激子吸收共振可能被完全抑制。我们的工作为下一代集成激子光电纳米器件和光产生，计算和传感应用铺平了道路。
2019-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
3D Hypersound Microscopy of Van der Waals Heterostructures
我们在这里采用皮秒超声波技术来研究范德瓦耳斯异质结构。采用具有空间分辨率的干涉测量技术，测量了蓝宝石衬底上覆盖Van der Waals hBN/WSe $_2$ /hBN异质结构的Al膜在飞秒激光脉冲激发后反射系数的时间变化。激光脉冲在铝膜中产生宽带声波包，声波包垂直于平面方向传播，部分从异质结界面反射。所证明的技术具有足够的灵敏度来分辨包埋在hBN中的WSe $_2$单层。我们应用多层模型的光学和声学响应，允许评估的机械参数，特别是，接口的刚度，从其他测量无法访问。响应的傅立叶频谱的映射清楚地可视化不同的组成区域，因此可以作为声学层析成像工具。我们的研究结果表明，在150 GHz以下的界面和层，使范德华异质结构的纳米声学应用前景声学声子耗散几乎为零。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaleability of dielectric susceptibility $ε_{zz}$ with the number of layers and additivity of ferroelectric polarization in van der Waals semiconductors
本文研究了过渡金属二硫属化合物（TMD）和六方氮化硼（hBN）多层晶体的介电响应。我们发现，平面外的极化率的多层晶体（其特征响应于外部位移场）的比例与层数，$α_{zz}^{NL} =N α_{zz}^{1L}$，独立的堆叠配置在膜中的线性。我们还建立了添加剂的连续界面的铁电极化的情况下，当这样的接口有破反转对称性。然后，我们使用所获得的数据的单层$α_{zz}^{1L}$的半导体TMD和hBN块体晶体的介电常数的值计算。
2022-06-18 cond-mat.mes-hall
Twistronics in graphene-based van der Waals structures
范德华（vdW）结构的电子性质可以通过莫尔超晶格势进行实质性的修改，这强烈地依赖于化合物之间的扭转角。在扭曲双层石墨烯中，两个低能范霍夫奇点（VHS）随着扭曲角的减小而靠近，最终在魔角（~ 1.1度）处变成高度非色散的平坦带。当费米能级位于魔角附近的TBG平带内时，库仑相互作用超过了电子的动能，这将驱动系统进入各种强关联相.此外，强关联态的平带也实现在其他石墨烯基的vdW结构与层间扭曲。本文主要综述了魔角TBG（MATBG）和小角扭曲多层石墨烯强关联物理的实验研究进展。最后，我们将对这一领域进行展望。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nature of 2D XY antiferromagnetism in a van der Waals monolayer
研究发现单层NiPS3表现出两种磁相变，低温相由六边形磁各向异性主导，与理论模型预测一致。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange Surface Spin Waves in Type-A van der Waals Antiferromagnets
研究A型范德华反铁磁体中体磁子带隙内的纯交换表面自旋波，发现其可由电磁波高效激发且杂散磁场具奇偶振荡特性。
2025-04-30 cond-mat.mes-hall
Vertical Nb Josephson junctions fabricated by direct metal deposition on both surfaces of freestanding graphene layers
Seoul National University（首尔大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Sungkyunkwan University (SKKU)（成均馆大学）
本研究通过双面处理自由悬挂石墨烯层，实现了无需暴露埋藏界面的垂直Nb约瑟夫森结制备，验证了其高质量和短接结行为。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
MoS$_2$ flake as a van der Waals homostructure: luminescence properties and optical anisotropy
我们研究了由高质量的MoS $_2$晶体剥离制成的多层板，并揭示了它们代表了一种新的物体-由块状核和其表面上的一些分离的单层组成的范德华均匀结构。当来自芯的宽发射带被表面单层中的强激子共振的吸收峰切割时，包括具有不同电子能带结构的元素的这种结构导致特定的发光。剥离的薄片表现出很强的光学各向异性。在透射几何中，我们观察到垂直入射光偏振向$15\%$的转换。这种背景效应是由于相对于正常的c轴的波动，而明显的共振贡献是解释由极化各向异性的激子本地化的条纹解剖表面单层。
2021-08-30 cond-mat.mes-hall
Interlayer excitons in van der Waals heterostructures: Binding energy, Stark shift, and field-induced dissociation
在范德华异质结（vdWHs）中，光激发的层内激子具有II型能带排列，已被观察到在超快时间尺度上隧穿到层间激子中。这种层间激子具有足够长的寿命，使得利用外部面内电场诱导解离成为提高光电流器件效率的有吸引力的选择。在本文中，我们计算层间激子结合能，斯塔克位移，和解离速率为6个不同的过渡金属二硫属化物（TMD）vdWHs使用基于外部复杂标度（ECS）的数值计算程序。我们利用一个解析的双层Keldysh势来描述电子-空穴对之间的相互作用，并通过与完整的多层泊松方程进行比较来验证其准确性。基于这个模型，我们得到了激子解离速率的弱场解析表达式。分析的异质结构是MoS $_2$ /MoSe $_2$，MoS $_2$ /WS $_2$，MoS $_2$ /WSe $_2$，MoSe $_2$ /WSe $_2$，WS $_2$ /MoSe $_2$，和WS $_2$ /WSe $_2$。对于弱电场，我们发现WS $_2$ /WSe $_2$支持最快的解离速率。此外，我们观察到，激子的解离速率在vdWHs显着大于在其单层对应。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Franckeite: a naturally occurring van der Waals heterostructure
范德华异质结构是由原子级薄（2D）材料单独堆叠而成的人工材料，是2D材料研究中最有前途的方向之一。到目前为止，堆叠2D层的最广泛的方法依赖于确定性放置方法，这在制造多层堆叠时是麻烦的。此外，它们倾向于遭受对晶格取向的不良控制以及堆叠层之间不需要的吸附物的存在。在这里，我们提出了一种不同的方法来制造的块状franckeite，这是一种天然存在的和空气稳定的范德华异质结构（由交替的SnS 2-样和PbS-样层堆叠在彼此的顶部）的剥离的异质结构。提出了一个有吸引力的窄带隙（<0.7 eV）和p型掺杂，我们发现，该材料可以剥离的机械和化学的几层厚度。我们提出了广泛的理论和实验表征材料的电子性质和晶体结构，并探讨应用近红外光电探测器（利用其窄带隙）和pn结的基础上堆叠的二硫化钼（n掺杂）和franckeite（p掺杂）
2016-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer electric multipole Hall effect in twisted multilayers
The University of Hong Kong（香港大学）；Fudan University（复旦大学）
研究扭转多层结构中层间电多极霍尔效应，通过分析层分辨霍尔电流，揭示了从双层到多层系统的推广，并展示了层间电四极霍尔效应及其可调性。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall
Evidence of directional structural superlubricity and Lévy flights in a van der Waals heterostructure
本文通过低能电子显微观测、模拟与统计分析，在 α-bismuthene/石墨范德华体系中证实定向结构超润滑，并发现岛的跳跃与黏附行为符合 Lévy 飞行。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Space-Charge-Limited van der Waals Spin Transistor
Boston College（波士顿学院）；University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过二维反铁磁半导体实现空间电荷限制自旋晶体管，结合垂直和横向输运，展示门控调节的巨磁电阻及多级忆阻导电状态。
2026-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast multicolor photodetectors based on graphene-contacted p-GaSe/n-InSe van der Waals heterostructures
在多层范德华（vdW）异质结构中集成不同的二维材料为实现高性能光电器件（如光电探测器和光源1 -3）提供了一种有前途的技术。过渡金属二硫属化物，例如MoS 2和WSe 2，已经被用作最近开发的异质结中的光学活性层。然而，MoS 2和WSe 2仅以单层或双层形式成为直接带隙半导体4，5。相比之下，金属单硫族化物InSe和GaSe在从大块晶体到仅几个原子单层厚的剥落薄片的宽范围的层厚度上保留直接带隙6，7。在这里，我们报告基于InSe和GaSe的VDW异质结二极管：两种材料之间的II型能带排列及其独特的光谱响应，结合透明石墨烯电极的低电阻，即使在没有施加外部电压的情况下，也可以有效地分离和提取异质结构中的光激发载流子。我们的器件是快速（< 10 μs）的自驱动光电探测器，具有从紫外到近红外的快速光响应，并且有可能通过创建超越现有技术的小型化光电子学的新路线来加速二维vdW晶体的开发。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Electric Field Effect in Multilayer Cr2Ge2Te6: a Ferromagnetic Two-Dimensional Material
二维材料的出现引起了人们极大的关注，因为它们具有迷人的物理性质和在未来纳米电子器件中的潜在应用。自从第一次分离出石墨烯这种狄拉克材料以来，已经发现并表征了一大类新的功能2D材料，包括绝缘2D氮化硼、半导体2D过渡金属二硫属化物和黑磷，以及超导2D铋锶钙铜氧化物、二硫化钼和硒化铌等。我们报道了厚度低至几纳米的Cr2Ge2Te6（CGT）铁磁薄片的鉴定，这为由各种二维材料组成的范德华结构提供了非常重要的一部分。我们进一步证明了通过电场效应对2D CGT器件沟道电阻的巨大调制。我们的研究结果说明了2D CGT的栅极电压可调性和CGT，铁磁2D材料，作为一种新的功能量子材料在未来的纳米电子学和自旋电子学的应用的潜力。
2017-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of spin-dependent tunneling and intervalley scattering in magnetic-semiconductor van der Waals heterostructures on exciton and trion polarization
Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）
本文研究了磁性半导体范德瓦尔斯异质结中自旋依赖隧道效应和谷散射对激子和三重态极化的影响，通过分析光致发光极化特性，揭示了自旋依赖的层间电荷转移和激子、三重态谷散射之间的相互作用，为远距离操控激子和三重态行为提供了新方法。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall
Surface acoustic wave enabled all-optical determination of the interlayer elastic constants of van der Waals interface
本文利用飞秒激光激发声表面波并结合全光泵浦-探测干涉技术，通过多层建模测定了 h-BN 与熔融石英衬底之间的纵向和剪切弹性耦合常数。
2025-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Van der Waals heterostructure metasurfaces: atomic-layer assembly of ultrathin optical cavities
本文提出范德华异质结构超表面概念，利用连续体准束缚态在WS₂单层中形成腔，实现室温强耦合，并揭示超低通量下的饱和效应，为超薄光学器件开辟新途径。
2024-07-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Convergent and divergent beam electron holography and reconstruction of adsorbates on free-standing two-dimensional crystals
范德华异质结构最近得到了深入的研究，因为它们提供了各种各样的属性，可以通过选择二维材料及其在堆栈中的顺序来控制。层的精确排列以及层内原子的精确排列对于所得器件的性质都是重要的。最近，它已被证明，会聚束电子衍射（CBED）允许从一个单一的CBED图案的三维材料中的原子位置的定量三维映射。在这项研究中，我们研究CBED更详细地模拟和执行各种CBED制度，收敛和发散波前，在一个有点简化的系统：二维单层晶体。在CBED中，每个CBED光斑实际上是样品的同轴全息图，其中已知同轴全息术在检测在常规聚焦成像模式中不可检测的弱相位物体时表现出高强度对比度。吸附物在零阶和高阶CBED斑点中表现出强的强度对比度，而晶格变形如应变或波纹仅在一阶和高阶CBED斑点中引起明显的强度对比度。单个CBED光斑可以重建为典型的同轴全息图，并且在重建中原则上可以实现2.13 A的分辨率。我们提供了二维单层晶体的CBED的模拟和实验的例子。模拟结果表明，单个CBED光斑可以被视为同轴全息图，并且可以重建吸附物等样品分布。单个原子可以从一个单一的CBED模式重建提供后者表现出高阶CBED点。从实验CBED图案，在2.7 A的分辨率，获得重建的例子。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Gate-induced Superconductivity in atomically thin MoS2 crystals
当变薄到原子尺度时，许多层状范德华材料表现出其电子性质的有趣演变，其主要方面可以通过单粒子能带结构的变化来解释。还观察到由相互作用驱动的现象，但确定其厚度依赖性的实验系统趋势是具有挑战性的。在这里，我们探讨了门诱导的超导电性在剥离的二硫化钼多层膜的演变，从散装样的个人单层。我们观察到一个明确的过渡，所有的厚度下降到最终的原子极限，提供了第一个演示的超导原子薄剥离晶体。此外，我们通过测量大量多层器件中的临界温度（TC）和磁场（BC）来表征超导状态，当它们的厚度减小时。的超导性能变化顺利下降到双层，和TC和BC的显着减少被发现发生时，从双层单层，我们讨论了可能的微观机制。发现门诱导超导性在单个单层中持续存在，这形成了更复杂的范德华异质结构的基本构建块，为在原子尺度上设计材料的电子特性开辟了新的可能性。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ultrafast pseudospin quantum beats in multilayer WSe$_2$ and MoSe$_2$
具有六边形对称性的层状范德华材料为它们的电子提供了额外的自由度，即所谓的谷指数或谷赝自旋。这个量在概念上表现得像电子自旋，因此创造了谷电子学这个术语。在这种情况下，半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）的组是特别有吸引力的，由于大的自旋轨道相互作用和直接带隙在K点的六边形布里渊区。在这项工作中，我们提出的激子跃迁的单层和多层WSe $_2$和MoSe $_2$材料的时间分辨法拉第椭圆率（TRFE）与面内磁场，$B_{\parallel}$，高达9 T的调查。在单层样品中，测得的TRFE时间轨迹几乎是独立的$B_{\parallel}$，这证实了接近零的面内激子$g$因子$g_\parallel$，符合第一性原理计算。与此形成鲜明对比的是，我们观察到显着的时间振荡多层样品$B_{\parallel}>0$。值得注意的是，提取的面内$g_\parallel$非常接近所报道的材料的面外激子$g$因子，即分别用于WSe $_2$和MoSe $_2$多层膜中的1s A激子的$|g_{\parallel 1s}|=3.1\pm 0.2$和$2.5\pm0.2$。我们的第一性原理计算很好地证实了多层样品的非零$g_{\parallel}$的存在。我们提出多层样品中振荡的TRFE信号是由激子的赝自旋量子拍引起的，这是多层样品中自旋和赝自旋层锁定的表现。我们的研究结果表明，超快赝自旋旋转在GHz至太赫…
2022-04-26 cond-mat.mes-hall
Tunable strain soliton networks confine electrons in Van der Waals materials
范德华层的相互滑动和扭曲产生了具有电子特性的莫尔结构。当摩尔纹结构在原子尺度上是平滑的时，这些摩尔纹结构中的电子感受到通常在数十百万电子伏范围内的弱电势。在这里，我们报告了一个简单的技术，以实现深，确定性的捕获潜力，通过应变为基础的云纹工程在范德华双层。我们使用弹性扫描隧道显微镜显示，单轴应变驱动的多层MoSe $_2$系统中的无公度晶格转变。在无公度态下，顶部单层通过自发形成拓扑孤子而与体相分离，从而使应力得到释放。交叉孤子形成蜂窝状网络，这是由于层间粘附势的三重对称性。蜂窝状网络的顶点以具有不同层间堆叠布置的结合对出现。一个顶点的对被发现是一个有效的陷阱的电子，显示两个状态，被深深地限制在半导体间隙内，并具有2 nm的空间范围。因此，蜂窝孤子网络提供了一个独特的路径，工程师的阵列相同的深度限制状态与应变相关的可调空间分离，而不需要引入化学缺陷到主机材料。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall
Synthetic Semimetals with van der Waals Interfaces
适当设计的范德华（vdW）异质结构的组装代表了一种新的方法来生产具有工程电子特性的人工系统。在这里，我们应用这种策略来实现基于由两种不同半导体形成的vdW界面的合成半金属。在已有的从头计算方法的指导下，我们选择WSe $_2$和SnSe $_2$单层和多层膜组装vdW界面，并通过不同的输运实验证明了半金属性的发生.在离子液体门控装置中，当在大范围内扫描门控时，半金属性表现为有限的最小电导，这也提供了能够定量测定带重叠的光谱能力。半金属状态还通过电子和空穴的共存在霍尔效应测量中被揭示，通过观察霍尔斜率随扫描栅极电压或随降低温度的演变来观察。最后，半金属性导致两种本身绝缘的材料的界面的低温金属导电性。这些结果表明，有可能实现一个尚未实现的vdW接口的物质状态，并代表使用这些接口工程拓扑或激子绝缘状态的第一步。
2020-01-27 cond-mat.mes-hall
Proximity spin-orbit and exchange coupling in ABA and ABC trilayer graphene van der Waals heterostructures
我们研究了封装在半导体过渡金属二硫属化合物单层和铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中的ABA和ABC三层石墨烯中的邻近自旋轨道和交换耦合。采用第一性原理计算，我们得到的多层堆叠的电子结构和提取相关的邻近诱导的轨道和自旋相互作用参数通过拟合的低能带模型哈密顿量。我们还证明了横向电场的邻近效应的可调谐性。使用模型哈密顿，我们还研究了混合自旋轨道/交换耦合封装，这使得定制的自旋相互作用非常有效地由所施加的字段。我们还总结了裸ABA，ABC和ABB三层的自旋轨道物理，并提供，随着电子能带结构的第一原理结果，态密度，自旋分裂，和电场的可调性的带，定性的了解所观察到的行为和现实的模型参数作为资源的模型模拟的三层石墨烯的传输和相关物理。
2022-02-24 cond-mat.mes-hall
High resolution imaging of reconstructed domains and moire patterns in functional van der Waals heterostructure devices
范德华（vdW）异质结构的光学和电子性质强烈依赖于组成层的原子堆叠顺序。这通过局部原子注册表的周期性变化（被称为莫尔图案）来举例说明，从而在扭曲双层石墨烯中产生超导性和铁磁性，并且在过渡金属二硫属化物（TMD）异质双层中产生新型激子状态。然而，纳米级莫尔超晶格的存在通常是间接推断的，因为传统的成像技术，如透射电子显微镜（TEM），需要特殊的样品制备，这是与大多数光学和传输测量不兼容。在这里，我们展示了一种方法，使用次级电子显微镜直接成像的本地堆叠顺序在完全六方氮化硼（hBN）封装，栅控VDW异质结器件在标准硅衬底上。使用这种方法，我们演示了成像重建莫尔条纹堆叠TMD，ABC/ABA堆叠顺序在石墨烯多层膜，和AB/BA的边界在双层石墨烯。此外，我们表明，该技术是非破坏性的，从而解锁的可能性，直接相关的本地堆叠顺序与光学和电子性能，至关重要的vdW异质结器件的发展与精确控制的功能。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Spectrally tunable, large Raman enhancement from nonradiative energy transfer in van der Waals heterostructure
拉曼增强技术是光与物质相互作用基础研究的基础，在微电子学、生化传感和临床诊断中有着广泛的应用。二维（2D）材料及其范德华异质结构（vdWHs）正迅速成为拉曼增强的潜在平台。在这里，我们实验证明了一种新的技术的拉曼增强驱动的非辐射能量转移（NRET）实现了$10$倍增强拉曼强度的垂直vdWH包括单层过渡金属二硫属化物（1L-TMD）放置在多层SnSe \tsub 2。因此，几个微弱的拉曼峰变得可见，否则难以察觉。我们还显示了一个强大的调制增强因子通过调谐之间的光谱重叠的1L-TMD和SnSe \tsub 2通过温度的变化和结果是在显着的协议与拉曼极化率模型捕捉NRET的效果。所观察到的NRET驱动的拉曼增强是一种新的机制，迄今为止还没有实验证明，并且不同于仅由电荷转移或电场增强驱动的常规表面（SERS）、尖端（TERS）或干涉增强拉曼散射（IERS）机制。该机制还可以与等离子体纳米结构协同使用，以实现超出热点工程的额外选择性和灵敏度，用于诸如使用2D/分子混合物的分子检测等应用。我们的研究结果开辟了新的途径，工程拉曼增强技术耦合的优势，在一个广泛的结区垂直vdWHs的均匀增强访问。
2020-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction-driven electronic ferroelectricity in van der Waals heterostructures
Aalto University（阿尔托大学）
研究双层1T-TaSe₂两种堆叠几何结构，利用多种手段发现其实现准一维相互作用链，不同堆叠机制不同，A-C′堆叠有面外铁电极化，还能通过外场切换构型，证明其是相互作用驱动电子铁电性平台，建立相关态家族。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of Slidetronics in Ferroelectric van der Waals Layers
本文提出基于点群生成元的滑移电子学理论，阐明层间滑动与对称操作等价，分类极化切换机制，并证明完全极化反转在多层中可行，为二维铁电体设计提供框架。
2025-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
