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
Schottky barrier and contact resistance of InSb nanowire field effect transistors
了解半导体纳米线（NW）场效应晶体管（FET）的电接触特性在采用半导体纳米线作为未来纳米电子器件的构建模块和基础物理问题的研究中起着至关重要的作用。在这里，我们报告的Ti/Au，一种广泛使用的接触金属组合，通过两个探针和四探针传输测量个别InSb纳米线的接触特性的研究。我们发现，肖特基势垒的高度$Φ_{\rm{SB}}\sim20\ \rm{meV}$是存在于金属InSb NW接口，其有效高度是栅极可调。在InSb NWFET的接触电阻（$R_{\rm{c}}$）也分析了在低温下的磁输运测量。发现$R_{\rm{c}}$在开态下表现出明显的磁场依赖性特征，即在起始场$B_{\rm{c}}$之后，随着磁场的增加，$R_{\rm{c}}$强烈地增加。一个定性的图片，考虑到在NW的子带的磁人口减少提供解释的观察。我们的研究结果为Ti/Au-InSb纳米线界面存在肖特基势垒提供了坚实的实验证据，并可作为设计和制造新型InSb纳米线基纳米电子器件和量子器件的基础。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Electrical Control of Spin-polarized Topological Currents in Monolayer WTe$_2$
我们证明了在低对称性量子自旋霍尔绝缘体中拓扑保护边缘态的自旋取向的相干电操纵的可能性。通过使用从头算模拟，基于量子力学的建模和大规模计算的自旋霍尔电导率的组合，它表明，小电场可以有效地改变单层1 T '-WTe 2的边缘电流的自旋纹理高达90度的自旋旋转，而不会危及其拓扑特征。这些发现表明了一种新型的栅极可控自旋器件，拓扑保护免受混乱和相关的拓扑自旋电子学的发展。
2022-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Electrical Transport and Performance Projections of Synthetic Monolayer MoS2 Devices
我们展示了通过化学气相沉积（CVD）生长的单层MoS 2，其输运性质在宽范围的载流子密度（高达~10^13 1/cm^2）和温度（80-500 K）下与最佳剥离器件的输运性质相当。转移长度测量表明，在300 K和实际载流子密度（>2x10^12 1/cm^2）下，SiO2衬底上的单层迁移率约为20 cm 2/V/s。我们还证明了迄今为止报道的最高电流密度（~270 uA/um或44 MA/cm^2），在300 K的80 nm器件从CVD生长的单层MoS 2。使用模拟，我们讨论了单层二硫化钼的改进仍然需要满足低功耗（LP）和高性能（HP）应用的技术路线图要求。这些结果是迈向基于单层半导体的大面积电子学的重要一步。
2016-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical Strain-Induced Modification of the Electrical and Spin Properties of Monolayer MoSi2X4 (X= N, P, As and Sb)
在这项工作中，单层MoSi_2X_4（X= N，P，As和Sb）在垂直应变下的电学和自旋性质进行了研究。能带结构表明MoSi2N4是间接半导体，而其他化合物是直接半导体。选择垂直应变来改变电性能。带隙显示出最大值和减少拉伸和压缩应变。K点处的价带显示出较大的自旋分裂，而导带的自旋分裂可以忽略不计。另一方面，第二导带具有大的自旋分裂，并且在垂直应变下向下移动，这导致导带和价带边缘都有大的自旋分裂。投影态密度以及投影能带结构阐明了这些大自旋分裂的起源。这三种自旋劈裂可以通过垂直应变来控制。
2021-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable valley polarization, spin/valley filter, and valve effects in transition-metal dichalcogenide monolayers interfaced with two-dimensional ferromagnetic semiconductors
过渡金属二硫属化物单层中的电子谷驱动新的物理学，并允许设计多功能架构的应用。我们建议通过能带工程来操纵这些系统中的自旋/谷滤波器和阀器件的电子谷。在我们的策略中，电子谷直接耦合到二维铁磁体的自旋极化态，而不是在以前的研究中广泛使用的磁邻近效应。我们发现，这种耦合的结果在谷选择性的间隙开放，由于自旋动量锁定在过渡金属二硫属化物单层。这种物理现象引起了各种意想不到的电子性质和现象，包括半金属性，电可切换的谷极化，自旋/谷过滤器和阀效应的过渡金属二硫属化物单层。基于第一性原理计算，我们在MoTe $_2$/CoCl $_2$和CoCl $_2$/MoTe $_2$/CoCl $_2$ van der Waals异质结中进一步证明了我们的想法.因此，我们的研究提供了一种新概念器件的过渡金属二硫属化物单分子膜的电子谷工程的方法。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative differential conductance effect and electrical anisotropy of 2D ZrB2 monolayers
二维金属-二硼化物ZrB_2单分子膜是一种稳定的新型电子材料[A. Lopez-Bezanilla，Phys. Rev. Mater.，2018，2，011002（R）]。本文利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了ZrB 2在zigzag（z-ZrB 2）和a-ZrB 2（a-ZrB 2）方向上的电子输运性质.在低偏压下，二维ZrB 2显示出类似的沿锯齿形和扶手椅方向的电输运，因为电流主要通过金属Zr-Zr键传播。当偏压高于1.4V时，随着定向B-B传输通道的打开，其Z字形和扶手椅形方向的I-V曲线发生发散。重要的是，z-ZrB 2和a-ZrB 2都显示出明显的负微分电导（NDC）效应，因此它们可以有希望用于基于NDC的纳米器件。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical control of valley polarized charged biexcitons in monolayer WS$_2$
本研究针对范德华半导体中激子电学操控受电中性与掺杂损耗限制的问题，实现了单层WS₂中带电双激子谷极化的动态调控，圆偏振度最高提升6倍，并观测到带电态布居的非单调开关行为，揭示了激子态间的相干相互作用。
2024-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hard superconducting gap in InSb nanowires
通过优化InSb纳米线与NbTiN超导体之间的界面均匀性并实现无势垒接触，成功诱导出硬超导能隙，且在约0.5特斯拉磁场下仍保持超电流，为拓扑超导和量子计算提供了实现路径。
2024-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electrical Control of Second-Harmonic Generation in a WSe2 Monolayer Transistor
非线性光学频率转换是光场与非线性介质相互作用产生新的光场频率，在现代光子系统中普遍存在。然而，引起这种现象的非线性电致伸缩性通常很难在给定的材料中进行调谐，到目前为止，光学非线性的动态控制仍然局限于研究实验室作为光谱工具。在这里，我们报告了一种机制，以电控制二阶光学非线性在单层WSe 2，一个原子级薄的半导体。我们表明，在A-激子共振的二次谐波产生的强度是可调的，在低温下超过一个数量级，在室温下通过静电掺杂的场效应晶体管的近4倍。这种可调谐性产生于单层半导体中的强激子充电效应，其允许对激子和trion共振处的振子强度进行异常控制。激子增强的二次谐波产生与激发激光相反的圆偏振，这是由在单层中具有相反螺旋度的双光子和单光子谷选择规则的组合引起的。我们的研究为基于二维半导体的芯片级电可调非线性光学器件的新平台铺平了道路。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar Transport in Narrow Bandgap Semiconductor InSb Nanowires
我们报告的顶栅场效应晶体管的传输测量研究的InSb纳米线生长的化学气相沉积。晶体管表现出双极传输特性揭示了三个区别的栅极电压区域：在中间区域的费米能级驻留在带隙内，电阻显示出指数依赖于温度和栅极电压。无论是更积极或更负的栅极电压，设备进入电子和空穴传输制度，揭示了随着温度的降低线性下降的电阻。从由直径为50 nm的纳米线制成的1- $μ$ m长的器件的传输测量数据，我们提取出190-220 meV的带隙能量。该器件的关态电流在T = 4K的温度下被抑制在测量噪声范围内。一个较短的，260 nm长的设备被发现表现出有限的关态电流和空穴，开态，周长归一化电流为11 $μ$ A/ $μ$ m在V $_D$ = 50 mV，这是最高的这样的设备，以我们的知识。双极输运特性使得InSb纳米线在CMOS电子学、电子-空穴混合量子系统和基于空穴的自旋量子比特中具有吸引力。
2020-01-18 cond-mat.mes-hall
Microwave and millimeterwave electrical permittivity of graphene monolayer
实验研究了石墨烯单层在5-40 GHz范围内的有效介电常数，该范围包括微波和毫米波频谱的较低部分。使用放置在沉积在Si/SiO2上的石墨烯单层薄片上的耦合共面波导进行测量。与一些初始预测相反，石墨烯单层的有效介电常数在上述频率范围内略有下降，平均值为3.3。
2013-09-04 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling and electron scattering in high-quality InSb$_{1-x}$As$_{x}$ quantum wells
InSb $_{1-x}$ As $_{x}$具有较大的有效g因子和较强的自旋轨道耦合，是一种很有前途的超导材料体系。关于InSbAs量子阱中二维电子气（2DEG）的基本性质仍有许多问题需要进一步研究。我们报告了一系列的30 nm的InSb $_{1-x}$作为$_{x}$量子阱生长40 nm以下的表面与三个不同的砷的摩尔分数，x = 0.05，0.13和0.19的电性能。分析了迁移率对2DEG密度和砷摩尔分数的依赖关系。对于x = 0.05的样品，在n = 2.5 $^{-2}$ $\times$ × 10 $^{11}$ cm的密度下，2DEG显示峰值迁移率$μ$ = 2.4 $\times$ × 10 $^5$ cm $^2$ /Vs。高迁移率、小有效质量和强自旋-轨道耦合导致了低磁场下Shubnikov de Hass振荡的拍频。傅立叶分析的Shubnikov de Haas振荡有利于提取的Rashba自旋轨道参数$α$作为2DEG密度和量子阱摩尔分数的函数。对于x = 0.19，n = 3.1时，$\times$ 10 $^{11}$ cm $^{-2}$，$α$ $\approx$ 300 meV $Å$，属于III-V材料中报告的最高值。
2022-07-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electrical tuning of exciton-plasmon polariton coupling in monolayer MoS2 integrated with plasmonic nanoantenna lattice
半导体中的光-物质相互作用的主动控制对于实现下一代光电子器件是至关重要的，通过外场可调谐地控制系统的光学性质。操纵通过几何参数耦合到腔体的活性物质中的光学相互作用的能力，所述几何参数与利用施加的场的动态控制一起固定，开辟了控制激子寿命、振子强度及其弛豫性质的可能性。在这里，我们展示了电控制激子等离子体激元耦合强度的二维半导体集成与等离子体激元纳米谐振器组装在场效应晶体管器件之间的强耦合和弱耦合限制静电掺杂。因此，激子-等离子体激元极化子色散可以动态地改变所施加的电场通过调制的激子性质的单层二硫化钼所产生的多体效应与载流子浓度。此外，强耦合带电激子等离子体激元也观察到后增加载流子注入。利用等离子体纳米谐振器和电场动态控制超薄半导体的光学特性的能力证明了耦合系统的多功能性，并为具有精确定制响应的光电子器件的设计提供了新的平台。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional van der Waals electrical contact to monolayer MoSi$_2$N$_4$
二维（2D）MoSi $_2$ N $_4$单层膜是一类具有优异电学和力学性能的新型二维半导体材料。尽管最近致力于揭示MoSi $_2$ N $_4$的材料性质的密集的研究努力，但是到目前为止，MoSi $_2$ N $_4$的电接触的物理学仍然在很大程度上未被探索。在这项工作中，我们研究了由MoSi $_2$ N $_4$与石墨烯和NbS $_2$单层接触的范德华异质结构，使用第一性原理密度泛函理论计算。我们发现，MoSi $_2$ N $_4$ /NbS $_2$接触具有超低的肖特基势垒高度（SBH），这是有益的纳米电子应用。对于MoSi $_2$ N $_4$ /石墨烯接触，SBH可以经由层间距离或经由外部电场来调制，从而为可重构和可调谐的纳米电子器件打开了机会。我们的研究结果提供了深入了解的物理学的2D电接触的MoSi $_2$ N $_4$，并将提供一个关键的第一步，设计高性能的电接触的MoSi $_2$ N $_4$为基础的2D纳米器件。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intrinsic Electrical Transport Properties of Monolayer Silicene and MoS2 from First Principles
采用密度泛函理论计算结合全带Monte Carlo方法研究了单层硅烯和MoS 2中的电子-声子相互作用及其输运性质.在硅烯的情况下，结果表明，面外声学声子模式可能发挥主导作用，不像它的近亲-石墨烯。该声子模式的小能量源自Si原子之间的弱sp2键，有助于高散射率和电子输运的显著退化。在MoS 2中，纵向声学声子显示出与电子的最强相互作用。这种材料中的关键因素似乎是位于第一布里渊区中的Γ点和K点之间的Q谷，因为它们引入了额外的谷间散射。分析还揭示了其他载体和/或相邻材料的外在屏蔽的潜在影响。随后的实际散射率的下降可能是剧烈的，需要仔细考虑。最后，提取了两种材料中所有相关的本征电子-声子散射过程的有效变形势常数。
2013-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Side-gate modulation of supercurrent in InSb nanoflag-based Josephson junctions
本研究在 InSb 纳米旗平面 Josephson 结中引入邻近侧栅，证明其可在耗散与无耗散区调制超电流并调控外磁场下的 Fraunhofer 干涉图样。
2024-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Electrical spin injection into graphene through monolayer hexagonal boron nitride
我们证明了从铁磁体到双层石墨烯（BLG）的电自旋注入通过单层（ML）的单晶六方氮化硼（h-BN）。采用微机械解理和干转移技术制备了Ni_（81）Fe_（19）/ML h-BN/BLG/h-BN结构。穿过ML h-BN层的输运性质表现出隧道势垒特性。通过非局域磁电阻测量发现了BLG的自旋注入。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall
Thermodynamic Properties of electrically modulated monolayer Graphene
对垂直磁场B作用下的电调制单层石墨烯的热力学性质进行了理论研究，旨在确定调制诱导效应对电调制石墨烯热力学性质的影响，并将所得结果与传统的二维电子气的结果进行了比较.由于电调制而产生的一维周期势提升了朗道能级的简并度，并将它们转换成宽度随B振荡的能带。我们发现Weiss型振荡的小值的B和dHvA型振荡在较大值的值$B$。我们发现，与传统的2DEG系统相比，在石墨烯中，调制诱导的热力学性质的影响增强，阻尼较小。
2008-04-21 cond-mat.mes-hall
Study of gold and bismuth electrical contacts to a MoS$_{2}$ monolayer
针对TMDCs器件金属接触肖特基势垒高的难题，研究了金和铋两种MoS₂单层接触材料，对比了二者的I-V特性，介绍了提升金接触性能的AFM熨烫法，并给出两类样品的光学响应初步结果。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical contacts to monolayer black Phosphorus: a first principles investigation
我们报告的第一性原理理论研究可能的金属接触到单层黑磷（BP）。通过分析晶格几何结构，发现五种金属表面与BP具有最小的晶格失配：Cu（111），Zn（0001），In（110），Ta（110）和Nb（110）。进一步的研究表明，Ta和Nb与单层BP强烈结合，导致大量的键变形，但组合的Ta-BP和Nb-BP形成良好的金属表面以接触第二层BP。通过分析其几何结构、成键、电子结构、电荷转移、电势和能带弯曲等，得出Cu（111）是与单层BP形成良好欧姆接触的最佳候选材料。其它四个金属表面或组合表面也提供可行的结构以形成金属/BP接触，但它们具有肖特基特性。
2014-04-29 cond-mat.mes-hall
Conductance through a helical state in an InSb nanowire
电子的运动和它的自旋一般是不耦合的。然而，在具有强自旋-轨道相互作用（SOI）的一维材料中，螺旋状态可以在有限的磁场下出现，其中相反自旋的电子将具有相反的动量。这种螺旋状态的存在有自旋过滤和库珀对分裂器设备的应用，是一个必不可少的成分，实现拓扑保护的量子计算使用马约拉纳零模式。在这里，我们报告的量子点接触（QPC）形成的锑化铟纳米线的磁场的函数的电导测量。在超过3 T的磁场下，$2e^2/h$平台显示出朝向$1e^2/h$的折返电导特征，其在包围$1e^2/h$平台之前宽度随磁场线性增加。旋转外部磁场平行或垂直于自旋轨道场，使我们能够清楚地将这种实验特征归因于SOI。我们将我们的观测结果与包含SOI的QPC模型进行了比较，并提取了~6.5meV的自旋轨道能量，这明显强于通过其他方法获得的SO能量。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable magnetoplasmons in a monolayer of silicene or germanene
我们从理论上研究了单层硅烯或锗烯中的电调谐磁等离子体。我们推导出的动力学响应函数，并考虑到强自旋轨道耦合（SOC）和外部电场$E_z$垂直于屈曲硅烯/锗烯的平面的影响。利用无规相位近似分析了磁等离子体激元谱。色散关系具有与二维电子气中相同的形式，其中回旋加速器和等离子体频率由于SOC和场$E_z$而被修改。在没有SOC和$E_z$的情况下，我们的结果与最近对石墨烯的实验吻合得很好。预测的效应可以通过类似于石墨烯的实验进行测试，并将用于未来的自旋电子学和光电子器件。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall
Performance of Monolayer Graphene Nanomechanical Resonators with Electrical Readout
石墨烯的巨大刚度和低密度使其成为纳米机电（NEMS）应用的理想材料。我们展示了单层石墨烯谐振器的制造和电读出，并测试它们对质量和温度变化的响应。这些器件显示出MHz范围内的谐振。谐振频率对所施加的栅极电压的强烈依赖性可以拟合到膜模型，该膜模型产生质量密度和内建应变。在去除和添加质量后，我们观察到密度和应变的变化，表明吸附物赋予石墨烯张力。在冷却时，频率增加;移动速率可用于测量石墨烯的不寻常的负热膨胀系数。品质因数随温度的降低而增加，在5 K时达到~ 10，000。通过建立单层石墨烯谐振器的许多基本属性，这些研究为应用奠定了基础，包括高灵敏度质量检测器。
2009-08-31 cond-mat.mes-hall
The impact of electrical contacts on the optical properties of a MoS$_{2}$ monolayer
本研究探讨了电接触材料（铋和金）对MoS₂单层光学性质的影响，发现接触导致光致发光谱展宽，铋接触引入缺陷态，且接触类型与光学性质相关。
2025-04-25 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable correlated and topological states in twisted monolayer-bilayer graphene
具有平坦电子能带的扭曲范德华异质结构最近已经成为实现具有非凡程度的控制和可调谐性的相关和拓扑状态的平台。在基于石墨烯的莫尔异质结构中，相关的相图和能带拓扑结构在很大程度上取决于石墨烯层的数量、它们的相对堆叠排列以及封装晶体的外部环境的细节。在这里，我们报告说，扭曲的单层-双层石墨烯（tMBG）的系统主机的各种相关的金属和绝缘状态，以及拓扑磁性状态。由于其低对称性，当施加的垂直电场从双层指向单层石墨烯时，tMBG的相图近似于扭曲双层石墨烯的相图，或者当场反向时，tMBG的相图近似于扭曲双层石墨烯的相图。在前一种情况下，我们观察到的相关态进行轨道驱动的绝缘过渡以上的临界垂直磁场。在后一种情况下，我们观察到出现电可调铁磁性在四分之一填充的导带，与一个大的相关的异常霍尔效应。独特的是，磁化方向可以在零磁场下完全通过静电掺杂来切换。我们的研究结果建立tMBG作为一个高度可调的平台，调查了广泛的可调相关和拓扑状态。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrical suppression of all nonradiative recombination pathways in monolayer semiconductors
传统半导体中的缺陷显著降低了光致发光（PL）量子产率（QY），这是直接决定最大器件效率的光电性能的关键指标。二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC），如单层MoS2，通常表现出低PL QY的处理样品，这通常归因于一个大的原生缺陷密度。我们表明，PL QY的处理二硫化钼和WS2单层达到接近统一时，它们是由静电掺杂的本征，没有任何化学钝化。令人惊讶的是，中性激子复合是完全辐射的，即使在存在高的原生缺陷密度。这一发现使得TMDC单层能够用于光电子器件应用，因为降低了对低缺陷密度的严格要求。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electron recoil effect in electrically tunable MoSe2 monolayers
通过与自由载流子的相互作用修饰的激子的辐射复合经常发生在电子或空穴同时激发到非束缚态的情况下。这种现象，被称为电子反冲效应，表现在明显的，不对称的光谱线形的结果发射。我们在实验上研究了电调谐单层半导体中的电子反冲效应，并利用三介子和费米极化子图像从理论上推导了电子反冲效应。时间分辨分析的反冲线的形状是访问瞬态，非平衡态的激子载流子复合物。我们展示了冷却的初始过热人口的皮秒时间尺度上，并揭示了晶格温度和自由载流子密度的影响。热激活声子和自由电荷的存在下，加速平衡。最后，我们发现从反冲分析和发光上升时间的弛豫时间之间的强相关性，提供了一个一致的解释trion/费米极化子状态的初始动力学。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall
Grains and grain boundaries in highly crystalline monolayer molybdenum disulfide
单层二硫化钼是一种新型的二维直接带隙半导体材料，其大面积合成的最新进展为在原子级薄电子器件中的应用铺平了道路。然而，人们对这种材料的微观结构知之甚少。在这里，我们已经改进了化学气相沉积合成生长高度结晶的单层二硫化钼岛的大小高达120微米的光学和电学性能相当或优于剥离的样品。使用透射电子显微镜，我们关联的晶格取向，边缘形态，和结晶度与岛的形状，以证明三角形的岛屿是单晶。晶体合并形成多面倾斜和镜像边界，这些边界由8元和4元环线缝合在一起。密度泛函理论揭示了由这些8-4缺陷产生的局域化的中间带隙态。我们发现，镜像边界引起强烈的光致发光猝灭，而倾斜边界引起强烈的增强。相比之下，边界仅略微增加所测量的面内电导率。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All Electrical Control and Temperature Dependence of the Spin and Valley Hall Effect in Monolayer WSe2 Transistors
基于重金属的二维范德华材料具有大的、耦合的自旋和谷霍尔效应（SVHE），其在自旋电子学和谷电子学中具有潜在的用途。SVHE的光学测量主要是在30 K以下进行的，并且对SVHE诱导的自旋/谷极化的理解是有限的。在这里，我们研究了单层p型二硒化钨（WSe 2）中的SVHE。克尔旋转（KR）测量显示的SVHE在不同温度下的空间分布，其持久性高达160 K，它可以通过栅极和漏极偏置电调制。自旋/谷漂移和扩散模型与反射谱数据一起被用来解释KR数据，并预测在90 K以下的下限自旋/谷寿命为4.1 ns，在160 K下为0.26 ns。沿边缘的每单位长度的过量自旋和谷被计算为在45 K下每微米109，这对应于边缘上的6%的自旋/谷极化。这些结果是走向实际使用的SVHE的重要步骤。
2022-02-23 cond-mat.mes-hall
Electrical manipulation of valley-qubit and valley geometric phase in lateral monolayer heterostructures
本研究针对单层MoS₂/WS₂横向结栅极量子点中的谷同位旋固态量子比特，提出全电泵浦及非阿贝尔谷贝里相位两种操控方案，通过紧束缚含时薛定谔-泊松方程求解验证，为可扩展谷量子比特架构提供新路径。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall
Electrical Stressing Induced Monolayer Vacancy Island Growth on TiSe2
为了确保原子级薄的过渡金属二硫属化物的实际应用，必须表征它们在外部刺激（例如电场和电流）下的结构稳定性。利用TiSe 2表面上的空位单层岛作为模型系统，我们第一次观察到了由扫描隧道显微镜（STM）电应力驱动的从三角形到六边形的形状演变和生长。当STM扫描参数固定为Vs = 1.0 V和I = 1.8 nA时，岛的尺寸以（3.00 ± 0.05）× 10-3 nm/s的速率线性增长。我们进一步量化了增长率与隧穿电流大小的关系。我们的单层岛的演化模拟相场模型与我们的实验观察结果吻合良好，并指向优先边缘原子的STM扫描驱动下观察到的增长解离。该结果可能是潜在的重要的设备应用程序的过渡金属二硫属化物和相关的二维材料的设备操作条件下的电应力。
2017-08-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electrical transport and persistent photoconductivity in monolayer MoS2 phototransistors
研究了在低漏极偏压和不同光照强度下，剥离型二硫化钼背栅场效应晶体管的电输运特性。研究发现，光导效应、光闸效应和空间电荷限制导电可以同时发生。我们指出，光电导随光强的增加而增加，并且由于MoS 2/SiO2界面和MoS 2缺陷中的光电荷捕获，光电导可以持续衰减时间超过10^4 s。传输特性呈现滞后，其通过照明而增强。在低漏偏压下，器件的接触电阻为1.4k Ω/μm，导通电流为1.25nA/μm，开关比为10^5，迁移率为1cm^2/Vs，光响应度R= 1A/W。
2017-03-24 cond-mat.mes-hall
Electrical Control of Two-Dimensional Neutral and Charged Excitons in a Monolayer Semiconductor
单层VI族过渡金属二硫属化物最近已经出现作为石墨烯的半导体替代品，其中真正的二维（2D）有望照亮新的半导体物理。在这里，我们调查激子和trions（它们的单电荷对应物），迄今为止，这是具有挑战性的，以产生和控制在最终的二维极限。利用高质量的单层二硒化钼（MoSe 2），我们报告了明确的观察和静电可调性的充电效应，在带正电荷（X+），中性（Xo），和带负电荷（X-）激子场效应晶体管通过光致发光。在低于55 K的温度下，由于强约束和重有效质量的作用，三电子的充电能量很大（30 meV），而线宽很窄（5 meV）。这是比任何已知的准2D系统更大的光谱对比度。我们还发现X+和X-的充电能量几乎相同，这意味着电子和空穴的有效质量相同。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall
Electrical transport properties of atomically thin WSe2 using perpendicular magnetic anisotropy metal contacts
本研究报道了单层WSe2场效应晶体管与垂直磁各向异性Co/Pt铁磁电极的电输运性质，通过I-V测量估算出较小的肖特基势垒高度，为自旋电子学和谷电子学应用提供了新见解。
2023-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning electrical and optical anisotropy of a monolayer black phosphorus magnetic superlattice
从理论上研究了调制周期性垂直磁场对单层黑磷（磷烯）电子态和光吸收谱的影响。我们证明了不同的磷烯磁超晶格（PMS）取向可以产生不同的能谱，即，调谐固有电子各向异性。Rashba自旋轨道耦合（RSOC）将在该磷烯磁性超晶格中发展自旋分裂能量色散。各向异性的动量相关的载流子分布沿/垂直于磁条的证明，和这些奇异的属性，通过调整超晶格的几何形状，磁场和RSOC项（通过外部电场）的操纵系统地解决。相应地，我们在基态电子-空穴对跃迁速率谱和PMS取向依赖的各向异性光吸收谱中发现了亮-暗跃迁。这一特性为我们利用磁超晶格结构对磷烯的电子各向异性进行调制以及利用光学技术检测这种调制能力提供了一种可行的方法。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
A Single-Level Tunnel Model to Account for Electrical Transport through Single Molecule- and Self-Assembled Monolayer-based Junctions
我们提出了一个理论分析，旨在了解分子隧道结中的导电。我们专注于讨论的有效性相干与非相干的理论公式为单级隧穿解释实验结果在广泛的实验条件下，包括测量单个分子连接的电迁移单电子晶体管和结的自组装单层（SAM）的分子夹在两个宏观接触之间的引线。我们表明，通过一个单一的水平在固态结（无溶剂）的运输的限制，使相干和非相干隧穿形式主义无法区分时，只有一个水平参与运输。与湿电化学中的Marcus弛豫过程类似，描述电极中电子占据能量的费米分布的热加宽解释了隧穿电流对温度的指数依赖性。我们证明，一个单级隧道模型令人满意地解释了实验结果，在三个不同的分子结（单分子和SAM为基础的）形成的二茂铁为基础的分子。除其他外，我们使用该模型来映射的静电势分布在EGaIn为基础的SAM结中，其中二茂铁单元被放置在不同的位置内的分子，我们发现，电屏蔽引起一个强烈的非线性剖面整个结。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall
High thermoelectric efficiency in monolayer PbI$_2$ from 300 K to 900 K
利用第一性原理方法，发现单层PbI $_2$在热电应用中具有很大的潜力。应用线性玻尔兹曼输运方程得到了不同散射机制对电子分布的扰动。在低载流子浓度下，迁移率主要受与长波长声振动的变形势相互作用的限制。在高浓度下，电离杂质散射变得更强。在不同的温度和载流子浓度范围内的电导率和塞贝克系数的准确计算。PbI $_2$的晶格热导率在300 K时为0.065 W/mK，是其他二维热电材料中最低的。这种超低的热导率归因于大的原子质量、弱的原子间键合、强的非谐性和其中绝大多数热量被捕获的局部振动。这些电学和声子输运性质使得p型和n型掺杂在300 K至900 K之间的热电优值都超过1。在900 K时，当电子浓度为1.9 $\times$ × 10 $^{12}$ cm $^{-2}$时，$zT$达到最大值4.9。我们的工作表明，在单层PbI $_2$，它可以集成到现有的光伏器件的热电能量转换效率非常好。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tuneable exciton-polaritons through free electron doping in monolayer WS$_2$ microcavities
我们演示了在室温下结合场效应晶体管（FET）与可调谐光学微腔的光-物质耦合控制。我们的微腔FET包括单层二硫化钨WS $_2$半导体，该半导体被转移到六方氮化硼薄片上，该六方氮化硼薄片在微腔中充当电介质间隔物，并且在FET中充当电绝缘体。在我们的可调谐系统中，单层WS $_2$和腔光子中的激子之间的强耦合可以通过控制腔长来调谐，我们以优异的稳定性实现了这一点，使我们能够选择从第二到第五阶的腔模。一旦我们实现了强耦合状态，我们就通过修改WS $_2$的导带中的自由电子载流子密度来修改半导体材料中激子的振子强度。这使得在自由电子之间能够产生强库仑排斥，这降低了激子的振子强度，直到拉比分裂完全消失。我们控制的电荷载流子密度从0到3.2 $\times$ 10 $^{12}$ cm $^{-2}$，并在此范围内的拉比分裂从最大值，取决于所选择的腔模式，下降到零，所以该系统跨越强到弱耦合制度。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall
Robust all-electrical topological valley filtering using monolayer 2D-Xenes
我们提出了一个可实现的设备设计的全电鲁棒谷滤波器，利用自旋保护拓扑界面态托管在单层2D-Xene材料与大的内在自旋轨道耦合。与传统的量子自旋霍尔边缘状态周围的$X$点，出现在拓扑结构不同的阶段之间的畴壁的界面状态是从$K$或$K^{'}$点，使它们成为谷极化通道的合适的前景。我们发现，一个大的带隙量子自旋霍尔效应的存在下，使空间分离的自旋谷锁定螺旋界面态的谷态被保护的自旋守恒，导致对短程非磁性无序的鲁棒性。通过采用散射矩阵形式主义在一个适当设计的设备结构，谷分辨输运的非磁性短程无序的存在下，不同的2D-Xene材料也进行了详细的分析。我们的数值模拟证实了自旋-轨道耦合的作用，在实现一个完美的量子电导归因于拓扑保护的界面态的改进的谷滤波器的性能。我们的分析进一步阐述了在设计优化的valleytronic过滤器装置时需要考虑的材料、装置几何形状和其他因素的正确选择。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall
Influence of Molecular Organization on the Electrical Characteristics of π-conjugated Self-assembled Monolayers
合成了两种新的具有σ-π-σ结构的硫醇化合物，并在金基底上自组装。通过红外光谱、接触角、XPS、电化学和扫描隧道显微镜（STM）对自组装膜的形貌和结构进行了表征，结果表明自组装膜形成了单分子膜。通过循环伏安法和STM研究表明，与具有萘碳二亚胺（NaphSH）核的自组装膜相比，具有三噻吩（3 TSH）核作为共轭体系的自组装膜更好地组织。3 TSH和NaphSH的表面浓度分别比纯烷基链的有序自组装膜低三倍和六倍。大量的I/V特性已被研究，无论是金基板上的STS测量或通过C-AFM上的金纳米点。转换电压光谱（TVS）被用来清楚地确定在这些部分组织的单分子膜的运输。共轭体系的化学性质，3 TSH的供体和NaphSH的受体，涉及与分子轨道和电极的不对称耦合相关的相反整流。电导直方图显示3 TSH连接比NaphSH连接分散得少。这可以通过更好地控制分子结中的分子组织来解释。
2015-05-16 cond-mat.mes-hall
Graphether: A Two-Dimensional Oxocarbon as a Direct Wide-Gap Semiconductor with High Mechanical and Electrical Performances
尽管许多石墨烯衍生物具有相当大的带隙，但由于低的π-共辄程度，它们的电或机械性能显著降低。除了π-π共轭作用外，还存在由σ电子离域引起的超共轭作用。受超共轭分子二甲醚结构特点的启发，我们通过二甲醚分子的组装设计了一种二维含氧碳化合物（命名为graphether）。第一性原理计算结果表明：（1）单层石墨醚具有良好的动力学和热稳定性，表现在它具有良好的内聚能、不存在软声子模和高熔点。(2)它具有2.39 eV的直接宽带隙，表明它在紫外光电子器件中具有潜在的应用。有趣的是，直接带隙特征对外部应变（~ 10%至10%）和堆叠配置相当稳健。(3)由于超共轭效应，石墨醚具有高的本征电子迁移率。更重要的是，它的面内刚度（459.8 N m-1）甚至比石墨烯更大。(4)Pt（100）表面对二甲醚脱氢反应具有很高的催化活性。静电斥力是两个脱氢前体旋转和聚结的驱动力，有利于石墨烯醚自下而上的生长。(5)用等电子B-N键取代C-C键可以生成稳定的Pmn 21-BNO单分子膜。与单层六方氮化硼相比，Pmn 21-BNO具有适中的直接带隙（3.32 eV）和更好的扶手椅方向力学性能。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunability of electrical and thermoelectrical properties of monolayer MoS$_2$ through oxygen passivation
采用一种新颖的基于微腔的CVD生长技术生长了严格单层的MoS $_2$薄膜，研究了其在不同环境和退火条件下的电学和热电性能。利用光刻技术在连续单层MoS $_2$层上制备的热电器件的电阻在525 K真空退火后降低了约6个数量级。该层的Seebeck系数在退火后也降低了几乎一个数量级。当样品暴露于氧气气氛中时，这些参数恢复到其先前的值。事实上，已经发现可以通过控制退火温度和氧暴露来调节材料的电子浓度、迁移率以及热电功率。一旦建立，只要该层不暴露于氧气环境，这些值就保持不变。这可以提供一种独特的方式来控制材料中的掺杂，只要设计出有效的封装方法。这种控制是设备应用向前迈出的重要一步。该效应归因于物理吸附的氧分子对存在于MoS $_2$膜中的二硫空位供体的钝化。用密度泛函理论进行了能带结构计算，结果证实了这一观点。
2020-03-07 cond-mat.mes-hall
Synthesis and electrical properties of fullerene-based molecular junctions on silicon substrate
本文报道了在硅衬底上制备富勒烯基分子结的方法和电学性质。在硅衬底上，高π共轭分子C60（π量子阱）通过烷基链（σ隧道势垒）与电极隔离。首先，Si/SiO2/ \sigmaC 60结构通过顺序合成（3种不同路线）或通过直接接枝预合成的C60-σ-Si（OEt）3分子来制备。我们描述了这些路线的化学合成和分子单分子膜的物理化学性质。然后，在Si/SiO2/σC60结上用硫醇化的悬汞电极添加第二个σ隧道势垒。我们比较了Si/SiO2/σC60//Hg和Si/SiO2/σC60// \sigmaHg分子结的电子输运性质，并通过跃迁电压谱证明了通过改变C60核与Hg金属电极之间的烷基链长度（即C60核与Hg金属电极之间的烷基链长度），可以将富勒烯LUMO -金属费米能级偏移从~ 0.2 eV调整到~ 1 eV。e.从直接C60//Hg接触到14个碳原子隧道势垒）。
2010-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry, spin-texture, and tunable quantum geometry in a WTe$_2$ monolayer
晶体中电子波函数的自旋取向是一个内部自由度，通常对电旋钮不敏感。我们认为，从一般的对称性分析和$\vec k \cdot \vec p$的角度来看，单层1 T '-WTe $_2$具有栅极激活的倾斜自旋织构，产生电可调谐的体带量子几何形状。特别是，我们发现，由于其面外的不对称性，一个外加的面外电场打破反转对称性，诱导面内和面外电偶极子。这些反过来又产生自旋轨道耦合，以提升自旋简并，并使大量的带贝里曲率和磁矩分布的发展。此外，由于其低对称性，1 T ′-WTe $_2$中的Berry曲率和磁矩在动量空间中具有偶极分布，并且可以导致诸如电流感生磁化和量子非线性反常霍尔效应的非常规效应。这使得1 T '-WTe $_2$成为一个丰富的二维平台，用于量子几何效应的全电控制。
2019-01-02 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical conductivity of monolayer transition metal dichalcogenides in the presence of proximity-induced exchange interaction and external electrical field
本研究理论分析了外场与邻近诱导交换作用下单层过渡金属二硫化物的磁光特性，揭示了朗道能级结构与吸收峰调控规律，为相关光电器件设计提供了理论支撑。
2024-11-02 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable exchange splitting in bilayer graphene on monolayer Cr$_2$X$_2$Te$_6$ with X=Ge, Si, and Sn
采用第一性原理方法研究了双层石墨烯在铁磁多层膜Cr $_2$ X $_2$ Te $_6$（X=Ge，Si，Sn）上的电子能带结构和邻近交换效应.在每种情况下，异质结构的本征电场在石墨烯双层中诱导约10 meV的轨道间隙。邻近交换是强烈的波段依赖性。例如，在Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$的情况下，双层石墨烯的低能价带具有8 meV的交换分裂，而低能导带的分裂小30倍（0.3meV）。这种显著的差异源于与铁磁基底的层依赖性杂交。值得注意的是，施加几V/nm的垂直电场可以逆转交换，使我们能够有效地打开和关闭双层石墨烯中的邻近磁性。这样的场效应对于铁磁绝缘体上的范德华双层来说应该是通用的，为基于自旋的设备开辟了新的可能性。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall
Impurity-assisted electric control of spin-valley qubits in monolayer MoS$_2$
以MoS $_2$为例，对过渡金属二硫属化物单分子膜中静电限定量子点中的单电子自旋谷量子比特进行了理论研究.用于相干控制的量子比特基态的耦合是具有挑战性的，因为它需要同时翻转自旋和谷。在这里，我们表明，一个倾斜的磁场连同短程杂质，如空位，替代缺陷，或吸附原子，可以引起量子比特基态之间的耦合。该机制使得面内$g$因子非零，并且允许用面内ac电场控制量子位，类似于电驱动的自旋共振。我们评估的平面内的$g$ -因子和电诱导量子比特拉比频率上的杂质的类型和位置的依赖性。我们揭示了高度非常规的功能的耦合机制，所产生的禁止谷间散射的情况下，当杂质位于S网站。我们的研究结果提供了二维半导体中电可控量子位的设计准则。
2018-04-12 cond-mat.mes-hall
Spin/Valley pumping of resident electrons in WSe2 and WS2 monolayers
过渡金属二硫属化物的单层是电或光控制自旋和谷自由度的理想材料。然而，光激发主要产生具有固有短寿命和自旋/谷弛豫时间的激子物质。在这里，我们证明了一个非常有效的自旋/谷光泵浦的居民电子在n掺杂的WSe 2和WS 2单层。我们观察到，使用连续波激光和适当的掺杂和激发密度，负三重态双谱线表现出相反的符号的圆偏振和三重态三重态的光致发光强度是四倍以上，与线性激发与圆激发。我们解释我们的结果作为一个大的动态极化的居民电子使用圆形光的结果。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multifunctional 2D CuSe monolayer nanodevice
在最近的实验工作中[Gao等人，2018高级材料。30，1707055]，实现了石墨烯样CuSe单层。受此成功的启发，我们进行了第一性原理计算，以研究其电子输运和光电性质。我们发现CuSe ML表现出很强的电各向异性，其电流-电压（I-V）曲线沿Z字形和扶手椅方向明显不同。当偏压超过1.0 V时，CuSe ML在两个方向上都表现出负微分电阻（NDR）效应，并且对橙光有很大的光子吸收。我们的研究表明，CuSe ML是一种多功能材料，在电各向异性基，NDR基，甚至光学纳米器件中具有各种潜在的应用。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall
Strain-Engineering Anisotropic Electrical Conductance of Phosphorene and Few-Layer Black Phosphorus
新制备的单层磷烯及其少层结构由于其有限的直接带隙和相当大的但各向异性的电子迁移率而有望在电子和光学应用中具有前景。通过第一性原理模拟，我们表明，这种独特的各向异性电导可以通过使用简单的应变条件进行控制。通过适当的双轴或单轴应变，我们可以将优选的导电方向旋转90度。这对于探索磷烯的量子霍尔效应以及奇异的电子和机械应用具有重要意义。
2014-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical control over single hole spins in nanowire quantum dots
半导体量子点中的单电子自旋是量子信息处理的通用平台，然而控制退相干仍然是一个相当大的挑战。最近，空穴自旋已经成为一个有前途的替代方案。III-V族半导体中的空穴具有独特的性质，例如强自旋-轨道相互作用和与核自旋的弱耦合，因此具有增强自旋控制和更长相干时间的潜力。利用量子光学技术在自组装量子点中已经报道了较弱的超精细相互作用。然而，迄今为止，具有挑战性的制造使得基于空穴自旋的电子器件的前景在传统的III-V族异质结构中遥不可及。在这里，我们报告栅极可调孔量子点形成在InSb纳米线。使用这些设备，我们证明泡利自旋封锁和电控制的单孔自旋。该器件在空穴和电子量子点之间是完全可调的，从而能够直接比较两种机制中的超精细相互作用强度、g因子和自旋阻塞各向异性。
2013-02-11 cond-mat.mes-hall
Strain-Enhanced Hydrogen Evolution, Electrical, Optical, and Thermoelectric Properties of the Multifunctional 2D CrSi2N4 Monolayer
Ghulam Ishaq Khan Institute of Engineering Sciences and Technology（吉拉姆·伊沙克汗工程科学与技术学院）；National University of Science and Technology（国立科技大学）
通过第一性原理DFT研究CrSi2N4单层的结构、电子、光学、热电及电催化性能，发现其具有稳定的多层结构和优异的热电转换性能，应变可显著提升氢析出效率。
2026-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Application of the Landau-Zener-Stueckelberg-Majorana dynamics in an electrically driven flip of a hole spin
提出了利用Landau-Zener-Stückelberg-Majorana（LZSM）动力学翻转单个基态空穴自旋的思想，并通过含时模拟进行了探索.这种配置相互作用的研究认为，通过施加静电势在InSb $\langle111\rangle$量子线中形成的量子分子中的空穴被限制。Kohn-Luttinger哈密顿量和Dresselhaus自旋轨道哈密顿量中的非轴项构成了上下自旋混合避免交叉。通过外部垂直电场的动态变化，可以对系统进行操纵，这使得能够连续驱动空穴通过两个反交叉。此外，一个简单的模型的幂律型噪声，阻碍了系统的精确电气控制的随机电报噪声的形式包括估计的工作条件的限制。我们表明，在原则上的过程是可能的，但它需要一个精确的控制参数的驱动脉冲。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall
