Effect of p-d hybridization and structural distortion on the electronic properties of AgAlM2 (M = S, Se, Te) chalcopyrite semiconductors
采用基于密度泛函理论（DFT）的自洽紧束缚线性Muffin Tin轨道（TB-LMTO）方法，对AgAlM 2（M = S，Se，Te）黄铜矿半导体的结构和电子性质进行了从头算研究.计算的晶格常数、负离子位移参数（u）、四面体畸变（η = c/2a）和键长等均与实验值符合良好。我们的研究表明，这些半导体是直接带隙半导体，带隙分别为1.98 eV，1.59 eV和1.36 eV。在局域密度近似（LDA）的限制下，与实验值符合得很好。对阴离子置换效应和p-d杂化效应的研究表明，AgAlM_2（M = S，Se，Te）的禁带宽度因阴离子置换效应分别增加了9.8%，8.2%和5.1%，因p-d杂化效应分别减小了51%，47%和42%。
2010-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism between magnetic adatoms on monolayer NbSe$_2$
本研究通过第一性原理计算发现单层NbSe₂上四种过渡金属吸附原子的磁耦合符合阻尼RKKY相互作用，且磁性对外界扰动鲁棒，为探索磁性与超导的相互作用及新型超导工程提供了研究基础。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Hybridization effects and bond-disproportionation in the bismuth perovskites
我们提出了一个微观描述的铋钙钛矿$X$ BIO $_3$（$X$ =Ba，Sr），承认铋-氧杂化作为一个占主导地位的能量尺度的键的绝缘状态。它表明，使用电子结构的方法，呼吸失真是伴随着到本地的，分子般的轨道的$A_{1g}$对称性的空穴对的空间凝聚组成的O- $2p_σ$和Bi- $6s$原子轨道的崩溃的BIO $_6$八面体。氧$p$ -态的主要重要性，从而揭示，在一个纯离子的Bi $^{3+}$ /Bi $^{5+}$电荷分离流行的图片相反。八面体倾斜被示出为通过非均匀的带变窄来增强呼吸不稳定性。我们认为，呼吸畸变时形成的局部状态，在很大程度上，是一个属性的氧亚晶格，并期望类似的杂交效应在其他钙钛矿涉及正式高氧化态阳离子。
2014-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Modelling of epitaxial graphene functionalization
提出了一种新的石墨烯在碳化硅上外延生长的模型。通过氢、氟和苯基进行外延石墨烯功能化的密度泛函理论建模，其中氢和氟显示在高吸附原子浓度下团簇形成的高概率。还已经表明，氟吸附原子的簇化由于石墨烯的显著平坦变形而在形成中提供中间带隙状态。由于空间效应，使用较大物质（甲基和苯基）的外延石墨烯的官能化使得团簇形成不可能，并且导致具有能隙开口的均匀覆盖。
2010-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Effects of local oxygen distortions on electronic structures of Na$_{x}$CoO$_{2}$
采用赝势方法和局域自旋密度泛函近似，计算了Na $_{x}$ CoO $_{2}$在$x=0.25$，0.5，0.75和$x=1$存在结构弛豫时的能带结构.随着Na含量的增加，钴和氧轨道之间的杂化减少，并预测从宽带铁磁到窄带顺磁金属的相变。巡游铁磁性被钴周围氧的局部畸变强烈抑制。此外，应变对应于水合超导体Na $_{0.35}$ CoO $_{2}\cdot $ 1.3 H $%_{2}$ O的CoO $_{2}$层强烈增强杂化和铁磁性。
2003-09-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Metallic nanolines ruled by grain boundaries in graphene: an ab initio study
我们已经进行了从头算研究的能量稳定性，和电子性质的过渡金属（TM = Mn，Fe，Co和Ru）吸附在石墨烯上的存在下的晶界（GB）。我们的研究结果揭示了一个充满活力的偏好TM躺在沿GB网站（TM/GB）。这种能量偏好已经通过增加TM吸附原子的浓度而得到加强;产生由GB统治的石墨烯上的TM纳米线。Fe吸附原子的进一步扩散势垒计算支持这些TM纳米线的形成。我们发现，平行于GBs的能量势垒略低于无缺陷石墨烯的能量势垒，而垂直于GBs的Fe吸附原子面临更高的能量势垒。Fe和Co（Mn）纳米线是铁磁性的（亚铁磁性的），相比之下，Ru纳米线的磁性状态对Ru/GB吸附几何结构敏感。这些TM纳米线的电子性质，其特征在于通过广泛的电子能带结构计算。金属纳米线的形成是由TM和石墨烯（$π$）轨道之间沿GB位点的强杂化介导的。由于TM纳米线的净磁化，我们的能带结构结果表明，一些TM/GB系统的各向异性（自旋极化）的电子电流。
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Fundamental Properties of Metal-Adsorbed Silicene: A DFT Study
钠、镁和铝吸附原子分别在3s、$3s^2$和（$3s^2$，3 p）轨道上具有一个、两个和三个价电子，非常适合于帮助我们理解吸附诱导的各种现象。本文采用第一性原理方法研究了金属（Na/Mg/Al）-石墨烯吸附体系的显示性质。考虑到单面和双面化学吸附的情况下，各种吸附原子的浓度，中空/顶部/谷/桥网站，和屈曲结构。空心和谷吸附，这分别对应于Na/Mg和Al的情况下，创建的非常不均匀的环境内的莫尔超晶格。这导致了Na/Mg/Al-Si键中不同的轨道杂化，如Na/Mg/Al主导的能带、空间电荷密度分布和轨道投影态密度（DOS）所示。在三种金属吸附构型中，铝吸附构型的化学修饰作用最强。铁磁配置示出仅生存在特定的Mg-和Al-吸附，但不是Na-的情况下。理论预测可以通过实验测量和最新的潜在的应用包括验证。此外，还讨论了与石墨烯相关系统的重要相似性和差异。
2020-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced adsorption of Xe and Kr on boron doped graphene sheet decorated with transition metals (Fe, Ni, Cu and Zn)
在商业和核工业中，有效吸附和分离Kr和Kr气体是非常重要的。系统的从头计算结果表明，过渡金属（TM）修饰的硼掺杂石墨烯（BDG-TM）片可以作为一个有效的衬底吸附捕获的氘和氪（吸附原子）。在BDG-TM基底上，吸附能（E_ads）显著提高，其变化规律为BDG-Cu > BDG-Ni > BDG-Fe > BDG-Zn。这种改进是原始BDG的大约四倍，是传统金属基底的两倍。Badar电荷分析和电荷密度差图表明，TM修饰改变了基底-吸附原子界面的电荷分布，从而使吸附原子的极化发生显著变化，导致Eads的显著提高。吸附原子的极化变化与电荷转移过程是相互联系的，通过计算吸附原子的有效电荷来衡量，它们遵循相同的E_ads序列，因此相互印证。偏态密度分析表明，Fe、Ni和Cu修饰体系在费米能级附近的Xe-p轨道与TM-d轨道发生了分裂和强杂化，揭示了强吸附。进一步，采用基于第一性原理的遗传算法分析了Cu原子的聚集和分散对Eads的影响，结果表明Cu原子的聚集会使Cu和Kr的Eads恶化.因此，对于实验实现，BDG片均匀分散的细Cu颗粒被提议作为基板。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Chlorine Adsorption on Graphene: Chlorographene
我们基于密度泛函理论，通过第一性原理结构优化、声子频率和有限温度分子动力学计算，研究了氯原子与石墨烯的相互作用，预测了可能存在的氯化石墨烯衍生物。单个氯原子的键合是通过电荷从石墨烯转移到氯吸附原子而离子化的，并且在下面的平面石墨烯中引起可忽略的局部变形。与氢和氟吸附原子不同，单个氯吸附原子在石墨烯表面的迁移几乎没有障碍。然而，由于强的Cl-Cl相互作用导致通过形成Cl $_2$分子的脱附，用Cl吸附原子装饰石墨烯的一个表面导致各种构象不能持续。相反，完全氯化的石墨烯，氯化石墨烯CCl，其中单个氯原子以$sp^3$型共价键交替地从石墨烯的不同侧键合到每个碳原子，是弯曲的。我们发现这种结构是稳定的，是一种直接带隙半导体，其带隙可以通过施加均匀的应变来调节。讨论了氯代石墨烯的声子色散关系和四种拉曼激活模式。
2012-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Hybridization driving distortions and multiferroicity in rare-earth nickelates
本研究采用含Hubbard修正（U和V）的密度泛函理论，对Pr和Y稀土镍酸盐低温相进行第一性原理计算，发现同时考虑在位和格位间相互作用对准确预测其绝缘性、反铁磁性及极性多铁相至关重要。
2022-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for local lattice distortions in giant magnetocapacitive CdCr2S4
CdCr 2S 4单晶的拉曼散射实验显示出明显的异常的强度和频率的光学声子模式的起始温度T*=130 K，符合制度的巨磁电容效应。在T<T_c=84 K时，通过对纵向光学模和原红外激活模的观测，导出了反转对称性的损失和Cr的偏心。强度异常归因于增强的电子极化率的位移，调制Cr-S距离和各自的杂交。光掺杂导致对称性降低的湮灭。我们的方案的多铁性效应是基于近简并的极性和非极性模式和额外的低能量尺度由于杂交。
2011-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Oxygen holes and hybridization in the bismuthates
基于最近对铋钙钛矿超导体的研究兴趣，我们采用$ab$ $initio$方法和紧束缚（TB）模型研究了母体化合物ABiO $_{3}$（A= Sr，Ba）的电子结构.我们使用密度泛函理论（DFT）的局域密度近似（LDA），以了解各种相互作用的作用，在塑造的ABiO $_{3}$带结构附近的费米能级。研究表明，Bi- $6s$和O- $2p$轨道间的原子间杂化起着重要的作用.基于我们的DFT计算，我们推导出一个最小TB模型，并证明它可以描述作为晶格畸变的函数的能带结构的属性，如开放的电荷间隙与发病的呼吸扭曲和相关的凝聚到$a_{1g}$ -对称的分子轨道上的O- $2p_σ$轨道崩溃的八面体上形成的孔。我们还得到了一个单带模型，涉及到一个扩展的分子轨道的跳跃，涉及两个Bi- $6s$和六个O- $2p$轨道的线性组合，它提供了一个很好的描述的分散和带隙的低能量标度带跨越化学势。
2018-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Role of covalent hybridization in martensitic structure and magnetic properties of shape memory alloys: the case of Ni50Mn5+xGa35-xCu10
研究了共价杂化对Ni 50 Mn 5 + xGa 35-xCu 10记忆合金马氏体结构和磁性能的影响。结果表明，随着Mn取代Ga原子，L10马氏体的晶格畸变（（c-a）/a）单调变化，当Ga（at.%）= 25，由于主族和过渡金属原子之间的共价效应减弱。此外，由于引入Mn原子的共价杂化和磁有序之间的竞争，分子磁矩和居里温度在Ga（at.%）= 25也是。这些行为与共价杂交强度的相应变化密切相关。因此，这些结果表明，仔细控制Heusler合金中的主族原子的浓度可以作为寻找新的多功能材料的额外的通用调谐参数。
2012-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional electron systems in ATiO3 perovskites (A = Ca, Ba, Sr): control of orbital hybridization and order
我们报道了在CaTiO_3的（001）表面存在一个二维电子系统（2DES）。使用角分辨光电子能谱，我们发现的d_xz和d_yz轨道之间的杂化，没有观察到在其他ATiO3钙钛矿，如SrTiO 3或BaTiO 3的表面的2DES。基于这三种材料的2DES属性的比较，我们展示了2DES的电子结构（带宽，轨道顺序和电子密度）是如何耦合到不同的典型的钙钛矿晶格畸变。正交晶系CaTiO 3中的轨道杂化是由氧八面体的旋转引起的，氧八面体的旋转也可以发生在氧化物异质结构的界面处以补偿应变。更一般地说，通过选择钙钛矿中不同的A位阳离子来控制2DES中的轨道顺序，为SrTiO 3以外的氧化物异质结构中的2DES提供了一个新的途径。
2017-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the magnetic exchange via a control of orbital hybridization in Cr2(Te1-xWx)O6
本文报道了Cr_2（Te_（1-x）W_x）O_6体系的复杂磁相图和电子结构。虽然具有不同x值的化合物具有相同的晶体结构，但它们在低于和高于xc = 0.7时显示出不同的磁性结构，其中转变温度TN和亚晶格磁化强度（Ms）都达到最小值。与许多已知的情况下，磁相互作用的控制或者通过注入的载流子或通过化学掺杂诱导的结构畸变，在本例中，它是通过调整的Cr 3d和O 2 p轨道之间的轨道杂化通过W 5d状态。这一结果得到了从头计算电子结构的支持。通过这个概念，我们介绍了一种新的方法来调整磁性和电子性能通过化学掺杂。
2014-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spintronics in half-passivated graphene
在这篇论文中，我提出了一种实用的方法来稳定半钝化石墨烯（graphone）。我表明，在石墨烯上的六方氮化硼（h-BN）衬底诱导的偶极矩稳定的氢原子的石墨烯层的一个子晶格上，并抑制吸附的氢原子的迁移。我还提出了h-BN的衬底效应，减少了石墨烯的钝化引起的畸变，并稳定了半钝化石墨烯在一个单一的子晶格。然后利用自旋极化密度泛函方法研究了石墨烯的磁性。结果表明，该体系具有不同的磁序，根据加入原子的类型，磁序可以用超交换机制或双交换机制来描述。由于钝化引起的屈曲，石墨烯的杂化从$sp^2$-型杂化变为$sp^3$ -型杂化。杂化和附加原子轨道的变化引起了相当大的自旋轨道耦合（SOC）。基于第一性原理自旋极化态密度的计算，我表明，在不同的石墨烯/h-BN异质结构中获得的石墨烯呈现半金属态。我建议将这种奇异的材料用于自旋阀系统和其他自旋电子器件。
2016-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological features of hydrogenated graphene
氢原子吸附是石墨烯功能化的最有前途的方案之一。氢在狄拉克能量附近诱发窄共振，这导致磁矩的形成。此外，它们还产生局部晶格畸变，这增强了自旋-轨道耦合。磁性和自旋轨道耦合的组合允许丰富多样的相，其中一些具有非平凡的拓扑特征。我们分析了石墨烯单层上氢的有序阵列中磁性和自旋轨道耦合之间的相互作用，并对可能出现的不同相进行了分类。我们扩展了我们的模型，考虑阵列的吸附质在石墨烯类晶体具有较强的内在自旋轨道耦合。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and ferroelectricity in SrBi2Ta2O9
采用全势线性缀加平面波（LAPW）方法，在局域密度近似下，对SrBi 2 Ta 2 O 9的电子结构进行了第一性原理研究.结果表明，除了Ta（5d）-O（2 p）杂化这一钙钛矿铁电体的共同特征外，铋和氧之间还存在重要的杂化。铁电畸变和铁电性的主要来源的潜在的静电势的晶格动力学研究使用冻结声子的方法。
2000-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Stabilizing sample-wide Kekulé orders in graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
Kekulé相是石墨烯中的Peierls样晶格畸变，预测其具有石墨烯以外的新电子态（1-8）。虽然通过在高磁场中引入电子-电子相互作用（9-11）或吸附原子超晶格（12-15）在石墨烯中实现了Kekulé相，但在实验中获得大面积的石墨烯Kekulé相仍然是一个极具挑战性的问题。在这里，我们证明，样品范围内的Kekulé扭曲的石墨烯可以稳定通过使用过渡金属二硫属化物（TMD）作为衬底和诱导的Kekulé订单是相当强大的整个石墨烯/TMD异质结构与不同的扭曲角。异质结构的相称结构提供周期性散射中心，其打破石墨烯的平移对称性并耦合石墨烯中的两个谷的电子，这使石墨烯朝向全局凯库勒密度波相位倾斜。出乎意料的是，在不同能量下稳定的三种不同的Kekulé键织构在每个石墨烯/TMD异质结构中直接成像。我们的研究结果揭示了一个意想不到的敏感性，在石墨烯的电子性能的支持衬底，并提供了一个有吸引力的路线设计新的阶段在石墨烯/TMD异质结构。
2022-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field control of spins in bilayer graphene: Local moment formation and local moment interactions
在Anderson杂质模型的平均场论下研究了双层石墨烯（BLG）上吸附原子的局域磁矩形成。的BLG电子的波函数诱导强的粒子-空穴的不对称性和带依赖性的杂交，这是不寻常的功能在杂质模型相图中的结果。我们还研究了不同的化学势的影响，以及不同的电场垂直于双层，后者修改的电子在BLG的状态密度，更重要的是，转移的杂质能量。我们发现，这导致制度的杂质相图中的局部时刻可以打开或关闭，通过施加适度的外部电场。最后，我们表明，RKKY相互作用的局部时刻可以通过调整化学势（也已建议在单层石墨烯），或更有趣的是，通过调整电场，使其引起的BLG的能带结构的变化。
2011-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absence of stable atomic structure in fluorinated graphene
基于第一性原理计算的结果，我们证明了由氟原子的吸附引起的石墨烯片的显著变形导致形成亚稳态图案，对于该亚稳态图案，下一步骤的吸附在能量上是相当不利的。这些沿扶手椅方向取向的稳定图案的存在使得各种CFx结构的合成成为可能。非氟化石墨烯片的强扭曲与由C-F键的极性性质引起的掺杂的组合降低了迁移的能量成本和迁移势垒的能量，使得氟原子在石墨烯表面上的迁移以及氟化区域的形状的转变成为可能。随着氟含量的增加，迁移的能量成本降低，也导致单个氟吸附原子的数量增加，这可能是磁矩的来源。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Orbital hybridization induced band offset phenomena in NixCd1-xO thin films
本文报道了NixCd_（1-x）O（x= 0，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.8，1）薄膜中的阳离子杂质辅助带偏移现象，并从轨道杂化修正的角度作了进一步的讨论。组成和结构研究表明，Ni 2+离子取代Cd 2+离子导致（220）衍射峰单调移动，表明晶格畸变受到抑制，而局部应变随Ni浓度的变化主要与Cd 2+和Ni 2+离子电负性的失配有关。事实上，费米能级钉扎向导带最小值发生在电子补偿的氧空位的成本与Ni浓度的增加，导致修改的载流子浓度的分布，最终影响导带电子的带边有效质量，并进一步赞同带隙重整化。此外，拉曼光谱显示在477 cm-1处出现了纵向光学（LO）模，这也表明了电子-声子散射的积极参与，而X射线吸收近边和X射线光电子能谱学研究证实了Ni掺杂在局部配位环境中的修饰，特别是反交叉相互作用以及卫星特征和震荡态的存在。最后，分子动力学模拟表明NiO薄膜的晶格常数比未掺杂的NiO薄膜降低了13%，而投影态密度计算进一步支持了随Ni掺杂浓度增加而降低的轨道杂化的实验观察.
2019-06-06 cond-mat.mtrl-sci
The 3d and 5d electronic structures and orbital hybridization in Ba- and Ca-doped La2CoIrO6 double perovskite
通过X射线光谱和磁化测量，研究Ba和Ca掺杂La2CoIrO6双钙钛矿中Co-Ir轨道杂化机制，发现Ca掺杂导致亚铁磁和自旋玻璃态，而Ba掺杂无长程有序，差异源于结构畸变影响Co 3d eg与Ir 5d j=1/2杂化。
2023-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Alkali, Alkaline Earth and Transition Metal Atoms on Silicene
采用第一性原理计算分析了碱金属、碱土金属和过渡金属吸附原子在硅的类石墨烯单层结构硅烯上的吸附特性。与石墨烯相反，金属原子与硅烯表面之间的相互作用由于其高度反应性的屈曲六方结构而相当强。除了结构性质外，我们还计算了金属吸附硅烯片的电子能带色散、净磁矩、电荷转移、功函数和偶极矩。碱金属Li、Na和K吸附到中空位置而没有任何晶格畸变。作为一个结果，从碱金属到硅烯的显着的电荷转移发生金属化的硅烯。还揭示了与硅烯/碱吸附原子体系的原子尺寸、吸附高度、功函数和偶极矩直接相关的趋势。我们发现碱土金属在硅烯上的吸附与它们在石墨烯上的吸附完全不同。Be、Mg和Ca的吸附使硅烯变成窄隙半导体。研究了Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Mo和W等8种过渡金属的吸附特性。由于d轨道被部分占据，过渡金属表现出不同的结构、电子和磁性。在过渡金属的吸附后，取决于吸附原子的类型和原子半径，该系统可以表现出金属，半金属和半导体行为。对于所有的金属吸附物的电荷转移的方向是从吸附到硅烯，因为它的高表面反应性。我们的研究结果表明，硅烯的活性晶体结构提供了一个丰富的游乐场功能化在纳米级。
2013-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Role of local structural distortions on the origin of j=1/2 pseudo-spin state in sodium iridate
Na_2IrO_3（NIO）是一种自旋轨道（SO）驱动的j=1/2赝自旋Mott-Hubbard（M-H）绝缘体。然而，赝自旋态的微观起源和局部结构畸变的作用还没有被清楚地理解。结合理论计算和X射线光谱，我们表明，费米能级（EF）附近的能量是由SO相互作用，电子相关和本地八面体扭曲。与先前的理解相反，这里我们证明了由于局域结构畸变，j=3/2和1/2赝自旋态具有t2 g和eg特征的混合物。局部八面体对称性的降低也使得能够在EF周围进行Ir 5d-O2 p杂化，从而导致具有增强的电荷转移特性的M-H绝缘体。斯莱特绝缘体相的可能性也排除了由室温下的DoS在价带光谱，计算的时刻和温度相关的磁化测量的组合的情况下。
2022-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Band gap opening by two-dimensional manifestation of Peierls instability in graphene
使用具有高对称性畸变或缺陷的石墨烯的第一性原理计算，我们研究了石墨烯中由手征对称性破坏或谷间混合引起的带隙开放，并显示了理解局部成键和反键杂化的带隙开放的直观画面。我们发现蜂窝晶格中由手征对称性破缺引起的能隙开放是一维线性晶格中Peierls金属-绝缘体转变的二维理想扩展。我们发现，自发凯库勒变形，2D版本的Peierls变形，发生在双轴应变石墨烯，导致结构故障。我们还表明，在石墨烯antidot和扶手椅型纳米带，这通常被归因于量子限制效应的间隙开放，可以理解与手征对称性破缺。
2011-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous orbital structure in two-dimensional titanium dichalcogenides
通常，晶格畸变在确定材料的基态中起关键作用。虽然众所周知，三角扭曲是通用的大多数二维过渡金属二硫属化物，这种结构上的电子结构的扭曲的影响还没有得到最终的理解。本文采用X射线偏振吸收谱（XAS）、X射线光电子能谱学（XPS）和原子多重态团簇计算相结合的方法，研究了二硫属钛化合物TiX_2（X=S，Se，Te）的电子结构.我们的结果揭示了一个异常的和大的晶场分裂的存在。这种不寻常的晶体场分裂可能是负责非常规的电子结构的TiX 2化合物。我们的结果还指出了扭曲的晶场图像在解释这些材料的电子基态时的缺陷，并强调了金属-配体杂化和电子相关在确定费米能级附近的电子结构中的关键重要性。
2018-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Essential Properties of Fluorinated Graphene and Graphene Nanoribbons
采用第一性原理方法对二维石墨烯和一维石墨烯纳米带的氟化特性进行了系统的研究。C-C、F-C和F-F键中的重要化学键、有限尺寸量子限制和边缘结构的组合效应可以极大地改变几何结构、电子性质和磁性构型。通过详细的分析，从原子主导的能带、空间电荷分布和轨道投影态密度准确地确定了决定基本性质的临界轨道杂化。顶位F-C键与多轨道杂化作用形成不均匀的屈曲蜂窝晶格。存在C-、F-和（C，F）-主导能带。氟化石墨烯属于p型金属（有/没有铁磁自旋排列）或大间隙半导体（没有磁性），这取决于吸附原子的浓度和分布。特别是，具有扶手椅/锯齿形边缘的氟化石墨烯纳米带呈现出五种自旋相关性质，涵盖了非磁性和铁磁金属、非磁性半导体以及具有/不具有自旋分裂的反铁磁半导体。二维和一维系统中的各种带边态表现为丰富而独特的态密度结构。部分理论预测与实验测量相一致，其余的理论预测值得进一步研究。此外，氟化产生的不同性质清楚地表明了将详细讨论的各种应用中的高潜力，例如，电子和自旋电子纳米器件。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic behavior confined by symmetry in EuTiO3 films
我们已经阐明的自旋，晶格，电荷和轨道耦合机制下的多铁性字符在拉伸应变EuTiO 3膜。氧八面体倾斜确定的对称性形状的Eu 4f和Ti 3d轨道之间的杂交，这抑制了预测的Ti位移适当的铁电性。相反，声子软化出现在低温下的伪立方体（110）平面内，正交于预期的铁电极化对称。此外，磁各向异性通过Ti 3d和通常各向同性的Eu 2 + 4f之间的杂化的轨道畸变来确定。这种独特的情况下演示了对称性的关键作用，在耦合的序参量定义的多铁性行为。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Segregation growth and self-organization of ordered S atomic superlattices confined at interface between graphene and substrates
表面原子尺度的有序超晶格无论在基础科学还是在高科技领域都有着巨大的应用价值。然而，控制超晶格的制造到原子尺度已经证明是非常具有挑战性的。在这里，我们展示了在石墨烯和富S铜衬底之间的界面处的有序的S原子超晶格的偏析生长和自组织。扫描隧道显微镜（STM）研究表明，通过精细控制生长温度，我们获得了有序的S（亚）纳米团簇超晶格和界面处具有不同周期的单原子超晶格。这些原子超晶格在大气环境中是稳定的，即使在高温退火（~ 350 ℃）后也是稳定的。我们的实验表明，当S原子的周期与石墨烯晶格的周期相当时，S单原子超晶格可以驱动石墨烯进入电子凯库勒畸变相.我们的结果不仅为在界面上实现原子尺度的超晶格开辟了道路，而且为在石墨烯中实现奇异电子态提供了一条新的途径。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbital model of stoichiometric LaMnO$_3$ with tetragonal distortions
为LaMnO $_3$开发的模型通过迄今为止立方（钙钛矿）对称性中的超交换和Jahn-Teller轨道相互作用来解决自旋轨道顺序，而实际晶体结构强烈变形。我们确定和解释三个\textit{a priori}重要的物理效应所产生的tetraphite变形：（i）分裂的$e_g$轨道$\propto E_z$，（ii）的定向重整化的$d-p$杂化$t_{pd}$，和（iii）的电荷激发能的定向重整化。以LaMnO $_3$晶体为例，我们评估了它们的大小。结果表明，形变的主要效应是在$E_z\simeq 300$ meV的轨道级上引起的$x^2-y^2$轨道振幅的增强和沿$ab$（$c$）立方轴的各向异性$t_{pd}\simeq 2.0$（2.35）eV，与Harrison定律符合得很好.我们表明，在平均场近似下分析的四元模型提供了一个令人惊讶的一致的图片的基态。同时获得了与实验数据非常一致的：（i）$e_g$轨道混合角，（ii）~自旋交换常数，和（iii）自旋和轨道相变温度。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Calculation of model Hamiltonian parameters for LaMnO_3 using maximally localized Wannier functions
基于Kohn-Sham能带结构的最大局域化Wannier函数（MLWFs）为进一步的理论分析提供了一种系统的方法来构建现实的、材料特定的紧束缚模型。在这里，我们构建MLWF的Mn e_g带在LaMnO_3中，我们监测MLWF矩阵元素的变化引起的不同的磁配置和结构扭曲。由此，我们得到的本地Jahn-Teller和Hund的规则耦合强度，跳跃幅度之间的所有最近的和更远的邻居，和相应的减少由于GdFeO_3型失真的值。通过将我们的结果与常用的锰氧化物模型哈密顿量进行比较，其中电子可以在位于每个Mn位点上的两个“e_g-样”轨道之间跳跃，我们发现这种模型最关键的限制源于忽略了潜在的Mn（d）-O（p）杂化的变化。
2009-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Key Role of Charge Disproportionation in Monoclinic Semiconducting Fe$_2$PO$_5$, a Room-Temperature d-Wave Altermagnet Candidate
Iowa State University（爱荷华州立大学）；South Dakota State University（南达科他州立大学）；University of Nebraska-Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）；Nebraska Center for Materials and Nanoscience（内布拉斯加材料与纳米科学中心）；Ames National Laboratory, U.S. Department of Energy（美国能源 Ames 国家实验室）
研究揭示了Fe₂PO₅单斜结构和半导体带隙的形成源于电荷不均一化，通过DFT+U方法揭示了电子不稳定性和结构畸变的协同作用，为理解交替磁体与电荷密度波共存提供了新视角。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Dual nature of the ferroelectric and metallic state in LiOsO$_3$
利用密度泛函理论研究了最近发现的铁电金属LiOsO $_3$的晶格不稳定性和电子结构。我们发现类铁电晶格不稳定性与Li-O畸变模式有关，而Os-O位移改变了普通铁电绝缘体中的d-p杂化。在d轨道的流形中，出现了对偶行为。铁电跃迁实际上主要与名义上空的e $_g$轨道相关，该轨道与氧p轨道杂化，而t $_{2g}$轨道负责金属响应。有趣的是，这些轨道名义上被三个电子半填充，即使对于屏蔽库仑相互作用的中等值，这种配置也会受到强相关效应的影响。
2014-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Impact of structural distortions on the correlated electronic structure of orbital-selective Mott insulating Na$_3$Co$_2$SbO$_6$ under strains
研究应变下Na$_3$Co$_2$SbO$_6$的电子结构，发现其非关联结构对应变不敏感，而关联电子结构呈轨道选择性Mott绝缘态，使三角晶体场劈裂可调，强调了局域对称性与动力学关联在调控磁性相中的重要作用。
2025-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Many-Body Amplification of Ligand Instabilities Driving Verwey-Type Transitions in Altermagnet CsCr$_2$S$_2$O
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；New Cornerstone Science Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学新Cornerstone科学实验室）
研究揭示交替磁体CsCr$_2$S$_2$O的类Verwey金属-绝缘体转变由轨道选择性莫特转变及关联放大的电荷有序驱动，表明配体工程对稳健金属性交替磁性至关重要。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dimensional crossover and emergence of novel phases in puckered PdSe$_2$ under pressure
本研究结合实验与第一性原理计算揭示 PdSe$_2$ 在压力下因轨道杂化发生二维到三维维度跨越及多阶段结构相变，并解释其高压超导增强机制。
2025-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Origins Vs. fingerprints of the Jahn-Teller effect in d-electron ABX$_3$ perovskites
Jahn-Teller（JT）畸变可以消除部分占据状态中的电子简并并导致系统的原子位移，这是在3d钙钛矿中观察到的许多有趣现象的共同基本特征，包括磁性，超导性，轨道有序性和巨磁阻。尽管开创性的Jahn和Teller定理在近一个世纪前就已经提出，但钙钛矿材料中这种效应的起源仍然存在争议，包括超交换，自旋-声子耦合，空间诱导晶格畸变和强动力学相关效应等命题。在这里，我们分析背后的Jahn-Teller运动和相关的电子指纹在ABX 3化合物的全方位的驱动力。我们确定（i）化合物，是倾向于电子驱动的不稳定性（即纯JT效应），例如KCrF 3、KCuF 3或LaVO 3，并继续弛豫结构，定量发现JTD与实验非常一致;（ii）尽管有轨道简并性，但不显示电子驱动的JTD的化合物如LaMnO 3或LaTiO 3，因为它们的强杂化B，d-X，p状态供应，但太弱的JT力，以克服所需的原子扭曲;（iii）虽然LaVO 3表现出类似的B，d-X，p杂化的LaTiO 3，前一种化合物表现出强大的电子不稳定性，而LaTiO 3具有零稳定能，原因是LaVO 3有两个电子t2 g2相对于LaTiO 3只有一个t2 g1。(iv)我们解释了“轨道排序”的趋势，即电子占据轨道，指向所有最近邻3d原子之间的正交方向。因此，我们提供了一个统一的视野来解释八面体变形的钙钛矿，在不符合常识，不需要著名的莫特-哈伯德机制。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
