Dislocation structure and mobility in the layered semiconductor InSe: A first-principles study
基于广义Peierls-Nabarro模型和第一性原理导出的材料参数化方法，采用多尺度方法研究了层状半导体InSe中位错的结构和迁移率. InSe的塑性归因于层间位错滑移的广义层错弛豫的特殊性，例如具有非常低能量和低能量势垒的层错的存在。我们的结果给出了最近观察到的InSe异常可塑性的一致的微观解释[Science { \bf 369}，542（2020）]。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of weak topological insulators in layered semiconductors
我们报道了在蜂窝晶格中通过从头计算发现的弱拓扑绝缘体。我们提出了一个结构，奇数层的原始单位细胞作为一个先决条件，形成弱拓扑绝缘体。在这里，单层KHgSb是最合适的候选者，其大的体积能隙为0.24 eV。它的侧面承载金属表面态，形成两个各向异性的狄拉克锥。虽然均匀分层结构的堆叠导致平凡的绝缘体，但如果晶体中存在额外的单层作为堆垛层错，则该结构可以容纳具有大的体隙的量子自旋霍尔层。所报道的蜂窝状化合物可以作为原型，以帮助发现新的弱拓扑绝缘体在层状小间隙半导体。
2012-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Raman Forbidden Layer-Breathing Modes in Layered Semiconductor Materials Activated by Phonon and Optical Cavity Effects
本文报道层状半导体中拉曼禁阻层呼吸模式，提出空间干涉模型，揭示光学腔与声子腔通过一维周期电子态介导实现空间相干光子-声子耦合，并阐明强度对层数、波长和折射率失配的依赖。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-throughput screening assisted discovery of a stable layered anti-ferromagnetic semiconductor: CdFeP2Se6
二维（2D）磁性的最新进展提高了人们对层状磁性材料的兴趣，因为它们具有自旋电子学的潜力。特别是，层状半导体反铁磁体表现出有趣的低维半导体行为与电荷和自旋作为载流子控制。然而，这些化合物的合成是具有挑战性的，并且仍然罕见。在这里，我们进行了基于第一性原理的高通量搜索，以筛选潜在稳定的混合金属磷三硫属化物（MM'P2X6，其中M和M'是过渡金属，X是硫属化物），其具有宽范围的可调带隙和有趣的磁性。在潜在的候选人，我们成功地合成了一个稳定的半导体层状磁性材料，CdFeP2Se6，表现出短程反铁磁秩序在TN = 21 K的间接带隙为2.23 eV。我们的工作表明，高通量筛选辅助合成是发现层状磁性材料的有效方法。
2022-12-18 cond-mat.mtrl-sci
VI3 - a new layered ferromagnetic semiconductor
二维（2D）材料是下一代电子器件的有前途的候选者。在这种情况下，绝缘的2D铁磁体，这仍然是罕见的，是特别重要的，因为它们的潜力，使新的设备架构。在这里，我们报告发现铁磁性的层状范德华半导体，VI 3，这是基于蜂窝钒层由碘碘范德华间隙分开。它在室温下具有BiI 3型结构（R-3，No.148），我们的实验证据表明，它可能在78 K下发生微妙的结构相变。VI 3在49 K时变成铁磁性，低于该温度时磁光克尔效应成像清楚地显示出铁磁畴，这可以通过施加的外部磁场来操纵。通过反射率测量确定的光学带隙为0.6 eV，并且该材料是高电阻的。
2018-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Designing isoelectronic counterparts to layered group V semiconductors
在类比III-V族化合物，这大大拓宽了IV族半导体的范围，我们提出了IV-VI化合物作为层状V族半导体的等电子对应物。利用{ \em ab initio}密度泛函理论，我们研究了一硫化硅（SiS）尚未实现的结构相.我们发现黑磷样$α$ -SiS与蓝磷样$β$ -SiS几乎同样稳定。$α$ -SiS和$β$ -SiS单层都显示出显著的间接带隙，该带隙敏感地依赖于层内应变。与具有相应非平面结构的V族元素的2D半导体不同，不同的SiS同素异形体在层内或垂直于层显示出强极化。我们发现，SiS可以形成横向和纵向异质结构与磷烯在一个非常小的能量惩罚，提供了前所未有的可调谐性的SiS-P化合物的结构和电子性质。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum size effects in layered VX2 (X=S, Se, Te) materials: Manifestation of metal to semimetal or semiconductor transition
大多数2D过渡金属二硫属化物（TMDC）以原始形式存在。然而，2D原始VX 2（X=S，Se，Te）材料被发现是铁磁性的。利用自旋极化的密度泛函理论（DFT）计算，我们研究了这类材料在三角棱柱2 H-相和八面体1 T-相的电子、磁性和表面性质。我们的计算表明，它们在这两种多晶型物中表现出不同的性质。最重要的是，电子结构的详细研究探索了这些材料的2 H相的量子尺寸效应，从而导致从双层到相应单层的金属到半金属（2 H-VS 2）或半导体（2 H-VSe 2，2 H-VTe 2）的转变。
2014-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Detection of a coherent excitonic state in the layered semiconductor BiI$_{3}$
本研究通过准共振激发和宽带瞬态反射光谱结合多体微扰理论模拟，在层状半导体BiI$_{3}$中成功分离出初生相干激子态，揭示了光致相干极化导致的谱线瞬态增强，并实验追踪了相干到非相干激子的动力学交叉。
2025-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Spin-glass state induced by Mn-doping into a moderate gap layered semiconductor SnSe$_2$
各种类型的磁性可以出现在新兴的量子材料中，如范德华层状材料。在这里，我们报告的成功掺杂锰原子到后过渡金属二硫属化物半导体：SnSe $_2$。采用化学气相传输法（CVT）合成了$\textit{x}$ = 0.04的Sn $_{1-x}$ Mn $_x$ Se $_{2}$单晶，并用X射线衍射（XRD）和X射线能谱（EDS）对其进行了表征。磁性表明，从磁化强度的温度依赖性以及磁滞回线来看，共存的铁磁和反铁磁相互作用之间存在竞争。这意味着团簇内部存在铁磁相互作用，团簇之间存在短程反铁磁相互作用，在~ 60 K以下出现自旋玻璃态。此外，我们通过$\textit{ab initio}$计算证实，铁磁相互作用来自锰掺杂剂的3个$\textit{d}$电子。我们的结果提供了一个新的材料平台，以了解和利用磁性的范德瓦尔斯层状材料。
2021-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures and electron spin decoherence in (001)-grown layered zincblende semiconductors
层状锌基半导体的电子结构计算描述在一个限制的基础形式主义，自然和非微扰accomodates晶体反转不对称性和立方各向异性。应用这些计算方法计算了量子阱中由于旋进退相干引起的电子自旋退相干时间$T_1$和$T_2$。从微扰计算中发现了自旋相干时间对迁移率、量子化能量和温度的不同依赖关系。这些计算和实验之间的定量协议被发现GaAs/AlGaAs，InGaAs/InP，和GaSb/AlSb $(001)$生长的量子阱。计算了CdZnSe/ZnSeII-VI量子阱的电子自旋相干时间，并计算了InGaAs/GaAs量子阱的电子自旋相干时间。
2004-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical phonons of SnSe(1-x)Sx layered semiconductor alloys
通过使用偏振拉曼光谱与六个不同的激发波长（784.8，632.8，532，514.5，488，和441.6 nm）的光学声子在层状半导体合金SnSe 1-xSx的演变研究作为一个功能的组合物。的声子模式的偏振依赖性进行了比较与透射电子衍射测量，以确定样品的晶体取向。一些拉曼模式显示出显着的变化，其偏振行为取决于激发波长。确定了SnSe_（1-x）S_x（0<=x<=1）的Ag_2模的最大强度方向不依赖于激发波长，而对应于扶手椅方向。另外还发现，合金中Ag 1，Ag 2和B3 g 1的低频拉曼模式表现出典型的光学声子单模行为，而B3 g 2，Ag 3和Ag 4的高频拉曼模式表现出双模行为。
2020-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Semiconductors: Control over Carrier States and Excitations in Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites
对于一类基于$π$共轭有机阳离子的2D混合有机-无机钙钛矿半导体，我们定量预测如何改变有机和无机组分允许以量子阱方式控制载流子态的性质、能量和局部化。我们的第一性原理预测，大规模的混合密度泛函理论与自旋轨道耦合的基础上，表明在一个单一的混合物的有机和无机部分之间的接口可以系统地调制，使我们能够选择不同的I型和II型能级排列。电子和空穴的能级、复合性质和传输行为因此通过选择特定的有机官能化并将它们与合适的无机组分并置而变得可调。
2018-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Black Arsenic: A Layered Semiconductor with Extreme in-plane Anisotropy
近年来，二维（2D）层状材料作为一种新的平台出现，以承载新的电子，光学或激子物理学，并开发前所未有的纳米电子和能源应用。根据定义，这些材料在基面内和穿过平面之间是强各向异性的。然而，其基面内的结构和性能各向异性的研究却少得多。在这里，我们报告了一种罕见的化学形式的砷，称为黑砷（b-As），作为一个非常各向异性的层状半导体。我们已经进行了系统的表征的结构，电子，热和电性能的b-As单晶，特别关注其沿两个面内主轴，扶手椅（AC）和锯齿形（ZZ）的各向异性。我们的分析表明，b-As表现出更高的或可比的AC和ZZ方向之间的电子，热和电输运各向异性比任何其他已知的2D晶体。这种极端的面内各向异性能够潜在地实现用于科学研究和器件应用的新颖想法。
2018-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Defect emission and its dipole orientation in layered ternary Znln2S4 semiconductor
该研究结合光谱表征与理论计算，揭示少层六方ZnIn₂S₄中Zn-In反位缺陷导致的能级、DAP发射的栅控可调性及其面内偶极取向。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-pressure melt growth and transport properties of SiP, SiAs, GeP, and GeAs 2D layered semiconductors
硅和锗的铌酸盐SiP、SiAs、GeP和GeAs形成2D层状半导体家族。我们已经成功地生长块体单晶体的这些化合物的熔体生长在高压（0.5-1 GPa）下，在立方砧热压机。获得GeP、GeAs和SiAs的大（mm尺寸）、有光泽的云母晶体，并且可以剥落成2D薄片。通过这种方法产生小而脆的SiP晶体。高压烧结的多晶SiP和GeAs也已成功地用作在I $_{2}$作为传输剂的存在下这些晶体的化学气相传输生长中的前体。所有的化合物被发现结晶在预期的层状结构，并没有经历任何结构转变，在低温下，如所示的拉曼光谱下降到T= 5 K。所有材料都表现出半导体特性。GeP，GeAs和SiAs的电阻率被发现依赖于温度以下的二维可变范围跳跃导电机制。这些化合物的块状晶体的可用性在用于器件应用的2D半导体材料领域中开辟了新的前景。
2016-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Structural phase transition and bandgap control through mechanical deformation in layered semiconductors 1T-ZrX2 (X = S, Se)
施加弹性形变可以局部地且可逆地调节材料的物理性质。空间调制的晶格变形可以产生带隙梯度，有利于光电子器件中的光生电荷分离和收集。这些优点受到材料在断裂之前可以承受的最大弹性应变的阻碍。通过剥离过渡金属二硫属化物TMD得到的纳米材料是弹性形变的理想场所，因为它们可以承受高达百分之几的大弹性应变。然而，具有高度应变可调特性的可剥离TMD已被证明对研究人员具有挑战性。我们研究了1 T-ZrS 2和1 T-ZrSe 2，具有大带隙的可剥离半导体。在压缩变形下，两种TMD都显著改变其物理性质。1 T-ZrSe 2经历了一个可逆的转变成一个奇异的三维晶格，与一个超导体到金属的过渡。在ZrS 2中，两种不同层状结构之间的不可逆转变伴随着突然14%的带隙减小。这些结果表明，锆基TMD是一个最佳的应变可调平台的空间纹理带隙，具有很强的潜力，为新的光电子器件和光捕获。
2020-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Generalized s-d model for Wannier-Mott excitons in layered magnetic semiconductors
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道校区）；Hanyang University（汉阳大学）
本文提出广义s-d模型，以CrSBr双层为案例，结合自旋与层赝自旋量子数守恒，揭示层状A型反铁磁半导体的亮暗激子态，为相关研究提供指导。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Very Large Tunneling Magnetoresistance in Layered Magnetic Semiconductor CrI$_3$
磁性层状范德华晶体是一种新兴的材料，可以获得新的物理现象，如最近在Cr2Ge2Te6和CrI3中观察到的二维铁磁性所示。在半导体中，特别令人感兴趣的是磁性和传输之间的相互作用，这一点尚未被探索。在这里，我们报告的第一个磁输运测量剥离CrI3晶体。我们发现，在垂直于晶面的方向上的隧穿导电表现出高达10000%的磁阻。磁电阻随磁场和温度的演化揭示了这种现象起源于向不同磁态的多次跃迁，并在现有实验观测的基础上讨论了其可能的微观本质。这种观察到的隧道势垒的电导对它的磁状态的依赖性是一种新的现象，表明在磁性范德华半导体中存在着强耦合的传输和磁性之间。
2018-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of the Cu off-stoichiometry on transport properties of wide gap p-type semiconductor, layered oxysulfide LaCuSO
制备了层状氧硫化物LaCuSO（x = 0-0.03），研究了Cu非化学计量比对其电输运和热输运性质的影响.在300 K时，由于Cu的缺乏（x = 0.01），电阻率从~10^5 ohmcm急剧下降到~10^-1 ohmcm。在300 K时，样品的热导率主要由晶格成分决定，估计为2.3（3）Wm^-1 K ^-1。化学计量的LaCuSO具有3.1 eV的光学带隙，而对于Cu缺乏的样品观察到在约2.1 eV的光子能量处的宽光学吸收。密度泛函理论计算表明，这些宽吸收结构可能源于间隙状态产生的硫空位，以补偿由于铜的非化学计量的电荷不平衡。这些结果清楚地表明，Cu缺陷在确定Cu基p型透明半导体的电输运性质中起着至关重要的作用。
2014-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Geometric origins of topological insulation in twisted layered semiconductors
二维材料的扭曲双层膜是研究强关联电子相的一个良好基础。这是因为由层之间的相对扭曲引入的莫尔图案引入了导致电子局域化的长波长有效电势。在这里，我们开发了一个广义的连续模型的电子结构的莫尔图案，基于第一性原理计算和定制捕捉扭曲双层2D半导体的物理。我们将此模型应用到一个数据库的18个二维晶体，涵盖了一系列的原子弛豫和电子结构的功能。这些材料中的许多在一定的扭曲角范围内具有拓扑绝缘（TI）莫尔带，其源自三角形和六边形莫尔图案之间的竞争，由扭曲角调谐。拓扑相位出现在与最大平坦莫尔带相同的范围内。
2021-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor-like Optical Properties Unveiled by Modeling of Short-Period Aluminum Oxide-Copper Multi-Layered Nanocomposites Deposited by Sputtering Atomic Layer Augmented Deposition (SALAD)
本研究通过传输矩阵和色散方法建模分析SALAD制备的300对AlOx-Cu多层纳米复合材料，发现其异常光谱反射率预示着类半导体行为，表明该方法可生成新型金属-介电基半导体。
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Homopolar Chemical Bonds Induce In-Plane Anisotropy in Layered Semiconductors
本研究通过元素分辨原子尺度显微镜与第一性原理计算，揭示m-GaTe中畸变旋转的Ga-Ga同极键诱导强面内各向异性的机制，并筛选出4种同类材料，证实该机制的普遍性。
2024-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Acoustic Polarons in the Two-Dimensional SSH Model Applied to the Layered Superatomic Semiconductor Re6Se8Cl2
本文通过周期性密度泛函理论和非局域SSH耦合极化子模型，研究了层状超原子半导体Re6Se8Cl2中声学极化子的结合能与色散关系，计算结果与实验观测的激子输运速度一致。
2024-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Evidence for Magnon-Assisted Exciton Radiation in a Layered Antiferromagnetic Semiconductor
State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University（厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室）；Department of Physics, Xiamen University（厦门大学物理系）；Fujian Provincial Key Laboratory of Advanced Materials Oriented Chemical Engineering, Fujian Normal University（福建师范大学面向化学工程的先进材料福建省重点实验室）
研究层状磁性半导体中激子与磁性现象的相互作用，发现激子寿命长且受声子非辐射复合主导，揭示了磁子辅助发射机制与温度依赖性。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-phase-matched up- and down-conversion in periodically poled layered semiconductors
本文实现周期性极化范德华半导体3R-MoS₂，在3.4μm微观厚度下获0.03%宏观频率转换效率（比现有系统薄10-100倍），还实现宽带光子对产生，开辟微观范德华晶体相位匹配非线性光学新领域。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Epitaxial Growth and Electronic Structure of a Layered Zinc Pnictide Semiconductor, beta-BaZn2As2
BaZn 2 As 2被期待为良好的p型半导体，并且具有正交α相和更高对称性的四斜晶系β相的两个结晶相。在这里，我们报告的高品质的外延薄膜的tetraxantha β-BaZn 2As 2的单晶MgO（001）衬底上生长的反应固相外延技术。薄膜与衬底之间的面外和面内外延关系分别为BaZn_2As_2（001）//MgO（001）和BaZn_2As_2 [200]//MgO [200]。对于008的面外摇摆曲线，半峰全宽为0.082 °，对于200的面内摇摆曲线，半峰全宽为0.342 °。用原子力显微镜观察到台阶和平台结构。β-BaZn 2As 2的带隙被评估为约0.2eV，其远小于家族化合物LaZnOAs的带隙（1.5eV）。使用Heyd-Scuseria-Ernzerhof混合泛函的密度泛函理论计算支持小的带隙。
2013-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Large Disparity Between Optical and Fundamental Band Gaps in Layered In2Se3
在$_2$中，Se $_3$是一种半导体材料，其可以稳定在具有不同电学和光学性质的不同晶体结构（已经报道了至少一种3D和几种2D层状结构）中。多年来，这一特性一直困扰着它的表征，据报道，带隙在1 eV的不可接受范围内变化。使用基于密度泛函理论和HSE 06杂化泛函的第一性原理计算，我们研究了In $_2$ Se $_3$的四个层状相的结构和电子性质，解决了它们的相对稳定性和它们的基本带隙的性质，即，直接{ \em vs}间接。我们的研究结果表明，基本和光学间隙之间的巨大差距。的吸收系数被发现是一样高的直接带隙III-V族半导体。相对于传统半导体的能带排列表明$n$型导电性的趋势，解释了最近的实验观察。
2018-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Giant modulation of the electron mobility in semiconductor Bi$_2$O$_2$Se via incipient ferroelectric phase transition
高迁移率层状半导体具有实现下一代电子和计算的潜力。本文证明了在层状半导体Bi $_2$ O $_2$ Se中观察到的电子迁移率源于初始的铁电转变，该铁电转变赋予材料以针对库仑散射引起的迁移率退化的鲁棒保护。基于电子-声子相互作用和离子化杂质散射的第一性原理计算表明，Bi $_2$ O $_2$ Se的电子迁移率在较宽的掺杂浓度范围内可达到10 $^4$到10 $^6$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$.此外，1.7%的小弹性应变可以驱动材料朝向独特的层间铁电转变，导致介电常数的大幅增加和低温电子迁移率的巨大增强超过一个数量级。这些结果为通过相位和介电工程实现高迁移率层状半导体开辟了一条新的途径。
2022-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Photocurrent Spectroscopy and Polarization-Tunable Shift Current in the Layered Semiconductor $\mathrm{CuScP_2S_6}$
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
本研究报道层状半导体CuScP2S6中单双光子吸收诱导的光电流，揭示2.35 eV带隙及位移电流机制，确立其为偏振敏感非线性光电子学多功能平台。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Sensitive infrared surface photovoltage in quasi-equilibrium in a layered semiconductor at low-intensity low-temperature condition
本文利用角分辨光电子能谱，发现层状半导体NbSi0.5Te2在低强度低温条件下具有高达2.4*10^6 V/(W*cm^(-2))的准平衡态敏感红外表面光电压，揭示了本征载流子冻结导致超高光响应的机制，为红外光电器件及增强光物质相互作用提供了新途径。
2025-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Few-layer Tellurium: one-dimensional-like layered elementary semiconductor with striking physical properties
少层碲是一种基本的半导体材料，它继承了黑磷（BP）所提供的大多数惊人的物理性质，并且可以通过简单的基于溶液的方法来可行地合成。它是由非共价结合的平行的Te链，其中共价的功能出现。我们相信，这一特征是先前发现的类共价准键（CLQB）的另一个证明，其中波函数杂化确实发生。这种链间CLQB的强度与链内共价键的强度相当，导致几种Te同素异形体的封闭稳定性。它还在第一布里渊区中引入了从几乎直接0.31 eV（体）到间接1.17 eV（2L）变化的可调谐带隙和四（两）个复杂的、高度各向异性的和层依赖的空穴（电子）袋。它还表现出非常高的空穴迁移率（~10 $^5$ cm $^2$ /Vs）和沿非共价键合方向的强光吸收、几乎各向同性和层依赖的光学性质、超过20%的大的理想强度、比BP更好的环境稳定性以及层间剪切和呼吸模式的力常数的不寻常交叉。这些结果表明，少层碲是一种具有高迁移率、高光吸收、本征各向异性、低成本、带隙可调、环境稳定性好、近直接带隙的半导体材料。这种“一维”的少层Te，与其他几何相似的层状材料一起，可能会促进一个新的层状材料家族的出现。
2017-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic spin distribution and perpendicular magnetic anisotropy in the layered ferromagnetic semiconductor (Ba,K)(Zn,Mn)$_{2}$As$_{2}$
用X射线磁性圆二色性测量方法研究了新铁磁半导体（Ba，K）（Zn，Mn）$_{2}$ As $_{2}$的垂直磁各向异性。通过将Stoner-Wohlfarth模型拟合到投影磁矩的磁场角度依赖性，推导出具有0.85 T各向异性场的大磁各向异性。横向XMCD光谱突出了Mn 3 $d$电子的各向异性分布，其中$d_{xz}$和$d_{yz}$轨道比$d_{xy}$状态更少占据，这是因为由伸长的MnAs $_{4}$四面体引起的$D_{2d}$分裂.研究表明，磁各向异性源于自旋沿$z$方向排列时，费米能级上$p$ - $d_{xz}$、$d_{yz}$杂化态的简并提升以及自旋-轨道耦合产生的能量增益.
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrical Spin-Flip Current Switching in Layered Diluted Magnetic Semiconductors for Ultralow-Power Spintronics
本文在V掺杂WSe2层状稀磁半导体中实现室温电驱动自旋翻转开关，临界电流密度低至10^-1 A cm^-2且功耗达皮瓦级，为超低功耗自旋电子器件提供新平台。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards compact phase-matched and waveguided nonlinear optics in atomically layered semiconductors
非线性频率转换为光的产生、光子纠缠和操纵提供了必要的工具。过渡金属二硫属化物（TMD）具有巨大的非线性极化率，并且3R堆叠的TMD晶体进一步结合了破缺的反转对称性和对准分层，代表了以最小的足迹提高非线性光学增益的理想候选者。在这里，我们报告了3R-MoS 2的有效频率转换，揭示了其特殊的二阶非线性过程沿普通（面内）和非凡（面外）方向的演变。通过测量不同厚度的3R-MoS 2的二次谐波产生（SHG）-从单层（~0.65 nm）到体（~1 μm）-我们首次测量了1520 nm处的面内SHG相干长度（~530 nm），并实现了范德华材料的非线性光学增强，比单层强>10^4。发现3R-MoS 2板片表现出与钛酸锂类似的转换效率，但在电信波长下的传播长度短>100倍。此外，沿着非常轴，我们实现了广泛的可调谐倍频从3R-MoS 2在波导几何形状，揭示了这种结构的相干长度为第一次。我们的特点是全折射率谱和量化的双折射组件在各向异性3R-MoS 2晶体与近场纳米成像。授权与这些数据，我们评估的转换效率和非线性光学过程中的3R-MoS 2波导几何形状可达到的内在限制。我们的分析突出了3R堆叠TMD集成光子学的潜力，提供了关键参数，设计高效的片上非线性光学器件，包括周期性极化结构，谐振器，紧凑型光学参量振荡器和放大器，光学量子线路。
2022-04-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Sensing the local magnetic environment through optically active defects in a layered magnetic semiconductor
范德华材料中的原子级缺陷是量子技术和量子传感应用的重要组成部分。层状磁性半导体CrSBr是一个优秀的候选人，探索光学活性缺陷，由于直接的差距，除了丰富的磁相图，包括最近假设的缺陷诱导的磁秩序在低温下。在这里，我们展示了CrSBr中的光学活性缺陷，这些缺陷是局部磁环境的探针。我们观察到光谱窄（1毫电子伏）的缺陷发射CrSBr与体磁秩序和一个额外的低温缺陷引起的磁秩序。我们阐明了本地和非本地交换耦合效应的背景下，这种磁秩序的起源。我们的工作建立了像CrSBr这样的vdW磁体作为一个特殊的平台，以光学研究与磁晶格相关的缺陷。我们预计，受控的缺陷创建允许量身定制的复杂的磁性纹理和相位与直接光学访问的独特成分。
2022-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Angle-resolved photoemission spectroscopy study of the charge density wave order in layered semiconductor EuTe4
层状碲化物作为研究费米面嵌套驱动电荷密度波态的平台已被广泛研究。EuTe_4是一类准二维稀土四碲化物CDW化合物，具有非常规的滞后相变，是目前研究的热点。在这里，CDW调制矢量，动量和温度依赖性的CDW间隙EuTe 4的研究使用角分辨光电子能谱。结果表明：（i）一个FS嵌套矢量q ~ 0.67 b* 驱动了CDW态的形成;（ii）一个各向异性的CDW能隙在整个FS中是完全开放的，并且在300 K时仍保持相当大的尺寸，导致半导体性质的出现;（iii）CDW能隙的大小随温度的变化呈反常的非单调增加;（iv）一个额外的，由于主带的不同轨道之间的相互作用，较大的带隙在较高的结合能处打开。
2022-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
(CaO)(FeSe): A Layered Wide Gap Oxychalcogenide Semiconductor
合成了一种新的铁氧硫属化合物（CaO）（FeSe），属正交晶系Pnma（No.62）空间群，a = 5.9180（12）<$，b = 3.8802（8）<$，c = 13.193（3）<$。（CaO）（FeSe）的独特结构是由在ab平面上延伸的角共享的FeSe 2 O2四面体的波纹状无限层的准二维网络构成的。波纹层由角共享的FeSe 2 O2四面体沿c轴堆叠而成，层之间夹有Ca 2+阳离子。光谱和电阻率测量揭示了半导体行为，间接光学带隙约为1.8 eV，活化能为0.19（1）eV。电子能带结构计算的密度函数水平预测的磁配置为基态，并确认存在一个间接的宽间隙（CaO）（FeSe）。
2016-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
The New Nitrides: Layered, Ferroelectric, Magnetic, Metallic and Superconducting Nitrides to Boost the GaN Photonics and Electronics Eco-System
氮化物半导体材料GAN、AlN和InN及其合金和异质结构在过去30年中得到了广泛的研究，导致了几种技术上成功的光子和电子器件。就在过去的几年里，出现了许多新的氮化物材料，具有令人兴奋的光子，电子和磁性。一些例子是2D和层状hBN和III-V金刚石类似物cBN，过渡金属氮化物ScN，YN及其合金（例如铁电ScAlN），压磁GaMnN，亚铁磁Mn 4 N和外延超导体/半导体NbN/GAN异质结。本文综述了这些新的氮化物材料的迷人和新兴的物理和科学。它还讨论了它们在未来几代器件中的潜在应用，这些器件利用了基于氮化物半导体已经创建的晶体管，发光二极管和激光器的光子和电子器件生态系统。
2019-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain-engineered inverse charge-funnelling in layered semiconductors
由于外部电场引起的电路中的电荷的控制对于从电子电路到神经细胞中的突触的广泛应用中的信息的交换、存储和操纵是普遍存在的。相反，在材料之间生长清洁界面的能力一直是工程内置电场的垫脚石，内置电场在现代光电子学和光电子学中得到了很大的利用。原子级薄的半导体的出现使得获得电场的新方法成为可能，并揭示了新的电荷传输机制。在这里，我们报告的第一个直接电气观察的逆电荷漏斗效应，使确定性和空间分辨应变诱导电场在一张薄薄的HfS2。我们证明，由这些空间变化的电场在光电晶体管的通道中驱动的电荷导致响应度提高350%。这些发现可以使高效光电池的知情设计。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetooptics of layered two-dimensional semiconductors and heterostructures: progress and prospects
从20世纪70年代基于III-V族和II-VI族半导体的“常规”二维（2D）量子阱（QW）开始，到最近的原子级薄层范德华材料，例如2D半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）和2D磁体，2D材料的研究正在不断发展并提供新的挑战。磁光光谱学在这一领域的研究中发挥了重要作用，无论是从基础物理学和技术的角度。二维半导体（如TMDC）的一个主要挑战是理解它们的自旋谷分辨物理，以及它们在量子计算和信息研究中的意义。自从谷塞曼效应被发现以来，磁光光谱学对TMDC及其异质结构的自旋谷物理有了深入的了解。在这个角度来看，我们强调磁光在许多里程碑的作用，如层间激子的发现，相干激发谷之间的相位控制，激子约化质量，玻尔半径和结合能的测定，光学亮和暗激子，trions，其他多体物种，如双激子和它们的声子副本在TMDC单层的物理。讨论伴随着开放的问题，挑战和未来的前景，在该领域包括评论的范德华异质结构，涉及TMDC和二维磁铁的磁光。
2021-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural Transition in Layered As$_{\sf\textbf{1-x}}$P$_{\sf\textbf{x}}$ Compounds: A Computational Study
作为进一步改善V族层状半导体电子性质的一种方法，我们提出形成黑磷和灰砷的层内二维异质结构。我们使用\textit{ab initio}密度泛函理论来优化几何形状，确定电子结构，并确定最稳定的同素异形体作为组成的函数。由于纯黑磷和纯灰砷单层在其平衡结构不同，我们预测的结构转变和变化的前沿状态，包括从直接间隙的变化，间接间隙半导体，随着组成的变化。
2015-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insulator-to-Metal Transition and Isotropic Gigantic Magnetoresistance in Layered Magnetic Semiconductors
本研究提出一种通过磁场实现电子传导极强调制的策略，发现层状反铁磁半导体GdPS支持场驱动的绝缘体-金属转变，并表现出对磁场取向不敏感的各向同性巨负磁阻，为超快高效自旋电子器件提供了新材料体系。
2024-07-03 cond-mat.mtrl-sci
The Stationary Phase Method for a Wave Packet in a Semiconductor Layered System. The applicability of the method
使用Bohm在他的书{ \em“量子理论“}中所做的形式分析，Dover Publications Inc. New York（1979），为了近似地计算通过势垒的透射和反射波包的相位时间，我们计算了由不同介观层形成的半导体系统的相位时间。对透射波包和反射波包进行了分析，并根据波包的平稳相位，讨论了该方法在不同情况下的适用性。对于固定相位法的适用性，在仅取决于相位的导数的透射波的情况下，得到一个表达式，直到三阶。该条件指示系统的参数是否允许通过其前导项来定义波包。一个多屏障系统的情况下显示的结果的说明。这种形式包括使用传递矩阵来描述中心层，无论它是由一个层（单势垒情况）形成的，还是由两个势垒和一个内阱（DBRT系统）形成的，但是可以假设该层可以包括任何数量或任何种类的半导体层。
2007-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layered semiconductors integrated with polyimide thin films for high-quality valleytronic and quantum-photonic systems
本文提出将层状半导体WSe$_2$和WS$_2$集成至聚酰亚胺薄膜中，实现了高质量激子、双激子及单量子发射体，证明PI薄膜可作为晶圆级集成的高质量介电材料。
2025-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetic structure and exchange interactions in the layered semiconductor CrPS4
具有通过范德华键弱连接的磁性离子的二维（2D）层的化合物提供了增强量子行为的途径，激发了基础和应用兴趣。CrPS4是一种这样的磁性范德华材料，然而，它只经历了有限的研究。在这里，我们提出了一个全面的中子散射测量系列，以确定磁结构和交换相互作用。所观察到的磁激励允许对通常不与粉末样品上的测量相关联的模型参数的高度约束。结果证明了磁相互作用的2D性质，同时也揭示了层内沿1D链相互作用的重要性。竞争相互作用的微妙作用被观察到，这表现在一个非平凡的磁过渡和可调的磁结构在一个小的应用磁场通过自旋翻转过渡。我们的研究结果对散装化合物提供的见解，可以应用到减少层CrPS4的行为的理解。
2020-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Many-body effects in nonlinear optical responses of 2D layered semiconductors
我们进行了超快简并泵浦探测光谱单层WSe 2附近的激子共振。所观察到的差分反射率信号表现出强烈的多体相互作用，包括激子-激子相互作用和自由载流子诱导的带隙重整化的签名。激子-激子相互作用导致共振蓝移，其持续激子寿命（几ps），而带隙重整化表现为共振红移，具有几十ps的寿命。基于多体相互作用的非线性光学极化率模型与实验结果吻合较好。光谱的功率依赖性表明，随着泵浦功率的增加，激子布居数线性增加并趋于饱和，而自由载流子密度则呈超线性增加，表明激子俄歇复合可能是这些自由载流子的来源。我们的模型演示了一个简单而有效的方法来定量分析光谱，并指出库仑相互作用的重要作用，这种二维材料的非线性光学响应。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxy of new layered materials: 2D chalcogenides and challenges of weak van der Waals interactions
新材料在纳米技术中的应用开辟了新的前景，并实现了突破性的创新。二维范德瓦尔斯材料，更具体地说，二维硫属化物是一类有前途的新材料，等待它们在半导体工业中的使用。然而，依赖于行业兼容制造工艺的范德华材料的集成仍然是一个重大挑战。目前，这些新材料的应用仅限于研究实验室环境。范德瓦尔斯材料的大面积和单晶生长是满足半导体工业所隐含的挑战性需求的最重要要求之一。这篇综述有助于更广泛地了解范德华材料的集成-更具体的二维硫属化物-通过外延生长过程。这可以进一步追求（准）范德华同质和异质结构的大面积、单晶和无缺陷外延集成到半导体工业的伟大世界中的愿望。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Oxidized-monolayer Tunneling Barrier for Strong Fermi-level Depinning in Layered InSe Transistors
在基于二维半导体的场效应晶体管和光电子器件中，金属-半导体结是决定器件性能的关键因素之一。界面能隙态引起的费米能级钉扎效应严重限制了结特性的可调谐性，包括势垒高度和接触电阻。一个隧道接触方案已被提出来解决FL钉扎问题的金属-2D-半导体结，而实验实现仍然是难以捉摸的。在这里，我们表明，氧化单层启用隧穿势垒可以实现一个显着的FL脱钉在硒化铟（InSe）晶体管，表现出0.5的大钉扎因子和高度调制的肖特基势垒高度。FL脱钉可以归因于作为高质量隧穿接触的结果的金属和无序诱导的间隙状态的抑制。结构表征表明均匀和原子级薄的表面氧化层固有的范德瓦尔斯材料和原子级尖锐的氧化物-2D-半导体界面的性质。此外，通过有效地降低肖特基势垒高度，我们实现了2160厘米$^2$ /Vs的电子迁移率和65 meV的接触势垒在两端InSe晶体管。在具有氧化单层的高迁移率InSe晶体管中实现强FL脱钉提供了一种可行的策略，以在先进的电子学和光电子学的接触工程中利用层状半导体。
2019-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layered semiconductor EuTe 4 with charge density wave order in square tellurium sheets
我们报道了一种新的准二维化合物EuTe 4托管电荷密度波（CDW）的不稳定性。该化合物的晶体结构属于正交晶系空间群Pmmn（No.59），晶胞参数a = 4.6347（2）<$，b = 4.5119（2）<$，c = 15.6747（10）<$。原始的结构包含连续的近正方形的碲片分开的波纹Eu-Te板。在冷却时，化合物在255 K附近经历相变。X-射线晶体学分析和透射电子显微镜（TEM）测量显示在低温相的强烈的结构扭曲，显示出一个超结构与周期性形成的Te-三聚体的单层Te片，产生的证据CDW秩序的形成。电荷输运性质在CDW态表现出半导体性质。密度泛函理论计算揭示了费米面嵌套驱动的不稳定性，其嵌套矢量与实验观察到的结果一致。我们的发现为研究CDW驱动的二维半导体机制提供了一个有前途的系统，这将为探索具有集体电子态的新型二维半导体提供新的思路。
2019-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Huge excitonic effects in layered hexagonal boron nitride
用全电子GW近似计算了块状六方氮化硼的准粒子能带结构，结果表明该化合物是一种间接带隙半导体。用电子-空穴双粒子格林函数的Bethe-Salpeter方程的解计算了它的光谱，结果与已有的实验数据符合得很好。对带隙内的激子结构进行了详细的分析，发现激子属于Frenkel类，并被紧紧地限制在层内。计算的激子结合能比Watanabe { \it et al}使用Wannier模型解释他们的实验结果并假设h-BN是直接带隙半导体得到的激子结合能大得多。
2005-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Visualization of Defect Electronic States in Layered Semiconductor CrSBr
University of Ottawa（渥太华大学）；Radboud University（拉德堡德大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）；Bielefeld University（比勒费尔德大学）；Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室纳米材料中心）；University of Illinois（伊利诺伊大学）
研究利用扫描隧道显微镜/光谱探索块状 CrSBr 中两个突出缺陷的结构和电子特征，通过与模拟图像比较，推断常见缺陷为 b 轴对齐的双硫空位，推进了对 CrSBr 本征缺陷塑造电子结构作用的理解。
2026-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local doping of an oxide semiconductor by voltage-driven splitting of anti-Frenkel defects
本研究通过施加直流电压驱动反弗伦克尔缺陷分裂，在Er(Mn,Ti)O₃中实现局部受主和施主掺杂，形成稳定纳米级p型和n型区域，为氧化物半导体的纳米尺度临时功能化及相关电子学领域发展提供新途径。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Energy dispersive X-ray spectroscopy of atomically thin semiconductors
我们报告的实施能量色散X射线光谱的层状半导体的形式原子薄的过渡金属二硫属化物。该技术是基于扫描电子显微镜配备了硅漂移检测器的能量色散X射线分析。通过优化数值模拟和实验中的操作参数，我们实现了几层晶体的层分辨灵敏度下降到单层极限，并展示了过渡金属二硫属化物的垂直和横向异质双层中的元素组成分布。该技术可以直接应用于其他层状二维材料和范德华异质结构，从而扩展了实验工具箱，用于定量表征原子薄材料和器件的层数，原子组成或合金梯度。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of the anomalous Hall effect in a layered polar semiconductor
研究在层状极性半导体掺杂 AgCrSe$_2$ 中观测到自发反常霍尔效应，结合离子门控与理论揭示其源于非共线反铁磁关联的 Berry 曲率。
2023-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
