Effects of polarized organosilane self-assembled monolayers on organic single-crystal field-effect transistors
用四探针技术测量了并五苯和红荧烯单晶在极化和非极化分子单层上的表面电导率，并施加垂直电场。的自组装单层（SAM）的极化转移的阈值栅极电压，同时保持一个非常低的亚阈值摆幅的单晶器件（0.11 V/十倍）。排除寄生接触和晶界的影响后，结果表明SAM在有机单晶表面诱导的纳米级电荷注入高达~10^12 cm^-2。
2004-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Giant Gating Tunability of Optical Refractive Index in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
我们报道了过渡金属硫属化物（TMDC）单层（例如MoS2、WS2和WSe2）的折射率可以使用CMOS兼容的电选通在激子共振周围实质上调谐为虚部> 60%和实部> 20%。这种巨大的可调谐性根源于激子效应在单层折射率中的主导地位以及激子对注入的载流子的影响的强烈敏感性。这种可调谐性主要是由于注入的载流子加宽了激子带间跃迁的谱宽，促进了中性激子和带电激子的相互转换。注入的载流子的其他效应，如带隙重整化和激子结合能的改变，只起微不足道的作用。我们还表明，原子级薄的单层膜，当与光子结构相结合，可以使光学吸收（反射）的效率从40%（60%）到80%（20%）调谐由于巨大的可调性的折射率。这项工作可能会铺平道路的发展，场效应光子学的光学功能，可以控制与CMOS电路。
2017-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electronic functionalization of the surface of organic semiconductors with self-assembled monolayers
分子自组装已被广泛用于金属和氧化物的表面改性，用于各种应用，包括分子和有机电子学。本研究的目标之一是了解这些表面的电子性质可以通过自组装单分子膜（SAM）进行修改。在这里，我们展示了一种新型的分子自组装：在有机半导体表面生长有机硅烷自组装膜，这导致有机材料的表面电导率急剧增加。对于具有大偶极矩的有机硅烷分子，SAM诱导的有机分子晶体的表面电导率接近每平方10^-5 S，这与超高载流子密度下有机场效应晶体管（OFFET）实现的最高电导率相当。SAM功能化的有机表面是完全可接近的环境，这使得它们非常有吸引力的传感应用。我们已经观察到，极性分子的蒸气与SAM功能化的有机半导体的相互作用导致电导率的快速和可逆的变化，与分析物蒸气的压力成比例。
2007-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Controlling charge injection in organic field-effect transistors using self-assembled monolayers
我们研究了底部接触聚（3-hexylthiophene）（P3 HT）场效应晶体管中的金属/有机半导体界面的电荷注入，Au源极和漏极在活性聚合物沉积之前通过自组装单分子层（SAMs）修饰。通过使用SAM来设计有效的Au功函数，我们显着地影响电荷注入过程。我们系统地研究了接触电阻率和固有沟道迁移率，并表明，化学增加注入电极功函数显着提高空穴注入相对于未经处理的Au电极。
2006-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Gate tunable dark trions in monolayer WSe$_2$
我们报道了单层WSe $_2$中本征暗三能级的观察和门控。通过使用氮化硼封装的超净WSe $_2$器件，我们直接解决了暗Trions的弱光致发光。利用静电门控技术，可以在带正负电荷的三电子之间连续调谐暗三电子。通过在磁场作用下的塞曼分裂，我们还揭示了它们的自旋三重态构型和独特的谷光发射。暗介子具有很大的结合能（14 - 16 meV）。它们的寿命（~1.3ns）比亮三电子寿命（~10ps）长两个数量级，并且可以通过静电门控在0.4到1.3ns之间调谐。这种鲁棒的、光学可检测的、门可调谐的暗trion为在二维材料中实现电可控trion输运提供了新的途径。
2019-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible Switching of Charge Injection Barriers at Metal/Organic-Semiconductor Contacts Modified with Structurally Disordered Molecular Monolayers
金属/半导体界面通过电荷注入势垒的形成来控制半导体器件的操作，电荷注入势垒可以通过调节金属功函数来控制。然而，控制能力通常限于静态。我们表明，可以赋予一个动态的性质，使用电极表面改性与结构无序的分子单层的接口。界面处的势垒高度通过外部电场以可逆的方式显著改变。结果，观察到通过界面的载流子输运性质的急剧变化，例如金属/有机半导体/金属二极管的可逆极性反转。
2014-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Structural Semiconductor-to-Semimetal Phase Transition in Two-Dimensional Materials Induced by Electrostatic Gating
通过原子结构变化动态控制电导率和光学性质在信息存储中具有巨大的技术重要性。能量消耗的考虑提供了在装置中采用薄材料的驱动力。单层过渡金属二硫属化物是几乎原子级薄的材料，其可以以多种晶体结构存在，每种晶体结构具有不同的电学性质。使用密度泛函方法，我们发现，静电门控器件配置有可能驱动结构的半导体到半金属相变在一些单层过渡金属dichalcogenides。这是第一次，我们表明，这种相变的动态控制可以实现精心设计的电子器件。我们发现，在单层MoTe 2的半导体到半金属相变可以驱动的栅极电压的几个伏特与适当的选择的电介质。在单层TaSe 2的结构转变预测发生在类似的条件下。虽然这两种材料所需的场的大小是大的，我们发现，可以通过合金化，例如MoxW 1-xTe 2单层的过渡的栅极电压任意降低。我们已经开发了一种方法计算单层材料的相图相对于电荷和电压，通过比较直接计算和实验测量验证。我们的研究结果确定了一种新的物理机制，不存在于散装材料，动态控制结构相变在二维材料，使相变电子器件的潜在应用。
2016-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Photoemission intermittency via stochastic gating in rubrene nanowires coupled to plasmonic silver nanoparticles
University of Rostock（罗斯托克大学）
研究通过随机门控在 rubrene 纳米线与等离子体银纳米颗粒耦合界面观察到光电发射间歇性现象，揭示了有机-等离子体界面中新的电荷辅助发射动态模式。
2026-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar charge injection and transport in a single pentacene monolayer island
电子和空穴被局部注入到并五苯单分子层中。用电子力显微镜测量了注入载流子的二维分布和浓度。在结晶单层岛中，两种载流子在整个岛上离域。在无序单层上，载流子停留在它们的注入点。这些结果提供了深入了解的电子特性，在纳米尺度上，有机单分子膜的有机晶体管和分子器件的性能。
2004-09-24 cond-mat.mtrl-sci
A novel approach to the synthesis of nanostructured metal-organic films: X-ray radiolysis of silver ions using a Langmuir monolayer as a template
利用同步辐射X射线束辐照制备金属有机薄膜是一种新的合成方法。我们证明，一个朗缪尔单层沉积到一个含银离子的亚相，照射的入射光束低于临界角撞击全反射，诱导合成一个稳定的纳米结构的银-有机纳米薄膜在空气-水界面。X射线散射还用于在合成过程中原位监测银层的结构。在将该层转移到硅衬底上之后，通过AFM观察该层。观察到4.6 nm的膜厚度，与X射线穿透深度（约4.5 nm）良好一致。银结构由初始有机膜相取向。该实验表明，这种方法具有相当大的潜力，以表面活性剂自组装为模板，产生各种受控的金属有机膜。
2004-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Impact of electron-phonon interaction on the electronic structure of interfaces between organic molecules and a MoS$_2$ monolayer
Physics Department
本文通过第一性原理计算研究MoS$_2$与芘、吡啶单层界面的电子-声子相互作用，发现带隙重整化约80 meV，并揭示分子振动卫星峰的不同分子/杂化特征。
2025-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid excitations at the interface between a MoS$_2$ monolayer and organic molecules: a first-principles study
我们提出了第一性原理研究的电子和光学性质的混合有机-无机界面组成的MoS $_2$单层和$π$共轭分子芘和吡啶。对于这两个混合系统，从$G_0W_0$近似得到的准粒子能带结构显示-相反，密度泛函理论-II型水平对齐，由于相互动态屏蔽的界面成分。基于Bethe-Salpeter方程的吸收光谱的$\textit{Ab initio}$计算显示除了在MoS $_2$侧的层内激子之外，在界面处的混合激子以及电荷转移激子。这些发现表明，由半导体过渡金属二硫属化物和有机$π$共轭分子组成的混合体系可以承载丰富多样的光激发，从而为探索低维多体相互作用和激子物理提供了一个有前途的场所。
2021-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A full superconducting dome of strong Ising protection in gated monolayer WS2
最近的研究表明，超导电性不仅存在于原子级薄的单层膜中，而且可以表现出更高的转变温度和更强的临界场。然而，除了是空气不稳定的，在这些固有的金属单层弱的可调谐性，在探索单层超导性，从而阻碍了可能的应用在电子器件中构成了严重的限制。利用场效应门控，我们在容易获得的CVD生长的WS2，一个典型的环境稳定的半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的单层超导电性。在这里，我们提出了一套完整的竞争电子阶段在一个前所未有的范围从带绝缘体，超导体，一个意想不到的再入绝缘体。在整个超导圆顶中，库珀对自旋被强烈的内部自旋轨道相互作用所固定，使得这种材料可以说是磁场中最有弹性的超导体。重入绝缘状态，在正高的门电压是合理的归因于本地化诱导的单层的特征性弱屏蔽，提供了关键的洞察到许多圆顶状的超导相场诱导准二维超导体中观察到。
2017-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
The Self-Assembly of Nano-Objects Code: Applications to supramolecular organic monolayers adsorbed on metal surfaces
我们实现的纳米物体的自组装（SANO）代码展示了通过调整分子构建块以及金属基底来预测不同结构基序的分子自组装的能力。它包括一个二维的大正则蒙特卡罗（GCMC）方法，用于对数千个大有机分子在金属表面上的自组装进行原子模拟。在室温下计算吸附等温线，并跨越特征亚微米尺度，我们面对的鲁棒性的方法与三个不同的知名系统：ZnPcCl 8的Ag（111），CuPcF16的Au（111）和PTBC的Ag（111）。我们分别检索了它们的正方形、斜方和六边形超分子结构。该代码采用广义力场来描述分子相互作用，这为许多有机构建块和金属表面提供了可转移性和通用性。
2012-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Substituent-Controlled Reversible Switching of Charge-Injection-Barrier Heights at Metal/Organic-Semiconductor Contacts Modified with Disordered Molecular Monolayers
研究了以苯乙撑衍生物为无序单分子层修饰的有机半导体电极界面电荷注入势垒的电刺激开关。开关行为是由DM分子的结构变化引起的，并且表现为DM修饰的Au电极/红荧烯/DM修饰的Au电极二极管的极性的可逆反转。发现开关方向主要由硫醇键合基团的推回效应决定，而末端基团调制开关强度。具有1，2-苯二硫醇DM的器件在3 V、5 V和7 V的开关电压下分别表现出20、100和1000的最高开关比。通过模型计算，估计由于施加7V而引起的苯乙撑DMs的倾斜角的变化小于23.6度。这项研究提供了一个理解，获得高度稳定的有机电子器件，特别是与分子修饰层的操作。
2016-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Control of Optical Properties of Monolayer MoS$_2$
本文研究了场效应晶体管结构中单层二硫化钼（MoS $_2$）的光致发光和光吸收的电选通。我们观察到一百倍的光致发光强度增加，并在这些设备中的吸收增加~660 nm时，外部栅极电压从+50 V到-50 V，而光致发光波长几乎保持不变。相反，在双层MoS $_2$器件中，我们观察到光致发光几乎没有随栅极电压的变化。我们建议，单层和双层器件的不同响应有关的激子在MoS $_2$与载流子的相互作用。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible Electrochemical Phase Change in Monolayer to Bulk MoTe2 by Ionic Liquid Gating
Stanford University（斯坦福大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
通过离子液体栅极在单层到bulk MoTe2间实现可逆电化学相变，揭示该机制无需单层隔离，具有更广泛的应用潜力。
2019-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Induced Shifts and Screening in the Fluorescence Spectra of Supramolecular Adsorbed Organic Monolayers
研究了基质对吸附有机分子荧光的影响。在六方氮化硼（hBN）表面制备了由三聚氰胺和三聚氰胺形成的超分子网络结构？在这些薄膜的荧光光谱中的主峰红移高达0.37 eV相对于发表的测量氦液滴中的分子。较小的位移（~0.03 eV）所产生的相邻分子之间的相互作用进行了研究，通过比较不同的安排的PTCDI，这是由超分子自组装模板和确定的分子分辨率，在环境条件下使用原子力显微镜的荧光。我们比较了我们的实验结果与使用微扰模型和密度泛函理论的组合计算的红移，分别占，共振和非共振效应的介电hBN基板。我们表明，基板引起的红移的荧光的吸附分子，也屏幕相邻的跃迁偶极矩之间的相互作用，这两种效果取决于基板的折射率。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Threshold Voltage Shift in Organic Field Effect Transistors by Dipole-Monolayers on the Gate Insulator
利用9种不同官能团的有机硅烷，实现了并五苯薄膜晶体管和红荧烯单晶场效应晶体管（FET）阈值电压和开启电压的可控漂移。在沉积有机半导体之前，将有机硅烷从溶液施加到SiO2栅极绝缘体并形成自组装单层（SAM）。所观察到的转移特性的偏移范围从-2至50 V，并且可以与晶体管沟道旁边的层的表面电势有关。同时，在零栅极偏压下的移动载流子浓度达到4*10^12/cm ^2。在单晶FET中，测量的传输特性也发生了变化，同时基本上保持了亚阈值摆幅的高质量。转移特性的变化由SAM的内置电场控制，并且可以使用简单的能级图来解释。在薄膜器件中，亚阈值区域变宽，表明SAM产生了额外的陷阱态，其密度估计为1*10^12/cm ^2。
2004-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Bottom-up realization of a type-II organic-TMD heterointerface: Pentacene on monolayer WS2
TU Dortmund University（多特蒙德工业大学）；Institute of Physics, NAWI Graz, University of Graz（格拉茨大学NAWI格拉茨物理研究所）；Institute of Solid State Physics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学固体物理研究所）；Universidad Autónoma de Madrid and IFIMAC（马德里自治大学及IFIMAC）
通过实验和理论研究，展示在单层WS2上自组装有序单层紫电烯，实现类型II带对齐，证明了分子束外延生长在制备高质量有机-无机异质结构中的关键作用。
2026-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Tantalum Superconducting Resonator Performance via All-Surface Organic Monolayer Passivation
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Indian Institute of Technology Roorkee（罗克基印度理工学院）；Fraunhofer Institute for Electronic Microsystems and Solid State Technologies (EMFT)（弗劳恩霍夫电子微系统和固态技术研究所）
研究通过有机单分子层钝化降低钽谐振器界面损耗，提升相干时间，实现单光子能级下质量因子提升140%。
2026-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Tuning Bandgap and Energy Stability of Organic-Inorganic Halide Perovskites through Surface Engineering
具有各种表面结构和形貌的有机卤化物钙钛矿由于异质结构依赖的稳定性的类型的选择而显示出有前途的潜力。我们系统地研究和讨论了二维二硫化钼（MoS 2）、二硒化铼（MoSe 2）、二硫化钨（WS 2）、二硒化钨（WSe 2）、氮化硼（BN）和石墨烯单层对有机-无机卤化物钙钛矿的带隙和能量稳定性的影响。我们发现在BN-ML上沉积的MAPbI 3 ML具有室温稳定性（-25 meV~ 300 K），最佳带隙为~1.6 eV。计算的吸收系数也位于可见光范围内，在2.8 eV光子能量下达到最大值4.9 x 104 cm-1。在我们的计算的基础上，我们建议，半导体单层的有机-无机卤化物钙钛矿单层的封装可能提供更大的灵活性，用于调整能量稳定性和带隙。
2018-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Visualization of Tunable Electronic Structure of Monolayer TaIrTe$_4$
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
单层TaIrTe₄的可调电子结构通过microARPES实验证实，其能带拓扑受掺杂影响，揭示了电子-空穴不对称性和能带重新归一化机制。
2026-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Revealing the Buried Metal-Organic Interface: Restructuring of the First Layer by van der Waals Forces
利用低温扫描隧道显微镜中的分子操纵技术，揭示了有机薄膜与Cu（110）衬底表面埋置界面上六联苯分子的结构和重排。它示出的第一个单层的平躺分子的重建发生由于从后续层的范德华压力。在这种重排中，额外的六苯基分子被迫进入已建立的完整单层，并采用侧边构型。将第二层分子并入第一层中也通过用STM尖端故意推动六苯基分子来证明。结果表明，即使是化学吸附的有机层在界面上可以显着影响后续层的范德华力的外部应力。
2019-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Deterministic Covalent Organic Functionalization of Monolayer Graphene with 1,3-Dipolar Cycloaddition Via High Resolution Surface Engineering
该研究结合低能电子束缺陷工程与甲亚胺叶立德1,3-偶极环加成，实现约100 nm分辨率、可逆的单层石墨烯空间选择性共价功能化。
2022-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable electronic energy level alignment and exciton diversity in organic-inorganic van der Waals heterostructures
Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux, CNRS（波尔多凝聚态物质化学研究所，法国国家科学研究中心）；Wayne State University（韦恩州立大学）；Stanford University（斯坦福大学）；KBR, Inc., NASA Ames Research Center（KBR公司，NASA艾姆斯研究中心）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究通过调节无机单层实现有机-无机范德瓦尔异质结构中电子能级对齐和激子多样性的可调性。
2025-10-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Near Unity Molecular Doping Efficiency in Monolayer MoS2
利用有机电子给体（OED）进行表面功能化是二维（2D）材料的有效掺杂策略，其可以实现超过常规电场门控可能的掺杂水平。虽然表面官能化的有效性已在许多2D系统中得到证实，但OED的掺杂效率在很大程度上尚未测量，这与其精确合成和定制的氧化还原电位形成鲜明对比。在这里，使用单层MoS 2作为模型系统和基于4，4-联吡啶（DMAP-OED）的有机还原剂作为强有机掺杂剂，我们确定DMAP-OED对MoS 2的掺杂效率在0.63至1.26电子/分子的范围内。我们还实现了最高的掺杂水平，迄今为止在单层二硫化钼表面功能化，并证明DMAP-OED是一个更强的掺杂剂比苄基紫精，这是以前最好的OED掺杂剂。掺杂效率的测量范围与从第一性原理计算预测的值很好地一致。本文的工作为合理设计高掺杂二维材料的有机电致发光器件提供了依据。
2020-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Self-organized Kagome-lattice in a metal-organic monolayer
我们成功地在表面合成金属有机共价配位网络与密集的可果美晶格的金属中心。在Mn中心的情况下，从头计算表明，在Ag（111）上的吸附单分子层具有严格的二维（2D）铁磁Kagome金属的所有特征。四羟基醌（THQ）和金属原子（M=Cu或Mn）共沉积在Ag（111）衬底上以构建良好有序的二维晶格M $_3$ C $_6$ O $_6$。通过扫描隧道显微镜（STM）、低能电子衍射（LEED）和X射线光电子能谱学（XPS）研究表面以优化生长条件如助熔剂和温度。通过密度泛函理论（DFT）计算，阐明了原子、电子和磁性结构的细节。XPS和DFT揭示了Cu的$^+$电荷状态和没有本地磁矩的铜有机网络。对于Mn-有机网络，我们发现电荷态Mn $^{2+}$和局部自旋S=5/2。电荷转移使Cu $^+$和Mn $^{2+}$电荷状态稳定。我们发现了M $_3$ C $_6$ O $_6$晶格的两种不同的变体。忽略小的自旋-轨道耦合的DFT计算显示狄拉克点，即在布里渊区的K点处与线性电子色散交叉的带。如果没有电荷转移，则该狄拉克点处于费米能级，但是如果确认Ag（111）表面上的Cu $_3$ C $_6$ O $_6$的电子掺杂，则该狄拉克点下降100 meV。我们预测一个孤立的M $_3$ C $_6$ O $_6$单层的磁耦合是短程和反铁磁的，导致高挫折在可果美晶格和自旋液体基态的趋势。在空穴从衬底转移…
2022-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Controlled Synthesis of Organic/Inorganic van der Waals Solid for Tunable Light-matter Interactions
范德华固体作为一种新型的人工材料，它由弱相互作用的交替层组成，揭示了迷人的光电子器件概念。因此，各种各样的vdW器件已经通过二维材料的逐层堆叠来设计，尽管被制造的困难所掩盖。或者，vdW固体的直接生长已被证明是一种可扩展且快速的方式，通过从受控气相沉积成功合成石墨烯/h-BN和过渡金属二硫属化物（TMD）垂直异质结构而突出显示。在这里，我们实现了高质量的有机和无机vdW固体，使用甲基铵卤化铅（CH 3 NH3 PbI 3）作为有机部分（有机钙钛矿）和2D无机单层作为对应物。通过堆叠在各种2D单层上，vdW固体在光发射方面表现出显着不同。我们的研究表明，h-BN单层是有机钙钛矿的一个很大的补充，以保持其原有的光学性能。结果，有机/h-BN vdW固体阵列被图案化用于红光发射。这项工作铺平了道路，设计前所未有的vdW固体具有巨大的潜力，广泛的应用在光电子学。
2015-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Enhancement of superconductivity in organic-inorganic hybrid topological materials
诱导或增强拓扑材料的超导电性是实现拓扑超导电性的重要途径。减少过渡金属二硫属化物（例如WTe 2和MoTe 2）的厚度为拓扑学上的超导性工程提供了一条重要的途径;例如，在单层WTe 2中观察到Tc=0.82 K的涌现超导性，它也具有有趣的量子自旋霍尔效应，尽管大块晶体是非超导的。然而，这种单层样品难以获得，在空气中不稳定，并且具有极低的Tc，这可能对实际应用构成巨大挑战。在这里，我们报告了一个实验上方便的方法来控制层间耦合，以实现定制的拓扑性质，增强的超导性和良好的样品稳定性，通过有机阳离子嵌入的Weyl半金属MoTe 2和WTe 2。所形成的有机-无机杂化晶体是弱拓扑绝缘体，具有增强的Tc，对于插层MoTe 2为7.0 K（原始晶体为0.25 K），对于插层WTe 2为2.3 K（与单层WTe 2相比为2.8倍）。这种有机阳离子插层方法可以很容易地应用于许多其他层状晶体，提供了一个新的途径来操纵其电子，拓扑和超导性质。
2020-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Subnanometric control of coupling between WS$_2$ monolayers with a molecular spacer
本研究使用旋涂有机分子间隔层调节WS₂单层堆叠的层间距离，实现亚纳米级耦合调控，显著改变光学性质并展示价带分裂对间隔层厚度的依赖，为原子级薄器件和亚纳米传感提供新途径。
2025-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Engineering the Electronic Structure of Two-Dimensional Materials with Near-Field Electrostatic Effects of Self-Assembled Organic Layers
我们用密度泛函理论计算了二维自组装有机单分子膜修饰材料的电子结构。我们发现，2D材料受到强烈的影响，近场静电效应所造成的高多极的有机层电子密度。我们发现，这种效应可以导致显着（~0.5V）调制的平面内的电子在2D材料中经历的电位从分子层的~ 40 μ m，与近场和远场之间的过渡取决于分子的横向范围。我们开发了一个理论，这种效果，表明分子层的静电势可以近似由来自分子结构和多极的离散平面电荷密度。通过计算和分析解决这个模型，我们提出了这种效应的实现，以产生新的电子特性的电子在二维材料中，如带隙开放和各向异性群速度调制单层石墨烯从实验上可实现的分子组件。
2021-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous metallic phase in molybdenum disulphide induced via gate-driven organic ion intercalation
过渡金属二硫属化合物具有丰富的相图，其主要特征是超导性和电荷密度波的相互作用，这常常导致电输运性质的异常。在这里，我们采用离子门控技术，实现了可调的，非挥发性的有机离子在二硫化钼（MoS $_{2}$）块体单晶的嵌入。我们证明，这种栅极驱动的有机离子嵌入诱导系统中的强电子掺杂，而不改变原始的$2H$晶体对称性，并触发出现的重入绝缘体到金属的过渡。我们发现，栅极诱导的金属状态表现出明显的异常的电阻率的温度依赖性与一个自然的解释为一个电荷密度波阶段，这是以前观察到的碱金属插层的MoS $_{2}$的发展签名。相对较大的温度下，观察到的异常（$\sim$ $150$ K），结合没有任何迹象的掺杂诱导超导下降到$\sim$ $3$ K，表明这两个阶段可能是相互竞争，以确定电子掺杂的MoS $_2$的电子基态。
2022-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The prototypical organic-oxide interface: intra-molecular resolution of sexiphenyl on In$_2$O$_3$(111)
本研究利用STM和nc-AFM探究原型有机半导体6P在ITO基衬底In$_2$O$_3$(111)表面的吸附成核与单层形成过程，明确了退火后的吸附位点、构型及有序单层的结构与分子密度，为有机半导体界面调控提供了原子级依据。
2023-08-22 cond-mat.mtrl-sci
High-efficiency perovskite-organic blend light-emitting diodes featuring self-assembled monolayers as hole-injecting interlayers
本研究通过将准二维钙钛矿与有机半导体共混并结合自组装单分子层空穴注入层，制备出高效绿色PeLED，外量子效率达18.6%，亮度超4.5万cd/m²，显著提升器件性能与稳定性。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mechanical Anisotropy and Multiple Direction-Dependent Dirac States in the Synthesized Ag3C20 Monolayer
最近，通过组装由多个芳基-金属键连接的有机分子，合成了二维正交银-有机框架，Ag 3C 20单分子层。在这里，通过第一性原理研究，我们表明，由于独特的成键功能，Ag 3C 20单层不仅表现出强的力学各向异性，但也具有各种可调的方向相关的狄拉克态。在费米能级附近，内禀狄拉克点形成两条反平行的准III型节线，并受镜像对称性的保护，在微小应变下进一步演化为混合节线环。有趣的是，在费米能级附近，通过合并两个I型狄拉克锥，在临界应变下可以出现一个特殊的半狄拉克态，其中同时包含方向依赖的强定域费米子，正常的大质量载流子和超快狄拉克费米子。这些发现表明，机械敏感的Ag 3C 20单层是一个有前途的二维材料，实现有趣的狄拉克物理和高度各向异性的多载流子输运。
2022-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Noncollinearity-modulated electronic properties of the monolayer CrI$_3$
提出了在单层CrI $_3$中引入非共线磁化来调制二维磁性材料局域电子性质的有效方法。利用第一性原理计算，我们说明了单层CrI $_3$中的导带和价带都被自旋螺旋态降低。单层非共线CrI $_3$独特的电子结构可用于纳米功能器件。作为一个概念的证明，我们表明，一个磁畴墙可以形成一个一维的导电通道中的二维半导体通过适当的门控。其他可能的应用，如电子-空穴分离和相同的量子点也进行了讨论。
2019-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the Physico-Chemical Basis of Organic Solid-Solid Wetting Deposition: Casimir-Like Forces, Hydrophobic Collapse, and the Role of the Zeta Potential
在固-固界面处的超分子自组装使得能够在环境条件下沉积和单层形成不溶性有机半导体。基本的过程，被称为有机固体-固体润湿沉积（OSWD），直接从分散的三维有机晶体生成二维吸附物。这个简单的过程在各个研究和技术领域都有重要的意义，例如在低维晶体工程领域，石墨烯的化学掺杂和带隙工程领域，以及场效应晶体管制造领域。然而，迄今为止，由于缺乏对OSWD物理化学基础的深入了解，无法确定重要参数，而这些参数对于更好地控制具有特定结构、尺寸和覆盖面积的单层和超分子组装体的生长至关重要。在这里，我们提出了一个详细的模型OSWD，来自实验和理论结果，已获得通过使用有机半导体喹吖啶酮作为一个例子系统。该模型揭示了zeta电位的重要作用，包括卡西米尔波动诱导的力量和疏水纳米约束的去湿效果。基于我们的研究结果，不溶性有机分子的OSWD因此可以应用于环境友好和低成本的分散剂，如水。此外，该模型大大提高了能力，以控制OSWD的吸附质结构和基板覆盖。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Optoelectronics with electrically tunable PN diodes in a monolayer dichalcogenide
用于电子学和光电子学的最基本器件之一是PN结，其提供二极管、双极晶体管、光电探测器、LED和太阳能电池以及许多其它器件的功能元件。在传统的PN结中，半导体的相邻p型和n型区域通过化学掺杂形成。然而，具有双极电导的材料允许通过静电门控来配置和修改PN结。这种电气控制使单个设备具有多种功能。在这里，我们报告双极单层WSe 2设备中，两个本地门被用来定义一个PN结内的表WSe 2的排他性。利用这些电可调的PN结，我们展示了理想因子优于2的PN和NP二极管。在光激发下，二极管显示出210 mA/W的光电探测响应度和光伏发电的峰值外量子效率为0.2%，有希望的数字为一个几乎透明的单层片在横向设备的几何形状。最后，我们展示了基于单层WSe 2的发光二极管。这些器件为基于双极性二硫属化物材料的普遍存在的、超薄的、柔性的和几乎透明的光电和电子应用提供了基本的构建块。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular monolayer stabilizer for multilayer 2D materials
2D范德华材料具有丰富而独特的功能特性，但许多材料在环境条件下易受腐蚀。在这里，我们表明，线性烷基胺是非常有效的保护这些材料，如黑磷（BP）和过渡金属二硫属化物的光电性能。作为一个代表性的例子，正己胺可以以薄分子单层的形式施加在厚度小于2nm的BP薄片上，并且可以将BP在周围环境中的寿命从几小时延长到几周甚至几个月。结合我们的理论分析的表征表明，薄的单分子膜选择性地筛出水分子，形成干燥层，以实现被保护的2D材料的钝化。单层涂层在空气、氢退火和有机溶剂中也是稳定的，但可以被某些有机酸除去。
2019-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Insights into radiation damage from atomic resolution scanning transmission electron microscopy imaging of mono-layer CuPcCl$_{16}$ films on graphene
迄今为止，单层有机晶体的原子分辨图像只能用扫描探针方法获得。一方面，它们通常在大块材料的表面上制备，这是无法通过（扫描）透射电子显微镜获得的。另一方面，单层有机晶体的临界电子剂量的数量级低于散装晶体，使（扫描）透射电子显微镜表征非常具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一个原子分辨的研究单层CuPcCl \textsubscript{16}晶体下的电子束的动力学，以及通过低剂量电子显微镜获得的未损坏的分子的图像。结果显示了这种材料的2D层中的动力学和辐射损伤机制，补充了早期研究中对大块晶体的发现。此外，能够对未受损的分子晶体进行成像，可以表征由2D材料和有机分子组成的新复合材料。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Negative Differential Resistance in the Scanning Tunneling Spectroscopy of Organic molecules
扫描隧道光谱（STS）测量的分子纳米结构的电导-电压谱通常被认为反映了分子的局域态密度。这排除了观察到负微分电阻（NDR）的可能性。本文报道了在扫描隧道显微镜（STM）中用铂探针测量4-p-三联苯硫醇分子在金基底上自组装单层膜（SAM）的电流-电压（I-V）特性，观察到NDR。我们认为，NDR产生于窄的结构，在尖端顶点原子的局部态密度，并表明，取决于整个系统的静电势分布，可以观察到在一个或两个偏置方向的NDR。
1998-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of patterned self-assembled monolayers and bilayers on silica-on-silicon surfaces
有机分子的自组装单分子膜（SAMs）广泛应用于表面化学和生物学，并用作超细光刻胶。由于它们的厚度很小，只有几个纳米，使用传统方法分析图案化的单层表面需要使用复杂的设备进行彻底的逐点扫描。在本文报道的工作中，使用明场光学显微镜简单而直接地观察图案化的单层。单层改变了硅基二氧化硅薄膜的光谱反射率图案，并在基底的裸露区域和单层涂覆区域之间引入了对比度。该方法还可以区分单层和双层涂层的区域。这些观测结果得到了计算和使用原子力显微镜、扫描拉曼光谱法和扫描反射光谱法的对照实验的支持。研究结果对电光器件、选择性晶片键合工艺和芯片实验室测试系统具有重要意义。我们在这里表明，导致形成双层自组装膜的化学反应对应于肉眼可见的光学对比度，使这种检测能够提供一个简单的，但有效的区分单层和吸附的分析物与化学和/或生物传感的可能应用。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser-Controlled Charge Transfer in a Two-Dimensional Organic/Inorganic Optical Coherent Nanojunction
了解激光诱导的相干电荷转移在混合有机/无机界面的基本机制是至关重要的，利用这些系统在下一代光电应用。在第一性原理工作的基础上，实时依赖时间的密度泛函理论，我们调查的超快电荷载流子动力学的原型二维垂直纳米结形成的MoSe $_2$单层吸附芘分子。系统对入射脉冲的响应，与物理吸附部分中最低能量跃迁的频率共振，显然是非线性的。在弱脉冲下，发生从分子到单层的电荷转移，而对于高于1000 GW/cm $^{2}$的强度，电荷转移的方向反转，电子从MoSe $_2$转移到芘。这一发现是由泡利阻塞：激光诱导（去）人口（价）导电状态饱和的强度超过200 GW/cm $^{2}$。我们的结果也提供了多光子吸收的证据。电子电流密度，激发能，和激发电子的数量的彻底分析支持所提出的理由，并建议的可能性，以创建一个无机/有机相干光学纳米结的超快电子。
2022-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Efficient integration of self-assembled organic monolayer tunnel barriers in large area pinhole-free magnetic tunnel junctions
本文针对SAM基MTJ易短路难题，采用超高真空接枝烷硫醇SAM与Co软着陆沉积，结合XPS和BEEM表征，实现了大面积无针孔、高成品率的均匀混合MTJ。
2025-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Two-Dimensional Metal-Organic Framework on Superconducting NbSe$_2$
二维（2D）材料与垂直异质结构的结合已经成为设计具有奇异特性的量子材料的一条有前途的途径。在这里，我们将这一概念从无机2D材料扩展到2D金属有机框架（MOF），为实现设计师异质结构提供了额外的灵活性。我们成功地在二维van der Waals NbSe $_2$超导衬底上制备了单层二维Cu-二氰基蒽多功能薄膜。通过低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS），辅以密度泛函理论（DFT）计算，对二维多晶光纤的两个不同相的结构和电子性质进行了表征。这些实验使我们能够从大卫之星形状的积木中追踪戈薇能带结构的形成。这项工作将2D MOFs的合成和电子调谐扩展到电子相关性较低的金属和半导体表面到超导衬底，这是新兴量子材料（如拓扑超导体）开发所需的。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Response Properties in Electronically Robust Ferromagnetic Strained CrSiSe$_3$ Monolayer under External Electric Fields
Universitas Indonesia（印度尼西亚大学）；National Research and Innovation Agency (BRIN)（国家研究与创新署）；Telkom University（Telkom大学）
研究通过第一性原理计算探讨了外部电场下应变工程化的铁磁CrSiSe3单层的电子、拓扑、磁声学和磁光特性，发现其电荷部分在0.3V/Å电场下具有极强的稳健性，而自旋自由度则表现出高度可调性，电场调控自旋 Berry 式曲率并增强自旋霍尔电导，同时外部电场调节集体磁声子激发，从而建立了一种稳定的自旋电子器件平台。
2026-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of origin and properties of a metal-organic interface state of the PTCDA/Ag(111) system
本文详细研究了3，4，9，10-二萘嵌苯四甲酸二酐（PTCDA）在Ag（111）表面的单层膜（PTCDA/Ag（111）体系）。研究是在密度泛函理论与周期板模型的使用。选择板以包含在具有（111）取向的不同厚度（6、9和12层）的银薄膜上的PTCDA单层膜。我们发现，由于吸附物与衬底的相互作用，纯Ag（111）薄膜的两个表面态之一转变为未占据的界面态。讨论了在PTCDA/Ag（111）体系中用扫描隧道和双光子光电子能谱实验观察到的空态与所得态的关系。
2010-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tracking and controlling monolayer water in gold nanogaps using extreme plasmonic spectroscopy
本研究利用带亚纳米间隙的金纳米颗粒聚集体实现强SERS增强，系统研究了环境条件下金纳米间隙内单层水的结构、电位下的取向变化及与间隔分子的结合方式，为理解相关化学过程提供支撑。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Chemical functionalization, electronic and dielectric properties of hybrid organic-tin layers
利用第一性原理计算研究了锡单分子膜（锡烯）上吸附的小分子有机配体的带隙调谐和介电性质。利用密度泛函理论进行的电荷密度分析表明，配体被化学吸附在锡烯上，并且其中一些基团可以在原来的金属锡烯中打开带隙。此外，多体GW计算表明，裸和配体吸附锡烯的介电性质具有较大的各向异性。我们的发现，一个有限的差距开辟了一条道路，理性的理论设计功能化的二维锡烯。
2020-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Ionic liquid gating induced self-intercalation of transition metal chalcogenides
该研究提出一种离子液体门控方法，驱动层状过渡金属二硫族化合物溶解出的金属进入范德华间隙实现自插层，成功制备出高质量PdTe、NiTe单晶，且PdTe出现超导性，为过渡金属一硫族化合物提供了新合成路径。
2023-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of Charge Transport in Organic Semiconductors: A Time-Dependent Multiscale Method Based on Non-Equilibrium Green's Functions
在弱相互作用的有机半导体中，静态和动态无序常常对输运性质产生重要影响。描述这些系统中的电荷传输需要一种正确考虑结构和电子波动的方法。在这里，我们提出了一个多尺度方法的基础上结合的分子动力学模拟，电子结构计算，和运输理论，使用时间依赖性非平衡格林函数。我们采用的方法来研究的电荷输运在C $_{60}$ -含有自组装单分子膜（SAMs），这是用于有机场效应晶体管。
2017-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Metastable Monolayer Formation through a Connector Structure
研究提出一种利用热力学稳定的连接体结构，通过调节温度和压力从平衡态出发有意生长特定亚稳态表面结构的方法，并通过动力学Monte Carlo模拟验证了其有效性。
2025-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Formation of dispersive hybrid bands at an organic-metal interface
在单层电荷转移络合物（TTF-TCNQ）与Au（111）表面的界面处发现了一个准一维色散的电子带。结合局域光谱和数值计算表明，该带的结果从一个复杂的混合金属和分子状态。分子层折叠下面的金属状态，并通过TTF组件选择性地与它们混合，从而产生各向异性的混合带。我们的研究结果表明，通过调整这样的分子层的组件，可以设计的有机金属界面态的维数和分散。
2008-03-10 cond-mat.mtrl-sci
