Strain enhanced superconductivity of Mo$X_2$ ($X$=S or Se) bilayers with Na intercalation
Mo $X_2$（$X$ =S或Se）是具有二维结构的半导体族。最近的计算预测了电子掺杂的MoS $_2$单层膜的超导电性。本文对单层Na插入Mo $X_2$双层膜的电子结构和晶格动力学进行了计算。根据电子-声子相互作用，可以预测这种双层膜可以通过钠的插入而从间接带隙半导体转变为超导体。更有趣的是，双轴拉伸应变可以显着提高超导温度高达$\sim10$ K的Na-插层的MoS $_2$。此外，Na插层MoSe $_2$的声子平均自由程也得到了很大的提高，这为相关的应用提供了依据。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Strong dopant dependence of electric transport in ion-gated MoS2
我们报告的修改的温度依赖性的传输特性的$\mathrm{MoS_2}$薄片通过场驱动离子嵌入在双电层晶体管。我们发现，插入与$\mathrm{Li^+}$离子诱导的非均匀超导状态的开始。插层与$\mathrm{K^+}$，而不是导致一个无序诱导的初期金属到绝缘体的转变。这些发现表明，相似的离子种类可以提供进入相同材料中不同电子相的途径。
2018-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Tuning Conductivity and Spin Dynamics in Few-Layer Graphene via In Situ Potassium Exposure
化学改性，如新型材料的插层或掺杂，对于探索材料科学和在物理和化学的各个领域的应用具有重要意义。在目前的工作中，我们报告了系统的化学剥离的少层石墨烯与钾的嵌入，同时使用微波电导率监测样品电阻。我们发现，样品的电导率增加约一个数量级后，钾暴露。由ESR强度推断的载流子数的增加也反映了这种增加。掺杂相在ESR中表现出两条不对称的Dysonian线，这是移动载流子存在的通常迹象。较宽组分的宽度随着掺杂步骤而增加，然而，窄组分似乎具有恒定的线宽。
2020-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Visualizing intercalation effects in 2D materials using AFM based techniques
本文利用基于AFM的技术可视化二维材料中的插层效应，揭示了插层引起的结构和电子性质变化，为定制二维材料性质提供见解。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Mechanisms of Sliding in Few-Layer and Bulk Doped MoS$_2$
二维材料的滑动对于它们作为空间固体润滑剂的应用是至关重要的，并且与应变工程和器件制造也相关。尽管通过插层Ni形成层间键，但是诸如Ni的掺杂剂令人惊讶地改善了MoS $_2$中的润滑，并且其机理仍然不清楚。虽然在原子水平上的滑动已经在原始的2D材料中进行了理论研究，但是对于掺杂形式的工作很少，特别是对于复杂的嵌入情况。采用密度泛函理论研究了Ni掺杂的MoS $_2$的滑移行为，考虑了Mo/S取代和八面体/四面体插层的影响。我们发现，散装和三层很好地描述了成对双层相互作用。层之间的四面体嵌入显著增加了它们的滑动屏障，但对相邻未掺杂层之间的滑动影响最小，从而保持有效的润滑。我们提供了一个原子的观点，如何滑动发生在掺杂的过渡金属二硫属化物，和一个一般的方法来分析掺杂滑动。
2022-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Li intercalation effects on magnetism in undoped and Co-doped anatase TiO$_2$
本文研究了Li嵌入的$n$型载流子掺杂对未掺杂和Co掺杂的二氧化钛$_2$磁性的影响。我们发现掺杂的$n$型载流子在TiO $_2$中主要集中在靠近嵌入Li的Ti位上.随着嵌入量的增加，在Ti处实现了局域自旋。在Co掺杂TiO $_2$的情况下，大部分添加的$n$型载流子填充Co 3 $d$能带，其余的位于Ti处。因此，Co的磁矩通过Li嵌入而消失，从而具有非磁性的基态。
2002-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer in FeOCl intercalation compounds and its pressure dependence: An x-ray spectroscopic study
本文采用高分辨X射线吸收光谱和共振X射线发射光谱研究了Na插层FeOCl和聚苯胺插层FeOCl中的电荷转移。通过比较实验数据与从头计算模拟，我们能够明确区分的光谱变化，出现由于嵌入到那些电子起源和那些结构起源。对于这两个系统，我们发现，约25%的Fe网站减少到Fe 2+通过FeOCl和插层之间的电荷转移。这大约是使用穆斯堡尔谱研究中报道的Fe 2+分数的两倍。这种差异归因于这样一个事实，即电荷转移发生在同一时间尺度上的穆斯堡尔效应本身。我们的结果表明，每个嵌入的原子或分子都参与了电荷转移过程，从而使这一过程成为嵌入的先决条件。发现聚苯胺-FeOCl的Fe 2+分数随压力的增加而增加，暗示在压力下FeOCl层间化合物的导电性增强。
2010-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of spin Hall angle by an order of magnitude via Cu intercalation in MoS$_2$/CoFeB heterostructures
National Institute of Science Education and Research (NISER), An OCC of Homi Bhabha National Institute (HBNI)（印度科学与教育国立研究所（NISER），霍米·巴哈国立学院附属机构）；Kookmin University（国民大学）；Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Indo-Korea Science and Technology Center (IKST)（印韩科学与技术中心（IKST））；Center for Interdisciplinary Sciences (CIS), National Institute of Science Education and Research (NISER)（印度科学与教育国立研究所跨学科科学中心（CIS））
通过在MoS$_2$/CoFeB异质结构中掺入Cu，显著提升自旋霍尔角，实现高效的自旋-电荷转换。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Band gap engineering by Bi intercalation of graphene on Ir(111)
我们报道了在Ir（111）单晶上生长的石墨烯层下面插入的单个铋层的结构和电子性质。扫描隧道显微镜（STM）显示了六方结构的表面结构和Bi嵌入后的位错网络，我们认为这是由于下面的Ir（111）表面上的$\sqrt{3}\times\sqrt{3}R30°$ Bi结构。从头计算表明，这种Bi结构是最积极有利的，也说明STM测量是最敏感的C原子在接近插入Bi原子。此外，Bi嵌入在石墨烯的狄拉克点处诱导带隙（$E_g=0.42\,$ eV）和总体n掺杂（$\sim 0.39\,$ eV），如在角分辨光电发射光谱中所见。我们将带隙的出现归因于位错网络，该位错网络沿着石墨烯/Ir（111）界面诱导的莫尔结构的某些部分有利地形成。
2016-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Plasmon Engineering in Intercalated 2H-TaS$_2$
University of L’Aquila（拉奎拉大学）；CNR-SPIN L’Aquila（国家研究委员会自旋物理研究所拉奎拉分部）；CNR-Istituto di Struttura della Materia (CNR-ISM)（国家研究委员会物质结构研究所）
通过过渡金属插入调控二维材料的等离子体响应，揭示其对电子结构和等离子体模式的重塑作用，为纳米尺度光电子功能设计提供新原理。
2026-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lithium Intercalation in Graphene/MoS2 Composites: First-Principles Insights
石墨烯/二硫化钼（Gr/MoS 2）复合材料作为锂离子电池的储能材料，在实验中得到了广泛的研究。但是，从第一性原理出发的相关理论著作却比较缺乏。本文采用vanderWaals修正的密度泛函理论研究了Gr/MoS 2复合材料中Li的相互作用。Gr/Li（n）/MoS_2复合材料（n = 1 ~ 9）具有三个有趣的特征。Gr/MoS_2的储锂容量大的原因之一是由于每个Li原子的结合能随着插入Li原子数目的增加而增加。其次，发现Gr的带隙开放，并且带隙随着插入的Li原子的数量的增加而增大，9个Li的带隙高达160 meV;因此这些结果表明了一种有效的方法来调节石墨烯的带隙。第三，Gr的Dirac锥对于不同数目的离子键Li原子始终保持不变。
2015-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Comparative Study of Chemically Synthesized and Exfoliated Multilayer MoS2 Field-Effect Transistors
我们报告实现的场效应晶体管（FET）与化学合成的多层二维晶体半导体二硫化钼。化学合成的（S-）MoS 2的电学性质，如FET迁移率、亚阈值摆幅、开/关比和接触电阻与机械剥离的（X-）MoS 2的电学性质是不可区分的，然而平带电压是不同的，可能是由于转移过程中产生的极性化学残留物。电子衍射研究和拉曼光谱显示的结构相似的s-MoS 2的x-MoS 2。这份关于s-MoS 2行为和性质的初步报告说明了使用合成层状2D晶体半导体的电子器件的可行性。
2013-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heterointerface control over lithium-induced phase transitions in MoS2 heterostructures
二维材料及其异质结构的相变使得许多应用成为可能，包括电化学能量存储、催化和存储器;然而，这些转变进行的成核途径仍然未被探索，阻碍了对这些应用的工程控制。在这里，我们证明了锂嵌入诱导的2 H-1 T '相变在MoS 2的进行通过在异质界面处的1 T'相的成核，通过监测相变的MoS 2/石墨烯和MoS 2/六方氮化硼（hBN）异质结构在嵌入过程中的拉曼光谱原位。我们观察到，与hBN-MoS 2异质界面相比，石墨烯-MoS 2异质界面需要在所施加的电化学电势中增加0.8V以使MoS 2中的1 T '相成核。石墨烯-MoS 2异质界面处增加的成核势垒是由于异质界面处从锂到MoS 2的电荷转移减少，因为基于从头计算，锂也掺杂石墨烯。此外，我们表明，1 T '域的增长传播沿异质界面，而不是通过内部的MoS 2。我们的结果提供了第一个实验观察的异质形核和生长的嵌入诱导的相变在二维材料和异质界面的影响，他们的相变。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Systematic Study to Improve the Performance of SrCoO3 as anAnion-Intercalation-Type Electrode for Supercapacitors Through Interface, Oxygen Vacancies, and Doping
超级电容器由于其高循环能力和增加的功率密度而最近作为可能的能量存储系统而获得普及。然而，超级电容器的一个主要缺点是它们的能量密度低，这使得它们不如电池有效。在此，我们探索了提高钙钛矿SrCoO 3超级电容器性能的不同方法。通过第一性原理计算，系统研究了SrCoO 3/石墨烯界面、氧空位和掺杂对钴酸锶阴离子插层型超级电容器性能的影响。结果表明，SrCoO 3/石墨烯界面相对稳定，形成能为1.3 eV，具有良好的导电性，是一种很有前途的超级电容器材料.我们还发现，诱导SrCoO 3中的氧空位显着增加这种材料的导电性。掺杂计算结果表明，Mo、V、P和Nb的掺杂均提高了SrCoO 3的稳定性和电导率。我们发现，铌是所有四种掺杂剂中最稳定和最导电的。此外，我们发现钒是一个非常有前途的新型掺杂剂的SrCoO 3作为阴离子嵌入型超级电容器电极材料。
2019-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Heterointerface effects on lithium-induced phase transitions in intercalated MoS2
近十年来，人们详细研究了MoS2从半导体2H到半金属1T '相的嵌入诱导相变;然而，MoS2与其他二维（2D）晶体之间的异质界面对相变的影响在很大程度上被忽视了。在这里，从头计算表明，在MoS2-六方氮化硼（hBN）界面处插入Li使MoS2的1T相比2H相稳定约100 mJ m-2，这表明用hBN封装MoS2可以降低插入诱导的相变所需的电化学能。然而，原位拉曼光谱的hBN-MoS2-hBN异质结构在电化学嵌入Li+的过程中表明，相变发生在相同的施加电压的异质结构作为裸MoS2。我们假设，预测的热力学稳定的1T '-MoS2-hBN界面抵消的异质界面的空间位阻施加的相变的能量障碍。相变发生在较低的施加电压加热的异质结构，这支持了我们的假设。我们的研究强调了二维异质结构的界面效应可以超越调制电性能，并可以修改电化学和相变行为。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusual flat and extended morphology of intercalated Cu under MoS2
开发了一种通过控制溅射缺陷密度在层状材料下插入金属的通用方法。该方法已被应用于研究一系列的金属插入石墨和不同类型的形态实现。在目前的工作中，我们将该方法扩展到MoS 2下的插层研究，注意到该系统的工作是相当有限的。我们使用Cu作为原型金属，与石墨下的Cu嵌入进行比较。虽然在石墨和MoS 2下插层所需的生长条件相似，但插层相的类型非常不同。在Cu沉积期间在MoS 2顶部上成核的每个Cu岛提供在MoS 2下方通过岛基底下的溅射缺陷转移的材料;这种转移导致在中尺度上延伸的均匀的插入的Cu“地毯”形态。相反，石墨下的Cu嵌入导致由单体从顶部的小Cu岛脱离并通过远离岛的缺陷在下方转移而形成的良好分离的紧凑岛。的结构技术（扫描电子显微镜和原子力显微镜）和光谱技术（X-射线光电子能谱学和能量色散谱）用于表征的插入层的铜层。
2022-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of open and closed gallery spaces in intercalation compounds
制备了一系列二硫化钼层间化合物，研究了插层分子的不同负载量对样品性能的影响。分子，（5，7，7，12，14，14-六甲基-1，4，8，11-四氮杂环十四-4，11-二烯）大环，占据单层中的二硫化钼层之间的廊道空间。采用热重分析、广角X射线散射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对样品进行了表征。TEM图像揭示了层堆叠的填充画廊空间与大环逐渐增加到一个单层每个画廊空间。这些图像的傅立叶变换与散装化合物的X射线散射非常一致。这些化合物的X射线散射模拟评价德拜和模型粒子的加权平均值，具有开放和封闭的画廊空间的序列。开放和封闭的廊道空间共存的样品中，小于一个单层的嵌入分子每个廊道空间。开放的画廊空间的分数增加与大环负载，从零重新堆叠的二硫化钼没有大环到一个完全插层化合物。开放空间和封闭空间的顺序近似随机，并且MoS 2层以相同的方向堆叠，但具有随机的横向位移。大环化合物在廊道空间中的结合焓约为14 meV。
2006-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Air-stable lithiation engineering of $\mathrm{MoS}_{2}$ for direct-bandgap multilayers
本研究通过新开发的Li-ion平台实现探针诱导的空气稳定Li插层，将多层$\mathrm{MoS}_{2}$转化为多个单层堆叠，使其表现出直接带隙和强光致发光，光致发光增强26倍。
2025-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemically-exfoliated single-layer MoS$_2$ : stability, lattice dynamics and catalytic adsorption from first principles
化学和机械剥离的MoS $_2$单层样品具有显著不同的性质。虽然机械剥离的单层是单相的（1H多型与钼在三角棱柱协调），化学剥离的样品显示三个不同的相，1H，1 T（钼在八面体协调）和1 T $^{'}$（一个扭曲的$2\times 1$ 1 T-超结构）共存。通过第一性原理计算，我们研究了这三个相的能量和动力学稳定性。我们发现，1H相是最稳定的，而金属1 T相，强烈不稳定，经历了一个相变的亚稳态和绝缘的1 T $^{'}$结构组成的分离之字形链。我们计算了1 T $^{'}$结构的电子结构、声子色散、拉曼频率和强度。我们提供了一个J $_1$，J $_2$和J $_3$拉曼功能的显微镜描述，第一次检测到更多，然后$20$年前，但至今无法解释。最后，我们表明，H吸附，这是自然存在的化学剥离过程结束时，稳定的1 T $^{\prime}$超过1H的。
2013-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase Stability and Raman/IR Signatures of Ni-Doped MoS$_2$ from Density-Functional Theory Studies
Ni掺杂的MoS $_2$是具有有用的摩擦学、光电和催化性能的层状材料。关于掺杂的MoS $_2$的实验和理论主要集中在单层或有限颗粒上：缺乏对本体Ni掺杂的MoS $_2$的理论研究，并且Ni改变本体性质的机制在很大程度上不确定。我们使用密度泛函理论计算，以确定的结构，机械性能，电子性能和形成能量的体Ni掺杂的2 H-MoS $_2$作为掺杂浓度的函数。我们发现了四种亚稳结构：Mo或S取代，四面体（t-）或八面体（o-）插入。我们计算相图作为化学势的函数来指导实验合成。凸壳分析表明，T-嵌入（有利于O-嵌入）是相当稳定的，对相分离，并与其他化合物含有镍，钼，和S的掺杂形成能约为0.1毫电子伏/原子。插层形成强的层间共价键并且不增加$c$ -参数。Ni掺杂在MoS $_2$中的电子态密度中产生新的态，并移动费米能级，这对于调节电子和光学性质是感兴趣的。我们计算的红外和拉曼光谱，并找到新的峰值和位移，在现有的峰值是独特的每个掺杂剂的网站，因此可用于识别网站的实验，这一直是一个挑战，做决定性的。
2021-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Metal-insulator transition in monolayer MoS$_2$ via contactless chemical doping
本研究通过石墨烯衬底的非接触式化学掺杂调控单层MoS$_2$的化学势，实现了金属-绝缘体转变，并发现镜像孪晶界的一维态可作为室温化学势传感器。
2021-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manifestation of charged and strained graphene layers in the Raman response of graphite intercalation compounds
详细介绍了钾石墨层间化合物（GIC）的多频共振拉曼光谱测量。从一个良好的控制和连续的原位嵌入和高温脱嵌的方法，每个阶段的响应，第六阶段被确定。G和2D线的位置作为分级的函数取决于从K到石墨层的电荷转移和晶格膨胀。密度和电子能带结构的从头计算表明，大部分（但不是全部）转移的电荷保留在邻近插入层的石墨烯片上。这导致这些“外”层与夹在碳层之间的层的电子解耦，并因此导致相应的拉曼光谱的解耦。因此，更高级的GIC提供了在双轴应变条件下测量单层、双层和多层石墨烯的振动的可能性。该应变还可以与通过X射线衍射确定的GIC的面内晶格常数相关。这项研究的结果表明，拉曼光谱是一种非常强大的工具，可以识别原始和弱电荷单层和少层石墨烯及其复合材料中的局部内部应变，甚至可以产生绝对晶格常数。
2013-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Possible charge-density-wave signatures in the anomalous resistivity of Li-intercalated multilayer MoS2
我们在机械剥离的多层MoS $_2$上制备了离子栅场效应晶体管（iFET）。我们用Al $_2$ O $_3$封装薄片，只在边缘处留下器件沟道。通过在高于$\sim$ 330 K的温度下用Li基聚合物电解质对样品进行选通，诱导了在MoS $_2$晶格中稳定的Li $^+$嵌入，并且通过将器件猝灭到$\sim$ 300 K来固定掺杂状态。这种嵌入过程诱导出现异常的温度依赖性的薄层电阻和它的第一个衍生物，这通常与结构/电子/磁性相变。我们认为，这些异常的电阻率的MoS $_2$可以自然地解释为一个过渡到电荷密度波相诱导锂化的签名，根据最近的理论计算。
2018-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cu Intercalation-stabilized 1T'-MoS2 with Electrical Insulating Behavior
本工作将 Cu 插层至高结晶度且热稳定性达约 300 °C 的 1T' MoS2 中，首次确定 Cu 占据与 Mo 位点对齐的部分四面体间隙，所得材料表现出电阻温度系数达 -4 ~ -2 % K-1 的绝缘跳跃输运行为，拓宽了人工插层结构库并促进了层状材料的结构设计与性质调控。
2025-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic phase transitions driven by electric field in metastable MoS$_2$ thin flake
过渡金属二硫属化合物具有多种结构和电子性质，可以通过结构变化、元素取代、离子或分子插入等进行调节。然而，对该家族的亚稳相的了解非常有限，特别是对结构变化的精确调节和伴随的电子性质的演变。在此，基于一种新开发的以固体离子导体为栅介质的场效应晶体管，我们报道了在电场驱动下，亚稳态MoS $_2$薄片的可控结构和电子相变。我们发现，在电场的调控下，1 T $^{'''}$ -MoS $_2$薄片的亚稳结构可以转变为1 T $^{'}$ -型的另一种亚稳结构。此外，亚稳的1 T $^{'}$相在由电场控制的锂的嵌入和脱嵌的循环期间持续存在，并且电子性质可以可逆地操纵，从绝缘的1 T $^{'}$ -LiMoS $_2$到超导的1 T $^{'}$ -MoS $_2$的电阻显著地改变四个数量级。这种可逆的和戏剧性的电子性质的变化提供了有趣的机会，开发新的纳米器件具有高度可调特性下的电场。
2019-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High-Throughput-Screening Workflow for Predicting Volume Changes by Ion Intercalation in Battery Materials
Fraunhofer IWM（弗劳恩霍夫工业制造研究和应用技术研究所）；Freiburg Materials Research Center (FMF), Albert-Ludwigs-University of Freiburg（弗赖堡材料研究中心，阿尔伯特·路德维希大学）
本文提出一种工作流程，通过原子级特征和机器学习模型预测离子插入引起的体积变化，用于筛选低体积变化的电池材料。
2026-03-14 cond-mat.mtrl-sci
P-type polar transition of chemically doped multilayer MoS2 transistor
n型和p型MoS 2 FET的可访问性对于涉及MoS 2的互补器件应用是必要的。然而，由于在金属-MoS 2界面处导致高Rc的钉扎效应和MoS 2材料固有的强n型特性，MoS 2 PFET很少实现。在本研究中，我们通过可控化学掺杂实现了一种高性能的多层MoS 2 PFET，其在室温下具有107的优异的开/关比和72 cm 2/Vs的最大空穴迁移率，并且在133 K下这些值进一步超过109和132 cm 2/Vs。此外，我们还发现大的Rc阻碍了MoS_2 FET从n型到p型的极性转变，同时沟道Rs限制了PFET的Ion。因此，降低高功函数金属-MoS_2界面处的Rc和沟道p型掺杂是实现高性能MoS_2 PFET的必要条件。在高性能PFET的基础上，我们成功地实现了一个集成NFET和PFET的MoS 2 CMOS反相器。
2015-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity induced by gate-driven hydrogen intercalation in the charge-density-wave compound 1T-TiSe2
本研究通过离子液体门控驱动的氢插层实现了对二硒化钛电子基态的非易失性控制，诱导出与电荷密度波共存的超导相，该相具有无能隙和多带特性，为层状材料基态工程提供了新方法。
2023-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Mn-Intercalated MoSe$_2$ under pressure: electronic structure and vibrational characterization of a dilute magnetic semiconductor
插层为改变二维层状材料的物理性质提供了一种很有前途的方法。在这里，我们调查的电子和振动性质的二维层状MoSe $_2$插入原子锰在环境和高压高达7 GPa的拉曼散射和电子结构计算。光学声子的行为进行了实验研究与金刚石压砧细胞和计算通过密度泛函理论计算。实验和理论表明，光学声子的行为非常一致。先前拉曼非活性A $_{2u}$模式被激活，并增强嵌入和压力，和一个新的拉曼模式出现在减压，表明一个可能的局部结构转变的开始，涉及键合或捕获的嵌入剂在2D层状材料。密度泛函理论计算表明，在低Mn浓度和低压下，Mn $_x$ MoSe $_2$的费米能级向导带移动，自旋极化增加.我们的研究结果表明，嵌入和加压的范德瓦尔斯材料可以允许一个获得稀磁半导体与可控性能，提供了一个可行的路线，为自旋电子应用的新材料的发展。
2020-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Avalanche-like lithium intercalation and intraparticle correlations in graphite
本研究通过原位光学显微镜和随机场伊辛模型，揭示石墨稀薄阶段锂嵌入的雪崩式相变行为，并开发时空分析方法，为理解层状电池材料提供新视角。
2025-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Conversion Reaction Mechanism of WO3 in Secondary Ion Batteries
转化反应是锂离子电池等储能领域最重要的化学过程之一。虽然一般认为转化反应是通过离子嵌入电极材料中而引发的，但嵌入的确凿证据和随后的转化过渡机制仍然难以捉摸。在这里，使用定义明确的WO 3单晶薄膜生长在Nb掺杂的SrTiO 3（001）作为模型电极，我们阐明了转换过程中Li+，Na+和Ca 2+插入WO 3的反应机制，通过原位透射电子显微镜研究。嵌入反应明确揭示了所有的离子插入。从第一原理分子模拟的证实，发现，超越嵌入，离子-氧键合不稳定的W框架，逐渐崩溃的伪非晶结构。此外，我们表明由SrTiO 3衬底施加的界面拉伸应变可以保持超薄层的WO 3的结构，提供了一种可能的工程解决方案，以提高电极材料的可循环性。本研究提供了一个详细的原子图像的转换型电极在二次离子电池。
2015-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Unique electronic structure and the shape-change effect of stage-I graphite intercalation compounds with Thorium, Uranium and Plutonium
掺杂d和f轨道元素的GIC研究很少。我们通过控制插层锕系金属（Th、U和Pu）的分布和密度，并考虑改变相邻两碳层的距离对电子结构的影响，从而推断这类材料在高压或高温下的物理性质--这在基础研究中具有重要意义。根据能带图，这些GIC都是金属的。投影态密度（PDOS）表明金属原子首先经历其s，p，d和f轨道的杂化，然后与最近邻八边形的碳的pz轨道键合。C和Th的电子轨道上自旋与下自旋对称，因此不存在电子自旋极化。而U和Pu的s、p、d、f轨道都表现出电子自旋极化，导致材料的磁性，使C的p轨道在费米能级附近出现自旋极化。此外，这三种被选中的元素是核裂变中最常用的原材料，因此这类GIC有望成为新型的核能存储材料。
2022-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Accurate electronic properties and intercalation voltages of olivine-type Li-ion cathode materials from extended Hubbard functionals
锂离子电池新型阴极材料的设计将极大地受益于对含有过渡金属元素的化合物的结构、电子和磁性以及嵌入电压的准确的第一性原理预测。对于这样的系统，密度泛函理论（DFT）与标准的（半）本地交换相关泛函是有限的使用，因为它经常失败，由于强自相互作用的错误，特别是在部分填充的$d$壳。在这里，我们使用四种电子结构方法：DFT、DFT+ $U$、DFT+ $U$ + $V$和HSE 06，对磷橄榄石阴极材料Li $_x$ MnPO $_4$、Li $_x$ FePO $_4$和混合过渡金属Li $_x$ Mn $_{1/2}$ Fe $_{1/2}$ PO $_4$（$x=0, 1/4, 1/2, 3/4, 1$）进行详细的比较研究。我们发现，DFT+ $U$ + $V$，现场$U$和intersite $V$哈伯德参数确定从第一原理和自洽的结构参数，通过密度泛函微扰理论（线性响应），提供了最准确的描述这些具有挑战性的化合物的电子结构。特别是，我们表明，DFT+ $U$ + $V$显示非常清楚的“数字”的过渡金属离子在所有化合物中的氧化态的变化，包括在中间锂浓度发生的混合价相，导致电压与实验显着一致。我们发现，列入站点间哈伯德相互作用是必不可少的热力学量的准确预测，平衡驱动器的本地化诱导的现场$U$与站点间$V$轨道杂交。
2022-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Nature and Origin of Unusual Properties in Chemically Exfoliated 2D MoS_2
MoS_2在其二维（2D）形式中已知表现出许多基本上有趣的和技术上重要的性质。形成大量这种2D样品的最流行的途径之一是化学剥离途径。然而，MoS_2的这种特殊多晶型的本质和起源仍然存在争议，T和T'相以及金属和半导体性质的主张。我们表明，从这些样品的拉曼光谱的现有文献数据的全面审查允许这样的模糊性的范围很小，提供压倒性的证据形成的T'相作为主导的亚稳态在所有这样的样品。我们还解释说，这种小的带隙T'相可以达到相当大的导电性，由于热和化学掺杂的电荷载流子，解释了这种样品的金属和半导体性质的矛盾的索赔，从而达到迄今为止所有的报告一致的看法。
2020-04-16 cond-mat.mtrl-sci
High Performance N-Type Carbon Nanotube Field Effect Transistors with Chemically Doped Contacts
制备了短沟道（~80 nm）的具有钾（K）掺杂的源极和漏极区以及高k栅介质（ALD HfO2）的n型单壁碳纳米管（SWNT）场效应晶体管（FET）。对于直径约为1.6 nm，带隙约为0.55 eV的纳米管，我们获得了n-MOSFET类器件，由于接触处的化学抑制肖特基势垒，亚阈值摆幅为70 mV/decade，可以忽略的双极导电和高开/关比，在0.5V的偏置电压下高达10^6。结果与最先进的硅n-MOSFET相比毫不逊色，并证明了SWNT在未来互补电子学中的潜力。讨论了掺杂浓度对纳米管器件电学特性的影响。
2005-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Observation of strong bulk damping-like spin-orbit torque in chemically disordered ferromagnetic single layers
强阻尼类自旋轨道力矩（τDL）在实现超快节能磁存储器、振荡器和逻辑方面具有巨大的潜力。到目前为止，所报道的施加在薄膜磁体上的τDL必须来自外部产生的自旋电流或来自非中心对称GaMnAs单晶中的内部非平衡自旋极化。在这里，我们第一次证明了一个非常强大的，意想不到的τDL从铁磁单层的化学无序，面心立方CoPt内的电流流动。我们建立了新的τDL是一种体效应，单位电流密度的强度随CoPt厚度单调增加，并且对CoPt表面是否存在自旋阱不敏感。这种τDL很可能是由与强自旋霍尔效应（SHE）相关的净横向自旋极化引起的，而在材料中没有可检测到的长程不对称性。这些结果拓宽了自旋轨道电子学的范围，并为开发基于单层的自旋矩存储器，振荡器和逻辑技术提供了新的途径。
2020-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic layer engineering of perovskite oxides for chemically sharp heterointerfaces
合成技术和材料理解的进步产生了氧化物异质结构，其具有在其成分中无法发现的有趣物理现象。在这些结构中，界面质量的精确控制，包括氧的化学计量，是至关重要的明确定制的界面特性，与沉积的第一单层是最重要的步骤，在形成一个明确的功能界面。在这里，我们研究了界面的形成和应变演化过程中的LaAlO3在SrTiO 3的脉冲激光沉积的初始生长，在寻找一种手段，用于控制的原子锐度的接口。我们的实验结果表明，在高氧气压力下生长的LaAlO3显着提高界面的不稳定性。因此，应变弛豫的临界厚度增加，有利于钙钛矿氧化物的相干外延。这提供了一个清晰的理解，在界面形成过程中的氧气压力的作用，并使氧化物异质结构的合成与化学更尖锐的界面。
2012-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chemical exfoliation of MoS2 leads to semiconducting 1T' phase and not the metallic 1T phase
仅作为小块存在于化学剥离的几层上的三角相，MoS 2的化学稳定的1H相被认为对基于MoS 2的器件的性能有关键影响。该相通常被认为是金属1 T相。我们调查的电子结构的化学剥离二硫化钼几层系统使用空间分辨（小于120 nm的分辨率）的光电子能谱和拉曼光谱结合国家的最先进的电子结构计算。在这些结果的基础上，我们建立了这个阶段的基态是一个小间隙（~90 meV）的半导体在文献中的大多数索赔相反，我们还确定了特定的三角（1 T '）结构，它有许多建议。
2017-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Development and Application of a ReaxFF Reactive Force Field for Ni-Doped MoS$_2$
本文开发并验证了一种描述Ni掺杂MoS$_2$的ReaxFF反应力场，可再现DFT结构与能量特征，并用于模拟薄膜沉积、退火及非晶到晶态相变。
2024-06-12 cond-mat.mtrl-sci
A High-Throughput and Data-Driven Computational Framework for Novel Quantum Materials
该研究提出一个高通量数据驱动计算框架，结合第一性原理、材料信息学和机器学习，从约10^5种候选材料中筛选出50种由平面共轭有机分子插入双层TMDs及二氧化物形成的最稳定杂化量子材料。
2024-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Computational screening of cathode materials for Zn-ion rechargeable batteries
本文提出一套基于第一性原理计算的综合指标，用于筛选水系锌离子电池正极材料，涵盖嵌入可行性、稳定性、体积膨胀和储能容量，并通过对多种已知及候选材料的演示验证了该筛选方法的有效性。
2023-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced interlayer interactions in Ni-doped MoS$_2$, and structural and electronic signatures of doping site
MoS $_2$的晶体结构在平面内具有强共价键，在平面外具有弱范德华相互作用，这引起了诸如固体润滑、光电子学和催化等应用的有趣特性，这可以通过过渡金属掺杂来增强。然而，改善的机制，甚至掺杂材料的结构可能是不清楚的，我们解决与理论计算。在我们以前的工作上Ni掺杂的散装2 H相的基础上，现在我们比较多型体（1H单层和3R散装），以确定有利的网站Ni和掺杂对结构，电子性质和层的解离能的影响。最有利的嵌入/吸附原子的网站是四面体嵌入3R（如2 H）和Mo-顶部的1H。相对能量表明，Mo或S的取代可能导致2 H到3R的相变。我们发现的结构和电子特性，可用于识别掺杂位点，包括金属行为的Mo取代的3R和2 H，和间隙状态的Mo和S取代的1H，这可能有有趣的光电应用。我们观察到一个大的增强层间相互作用的Ni掺杂的MoS $_2$，与其他过渡金属的效果相反。对于润滑应用，这种增加的层离解能可能是低磨损的机制。我们系统的研究表明，掺杂浓度的影响，我们推断到低掺杂的限制。这项工作提供了深入了解以前不清楚的结构Ni掺杂的MoS $_2$，以及如何可以通过实验检测，掺杂的单层和散装系统的能量和结构的关系，掺杂下的电子性质，以及掺杂对层间相互作用的影响。
2021-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional hybrid composites of SnS2 with graphene and graphene oxide for improving sodium storage: A first-principles study
在钠离子电池（SIB）电极材料的最新研究成果中，二维材料的杂化是最令人感兴趣的内容之一。在这项工作中，我们建议使用二维杂化复合材料的SnS 2与石墨烯或氧化石墨烯（GO）层作为SIB阳极，基于其原子结构，钠嵌入能量和电子性质的第一性原理计算。计算结果表明，石墨烯或GO薄膜不仅可以有效地支持与SnS 2层形成稳定的异质界面，而且可以有效地支持钠原子的嵌入，并具有低的迁移能和可接受的低体积变化。电子电荷密度差和局域态密度表明电子从石墨烯或GO层转移到SnS 2层，促进异质界面的形成并改善半导体SnS 2层的电子电导。这些二维混合复合材料的SnS 2/G或GO的结论是更有前途的候选人SIB阳极相比，单独的单层。
2018-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Crystal orbital overlap population based on all-electron ab initio simulation with numeric atom-centered orbitals and its application to chemical-bonding analysis in Li-intercalated layered materials
本文开发了基于数值原子中心轨道全电子计算的COOP化学键分析代码，并应用于石墨、MoS2和ZrNCl的锂插层研究，从化学键角度揭示了插层机制与材料稳定性。
2024-06-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Epitaxial strain adaption in chemically disordered FeRh thin films
现代功能材料中的应变和应变适应机制对其性能至关重要。了解这些机制将推进材料性能工程的创新方法。本文研究了薄膜模型系统中应变自适应机制随外延应变的变化。化学无序的FeRh薄膜沉积在W-V缓冲层上，这允许预设的晶格常数的大的变化，例如外延边界条件。它示出通过高分辨率的X射线倒易空间图和透射电子显微镜，该系统的反应与倾斜机制的结构单元，以适应缓冲层的晶格常数。这种响应解释的密度泛函理论计算，这证明了一个充满活力的最低结构的失真的c/a =0.87。实验观察到的倾斜机制是由这种能量增益引起的，并允许系统保持在最有利的结构中。在一般情况下，它表明，使用外延模型异质结构组成的合金缓冲层的完全混溶的元素和感兴趣的功能材料允许研究应变自适应行为非常详细。这种方法使得即使很小的次级效应也可以观察到，例如本案例研究中确定的结构域的方向倾斜。
2019-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Liquid Nanodroplets Spreading on Chemically Patterned Surfaces
通过表面能图案化来控制液滴在表面上的空间分布可用于通过选择性液体/固体润湿来控制材料向指定区域的输送。虽然存在对异质衬底上的液滴的平衡形状的研究，但对相应的润湿动力学知之甚少。我们通过研究，通过大规模的原子模拟，液体纳米液滴扩散在化学图案化的表面上，对阐明这一主题的细节取得了重大进展。提出了一个模型，为线的聚合物液体（液滴）在基板上的润湿（平衡接触角约0度）和非润湿（平衡接触角约90度）材料的交替带。液滴扩散进行了比较不同波长的图案和强度的表面相互作用的润湿条。对于小波长，液滴部分地在基底的润湿和非润湿区域上扩散以获得小于90度的有限接触角。在这种情况下，扩散的程度取决于润湿区域中的相互作用强度。观察到一个过渡，使得对于大波长，液滴通过从非润湿区域拉动材料而仅在基板的润湿区域上扩散。在大多数情况下，前体膜以强烈依赖于相互作用强度的速率在基底的润湿部分上铺展。
2005-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ultrafast Carrier Dynamics in Two-Dimensional Electron Gas-Like K-doped MoS2
与过渡金属二硫属化物如MoS2上的原子吸附物相关的电子相互作用可以诱导大量的电子重构，导致形成新型的重掺杂过渡金属二硫属化物，其表现出二维电子气的特性。量子限制和降维对这种二维系统中载流子动力学的影响目前尚不清楚，但如果它们要在光电子器件中找到应用，则是至关重要的。在这里，我们通过角分辨光电发射和先进的X射线光谱的组合，在减少尺寸的多体相互作用大大缩短载流子寿命到0.5 fs以下，并揭示了如何钾插入MoS2迫使轨道再杂交，以创建一个二维电子气。
2020-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Large electrically and chemically tunable Rashba-Dresselhaus effects in Ferroelectric CsGeX$_3$ (X=Cl, Br, I) perovskites
本研究通过第一性原理模拟发现无铅铁电CsGeX$_3$钙钛矿具有大且可调Rashba-Dresselhaus效应，自旋劈裂最高达171 meV，可通过化学替换和电场调控，为自旋电子学应用提供新候选材料。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci
The intrinsic electrostatic dielectric behaviour of graphite anodes in Li-ion batteries -- across the entire functional range of charge
锂-石墨层间化合物（Li-GIC）是现代锂离子电池最常用的负极材料。然而，这种材料在静电极限下的介电响应（及其随荷电状态（SOC）的变化）尚未得到令人满意的研究，尤其是在较高的SOC范围内。然而，所述介电行为是高度期望的性质，特别是作为带电动力学蒙特卡罗模拟的输入参数，所述带电动力学蒙特卡罗模拟是用于能量材料的最有前途的建模技术之一。在这项工作中，我们采用我们最近的DFTB参数化的锂GIC的基础上，机器学习的排斥势，以克服计算障碍的采样长程库仑相互作用在这种材料中，所经历的载流子内。由于计算成本，这种方法相当新颖，但最适合研究我们感兴趣的特定属性。对于第一次，我们发现了一个主要的线性依赖的相对介电常数的SOC，从ca。7在SOC 0%至约25个SOC为100%。在这样做的时候，我们还提出了一个简单的方法，可用于其他层间化合物在未来的研究-一旦足够快和长期的计算方法，例如线性尺度DFT，一个良好的DFTB参数化，或原子势与内置静电，变得可用。然而，虽然所提出的定性行为是强大的，我们的研究结果相比有利的几个实验研究，我们强调，定量结果是强烈依赖于我们的估计部分电荷转移的嵌入锂离子的碳主机结构，并需要进一步的实验和计算进行验证。然而，我们的研究表明，原则上，两个测量-一个在低SOC，一个在高SOC -应该足以达到这一目的。
2022-10-26 cond-mat.mtrl-sci
