Piezoelectric Electrostatic Superlattices in Monolayer MoS$_2$
本文基于第一性原理计算，研究了单层 MoS$_2$ 中由静电势诱导的一维超晶格，发现结构畸变主导的压电耦合效应显著减小带隙并形成色散微带，从而实现对自旋-谷耦合的精细调控。
2024-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Elastic Properties of Chemical-Vapor-Deposited Monolayer MoS2, WS2, and Their Bilayer Heterostructures
材料的弹性性能是其在应用中集成的重要因素。化学气相沉积（CVD）单层半导体被提议作为工业规模的柔性器件和2D范德华异质结构的构建块中的关键部件。然而，它们的机械和弹性性能尚未完全表征。在这里，我们报告了CVD单层MoS2和WS2的高2D弹性模量（~170 N/m），其非常接近剥离的MoS2单层的值，并且几乎是最强材料石墨烯的值的一半。它们的双层异质结构的二维模量低于每层的二维模量之和，但与相应的双层同质结构相当，这意味着异质单层之间的相互作用与同质单层之间的相互作用相似。这些结果不仅提供了深刻的见解，以了解层间相互作用的二维范德华结构，但也可能允许工程的弹性性能所需的。
2014-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of quantum capacitance in the functionalized MoS$_2$-monolayer
在这项工作中，我们研究了功能化的MoS $_2$单分子膜的电子结构和量子电容。通过在Mo $S_2$单分子层上使用不同的吸附原子进行了功能化。采用密度泛函理论计算了不同掺杂浓度下的掺杂原子MoS $_2$单层膜的电子结构.随后估计了系统的量子电容。已观察到高于200 $μ$ F/cm $^2$的显著量子电容。计算结果表明，Mo原子与过渡金属ad原子置换掺杂后，MoS $_2$单分子膜的量子电容显著增强.分析了该体系量子电容增强的微观原因。我们基于DFT的计算表明，在带边附近的新的电子态的产生和费米能级的移动所造成的ad原子的吸附导致在系统中的一个非常高的量子电容。
2020-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Valley-dependent properties of monolayer MoSi$_{2}$N$_{4}$, WSi$_{2}$N$_{4}$ and MoSi$_{2}$As$_{4}$
在最近的工作中，已经在实验中成功地合成了新的二维材料，单层MoSi $_{2}$ N $_{4}$和WSi $_{2}$ N $_{4}$，并且已经预测了具有类似结构的几种其他单层材料，例如MoSi $_{2}$ As $_{4}$ [{ \color{blue} Science 369，670-674（2020）}]。本文基于第一性原理计算和理论分析，研究了单层MoSi $_{2}$ N $_{4}$，WSi $_{2}$ N $_{4}$和MoSi $_{2}$ As $_{4}$的电子和光学性质.我们表明，这些材料是半导体，与一对Dirac-type谷位于角的六角形布里渊区。由于反转对称性破缺和自旋轨道耦合效应，谷费米子表现出自旋-谷耦合、谷对比Berry曲率和谷选择光学圆二色性。我们还建立了谷的低能有效模型，计算了自旋霍尔电导率和介电常数，并研究了应变对能带结构的影响。我们的研究结果揭示了单层MoSi $_{2}$ N $_{4}$、WSi $_{2}$ N $_{4}$和MoSi $_{2}$ As $_{4}$中有趣的谷物理现象，表明它们在谷电子学和自旋电子学中具有巨大的应用潜力.
2020-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Constructing Metallic Nanoroad on MoS2 Monolayer via Hydrogenation
单层过渡金属二硫属化合物最近作为一种新的二维材料家族出现，由于有限带隙的存在，可能适合电子和光电子器件中的众多应用。许多提出的应用需要在这些半导体单层内有效地传输载流子。然而，如何在这些原子级薄的半导体上构建稳定的导电纳米电极仍然是一个挑战。在这里，我们证明，氢化的二硫化钼单层表面诱导的超导体-金属过渡，和带状图案化的氢化能够产生一个导电nanoroad。带隙的闭合是由于形成了以Mo 4d轨道为主的带隙杂化态，以及氢原子向晶格中的电子贡献。弹道电导计算表明，这样的一个nanoroad在二硫化钼表面表现出整数电导，表明小的载流子散射，因此是理想的作为一个导电通道或互连，而不损害单层的机械和结构的完整性。
2013-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study on the possible doping strategies for MoS$_2$ monolayers
利用密度泛函理论系统地研究了掺杂的MoS $_2$单分子膜的电子和磁性，其中掺杂剂通过S/Mo取代或作为吸附物引入.在Mo位点处的可能的替代掺杂剂中，Nb被确定为合适的p型掺杂剂，而Re是具有最低活化能的供体。当掺杂剂被简单地吸附在单层上时，我们发现碱金属将费米能转移到MoS $_2$导带中，使系统为n型。最后，被认为是带电分子的吸附，模仿离子液体环境。我们发现，分子吸附可以导致n型和p型导电性，这取决于吸附物种的电荷极性。
2013-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effect on two-photon absorption of two-dimensional semiconductors: Theory and applications to MoS2 and WS2 monolayers
基于Bethe-Salpeter方程本征态，提出了计算半导体双光子吸收系数的第一性原理多体方法。我们应用这种形式主义计算的TPA光谱的二硫化钼和WS 2单分子膜。全电子全势线性化增广平面波基函数用于求解Bethe-Salpeter方程。计算的光谱与现有的WS 2单分子膜的实验结果吻合得很好。计算的TPA光谱表现出显着的激子效应相比，那些基于独立粒子近似。通过对态求和过程的追踪，揭示了MoS_2和WS_2单分子膜TPA激子跃迁的物理起源。结果表明，自旋轨道耦合效应导致了特征双峰，其间距为半自旋轨道分裂能。这些双峰主要来源于K点附近的跃迁。
2020-01-12 cond-mat.mtrl-sci
The pristine atomic structure of MoS2 monolayer protected from electron radiation damage by graphene
原则上，材料可以用像差校正透射电子显微镜在单个原子的水平上成像。然而，这样的分辨率只能通过非常高的电子剂量来实现。因此，辐射损伤往往是表征敏感材料时的限制因素。在这里，我们展示了一种简单而有效的方法，通过使用石墨烯作为保护涂层来提高材料的电子辐射耐受性。这导致单层MoS2的辐射耐受性提高了三个数量级。在此基础上，我们构建了不同异质结构的样品，以分离不同辐射损伤机制的贡献。
2013-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of O-doping or N-vacancy on the structural, electronic and magnetic properties of MoSi2N4 monolayer
本文采用第一性原理计算研究了四种缺陷（ONout，ONin，VNout和VNin）对MoSi_2N_4单层膜结构、电学和磁学性质的影响。计算结果表明，这四种缺陷都导致了O掺杂或N空位周围的结构畸变，从而改变了晶格常数和单层高度h.具体地，ONout或ONin增加晶格参数，但VNout或VNin相反。ONout或VNout增加单层高度，而ONin或VNin的高度降低。这四种缺陷对MoSi_2N_4单层膜的电子性质都有重要影响，它们都能引起MoSi_2N_4从半导体到金属的转变。ONin或VNin在MoSi_2N_4单层中从非磁性到亚铁磁性的转变中起着至关重要的作用。随后研究了双轴应变对两个具有ONin和VNin的系统的磁性能的影响。结果表明，当应变从-3%增加到10%和从-9%增加到10%时，ONin和VNin两个系统的总磁矩对双轴应变的敏感性降低，而Mo原子上的局部磁矩则增加.此外，亚铁磁态和顺磁态之间的磁相变被发现发生在约-4%应变和范围从-10%到-9%的范围内的两个系统与ONin和VNin，分别。该研究可为MoSi 2 N4单层在自旋电子和磁性材料中的应用提供指导。
2020-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Multiple Exciton Generation in Monolayer MoS2
利用否则作为热效应损失的光激发的多余能量可以提高下一代光捕获设备的效率。半导体材料中的多激子产生（MEG）通过吸收单个高能光子产生两个或更多激子，这可以突破光伏器件转换效率的Shockley-Queisser限制。近年来，单层过渡金属二硫属化合物（TMD）由于其高吸收系数而成为一种很有前途的集光材料。在这里，我们报告有效的MEG具有低阈值能量和高（86%）的效率在范德华（VDW）层状材料，二硫化钼。通过不同的实验方法，我们证明了激子倍增的签名，并讨论了决定性的MEG在单层二硫化钼的可能起源。我们的研究结果表明，VDW层状材料可能是开发机械灵活和高效的下一代太阳能电池和光电探测器的潜在候选者。
2022-12-03 cond-mat.mtrl-sci
An investigation on electronic and magnetic properties of Cr substituted MoS$_2$ monolayer and multilayers-Hybrid functional calculations
本文利用DFT、DFT+U和HSE06杂化泛函计算，研究了Cr掺杂MoS$_2$单层与多层的电子和磁学性质，发现Cr掺杂使带隙变为间接且未诱导出磁性。
2024-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Role of defects in ultrafast charge recombination in monolayer MoS$_2$
在这项工作中，我们系统地研究了点缺陷的作用，单层MoS的复合时间$_2$使用含时从头算非绝热分子动力学模拟。各种类型的点缺陷，如S空位，S间隙，Mo空位和Mo间隙已被考虑。我们发现，缺陷强烈地加速电子-空穴复合，特别是间隙S原子这样做的3个数量级相比，原始的MoS $_2$。Mo缺陷（空位和填隙两者）经由能隙中的各种缺陷能级引入多个去激发路径。本研究的结果提供了一些基本的理解，在存在缺陷的光致去激发动力学在高度技术相关的二维MoS $_2$。
2021-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Designing electrical contacts to MoS$_2$ monolayers: A computational study
研究原因，为什么单层二硫化钼（MoS $_2$）似乎达不到其在柔性纳米电子学中的潜力，我们发现接触的性质比半导体本身起着更重要的作用。为了理解MoS $_2$ /金属接触的本质，我们对接触区的几何结构、成键结构和电子结构进行了从头算密度泛函理论计算.我们发现，最常见的接触金属（Au）是相当低效的电子注入到单层MoS $_2$，并提出Ti作为合适的替代电极材料的代表性例子。
2012-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Growth-Induced Strain in Chemical Vapor Deposited Monolayer MoS2: Experimental and Theoretical Investigation
单层二硫化钼（MoS $_2$）是一种具有良好应用前景的纳米电子和光电二维材料。已经使用化学气相沉积（CVD）在从600 °C到1000 °C的宽范围的沉积温度下证明了MoS $_2$的大面积生长。然而，生长参数和由此产生的材料性能的直接比较还没有到目前为止。在这里，我们提出了一个系统的实验和理论研究的光学性能的单层MOS $_2$在不同的温度下生长。显微拉曼和光致发光（PL）的研究揭示了可观察到的不均匀性的光学性质的生长的单晶颗粒的MoS $_2$。拉曼和PL特性的仔细检查清楚地表明，生长引起的应变是不同的光学特性的主要来源。我们进行了密度泛函理论计算来描述的相互作用的生长MoS $_2$层与生长基板的应变的起源。我们的工作解释了CVD生长的单层MoS $_2$，使用PL光谱提取的带隙能量的变化，作为沉积温度的函数。该方法具有普遍适用性的模型和预测的生长条件对应变的影响，在二维材料。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain tuned electronic structures and power factor in Janus Transition Metal Dichalchogenide monolayers
利用应变工程技术对过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的物理性质进行调控的研究最为广泛，最近又合成了Janus TMD单分子膜MoSSe。本文采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法，系统地研究了Janus TMD MXY（M = Mo或W，X/Y = S，Se或Te）单分子膜的电子结构和输运性质与双轴应变的关系.研究发现，SOC对p型MoSSe、WSSe、n型WSTe、p型MoSeTe和WSeTe的功率因数有显著的不利影响，而对n型MoSSe、MoSTe、p型WSTe和n型MoSeTe的功率因数的影响可以忽略不计。这些可以通过考虑SOC对其价带和导带的影响来理解。当应变由压应变变为拉应变时，六种单层膜的能带隙都是先增大后减小。研究发现，应变可以通过改变价带极值（VBE）或导带极值（CBE）的数目和相对位置来调节价带和导带的带会聚强度，从而对它们的电子输运性质产生重要影响。通过施加适当的压应变或拉应变，可以通过应变诱导带收敛来提高n型或p型Seebeck系数，从而提高功率因数。本文的工作进一步丰富了新型TMD单分子膜的电子结构和输运性质与应变关系的研究，并激发了进一步的实验工作。
2018-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of oxygen with pristine and defective MoS2 monolayers
原子控制的亚纳米MoS $_2$孔最近已被制备。氧化环境对于MoS $_2$在电子、传感和能量存储中的应用特别感兴趣。在这项工作中，我们进行了第一性原理计算的普通和亚纳米级的二硫化钼$_2$纳米孔中的氧吸附。使用密度泛函理论验证了层和孔对氧的化学稳定性。解离和扩散障碍已经计算，以了解表面和孔氧化及其在原子尺度上的电子性质，这开辟了道路，为未来的调查MoS $_2$孔在现实的环境。
2023-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the Role of 2D Monolayer Mn-doped MoS$_2$ Material: Toward an Efficient Electrocatalyst for H$_2$ Evolution Reaction
二维（2D）单层原始MoS $_2$过渡金属二硫属化物（TMD）是研究最多的材料，因为其作为非贵金属析氢反应（HER）电催化剂的前景。先前的研究已经表明，2D MoS $_2$的基面是催化惰性的，因此，它们不能直接用于期望的应用，例如工业中的电化学HER。在这里，我们已经彻底研究了缺陷工程Mn掺杂的2D单层MoS $_2$（Mn-MoS $_2$）材料，其中Mn掺杂在原始MoS $_2$中以激活惰性基面。利用密度泛函理论（DFT）方法，对二维单层Mn-MoS $_2$的电子结构和性质进行了严格的考察，并利用周期性的二维单层Mn-MoS $_2$结构研究了材料表面的电子结构和反应途径.通过建立Mn $_1$ Mo $_9$ S $_{21}$非周期有限分子团簇模型体系，采用M06-L密度泛函方法，考虑溶剂化效应，确定反应势垒和动力学，对HER机理进行了详细的研究.我们的研究表明，二维Mn-MoS $_2$遵循最有利的Volmer-Heyrovsky反应机理，在H $_2$的演化过程中具有非常低的能垒.结果表明，Heyrovsky反应过程中自由能垒的变化约为10.34 - 10.79kcal/mol，在2D单层Mn-MoS $_2$材料的情况下，由于在HOMO和LUMO过渡态中出现的氢的s轨道和Mn原子的d轨道的重叠，Tafel斜率较低（TS 1和TS 2）的Volmer和Heyrov…
2022-06-18 cond-mat.mtrl-sci
MoSSe Janus monolayer as a promising two dimensional material for NO2 and NO gas sensor applications
利用密度泛函理论研究了过渡金属二硫属化合物基JanusMoSSe单分子膜对H2S、NH3、NO2和NO有毒气体的气敏机理。原始和缺陷包括MoSSe层被认为是吸附研究的主体材料。研究了三种类型的缺陷（i）钼空位、（ii）硒空位和（iii）硫/硒空位，以了解它们对这些气体分子的电子性质和传感的影响。通过计算缺陷的形成能来预测这些缺陷的稳定性，发现硒空位是最稳定的缺陷。从吸附能、垂直高度、电荷差密度、Bader电荷分析、电子和磁性等方面对气体分子的吸附进行了评价。H_2S、NH_3、NO_2和NO分子在Janus MoSSe单分子膜上的最大吸附能分别为~-0.156eV、-0.203eV、-0.252eV和-0.117eV。硒和硫/硒缺陷显著改善了气体分子的感测。NO2气体分子解离并在含硒和硫/硒缺陷的MoSSe Janus单层中形成氧掺杂的NO吸附。含MoSSe层的Se和S/Se缺陷的吸附能值分别为~ -3.360eV和-3.404eV。此外，NO2分子的吸附诱导约1 μ/B的磁矩。相反，NO分子在硒和硫/硒缺陷的表面上表现出化学吸附，包括Janus MoSSe单层，而H2S和NH3分子表现出物理吸附，其吸附能分别在-0.146至-0.238 eV和-0.140至-0.281 eV的范围内。H_2S、NH_3、NO_2和NO分子在原始和缺陷单分子膜上的吸附表明，硒和硫/硒空位缺陷对NO…
2018-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Electromechanics in MoS2 and WS2: nanotubes vs. monolayers
过渡金属二硫属化合物（TMD）MoS 2和WS 2具有显著的机电性能。应变将直接带隙改变为间接带隙，并且显著的应变甚至诱导超导体-金属转变。通过机械接触提供应变对于TMD单层来说是困难的，但是对于TMD纳米管来说是最先进的。我们表明，使用密度泛函理论，在单层和散装TMD类似的机电性能被发现为大直径TMD单（SWNT）和多壁纳米管（MWNTs）。在伸长率为16%时发生超导-金属转变。我们表明，拉曼光谱是一个很好的工具，以确定应变的纳米管，从而监测的进展，纳米机电实验原位。TMD多壁碳纳米管的电导率是单壁碳纳米管的两倍，并且多壁碳纳米管的每一个壁对电导率的贡献与其直径成正比。
2013-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of line defects on the electrical transport properties of monolayer MoS$_{2}$ sheet
我们提出了一个计算研究的影响线缺陷的单层二硫化钼的电子性质。四种不同类型的线缺陷与Mo和S作为桥接原子，与最近的理论和实验观察被认为是在这里。我们采用密度泛函紧束缚（DFTB）方法与Slater-Koster型DFTB-CP 2K基组的完美和各种缺陷的二硫化钼片的材料性能进行评估。透射光谱计算与DFTB-非平衡格林函数（NEGF）的形式主义。我们还进行了详细的分析，在一个小的偏置下的载流子传输路径和调查的相移在有缺陷的二硫化钼片的传输本征态。我们的模拟结果表明，在存在线缺陷的二硫化钼片的载流子电导的2-4倍减少相比，为完美的片。
2014-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Screening and Many-Body Effects in Two-Dimensional Crystals: Monolayer MoS$_{2}$
我们提出了一个系统的研究变量影响的电子和光学性质的二维（2D）晶体内的\textit{ab initio} GW和GW加上贝特Salpeter方程（GW-BSE）的计算。作为一种典型的二维过渡金属二硫属化物材料，我们的研究重点是单层MoS ${}_2$。我们发现，在GW-BSE的结果在单层MoS ${}_2$和相关系统的文献中的报告的变化产生的超原胞计算和收敛的k-网格采样和截止各种数量，如介电屏蔽的长程库仑相互作用的不同处理。特别地，系统的准2D性质引起筛选环境中的快速空间变化，这在计算上是难以解决的。我们还表明，常见的数值处理，以消除库仑相互作用中的发散可以转移激子连续导致假收敛相对于k点采样。我们的研究结果适用于任何低维半导体的GW-BSE计算。
2016-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence Saturation and Exciton Decay Dynamics in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
利用光致发光（PL）和瞬态反射光谱研究了过渡金属双硫族化合物（TMD）中的激子动力学。PL饱和在单层MoSe 2中发生的激发强度比在单层MoS 2中低两个数量级以上。瞬态反射表明，非线性激子-激子湮灭是占主导地位的激子衰减过程中的单层MoSe 2在以前报道的线性激子衰减单层MoS 2。此外，MoSe 2中的激子寿命> 125 ps，比MoS 2中的几ps激子寿命长一个数量级以上。我们发现MoSe_2和MoS_2单分子膜激子衰减机制和PL饱和行为的显著不同可以用激子寿命的差异来解释。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory calculation of edge stresses in monolayer MoS$_2$
利用密度泛函理论计算了单层MoS $_{2}$纳米带的边缘能和边缘应力。与之前的石墨烯报道相反，对于扶手椅和锯齿形手性，发现MoS $_{2}$纳米带的边缘应力是拉伸的，这表明它们的最低能量配置是压缩的，其中Mo-S键长比块状周期性MoS $_{2}$单层中的键长短。边缘能量和边缘应力被发现收敛为两个手征纳米晶宽度大于约1 nm。
2013-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Fundamental miniaturization limits for MOSFETs with a monolayer MoS$_2$ channel
我们提出了一个理论模型来描述一个晶体管的操作与二硫化钼单层通道，它允许获得一个解析近似的潜在的通道。该电位取决于漏极和栅极电压。在此基础上，我们估计的最小通道长度，由于量子隧穿通过势垒的基本限制。结果表明，相对较大的有效质量的电子在MoS 2单层允许预测创建一个显着较短的（2.5 - 3 nm）的长度比传统的硅MOSFET的沟道的设备。这些器件有望成为新一代超快电子器件。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Silicon-nitride photonic circuits interfaced with monolayer MoS$_2$
我们报告的集成单层二硫化钼与氮化硅微谐振器组装的粘弹性层转移技术。从谐振器模式到单层的倏逝波耦合通过腔传输的测量来确认。该几何形状的单层半导体薄片的吸收被确定为850 dB/cm，这大于具有相同厚度的石墨烯和黑磷的吸收。该技术可应用于各种单层半导体，用于组装混合光电子器件，例如在宽光谱范围内工作的光电探测器和调制器。
2015-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dependence of the magnetic interactions in MoS$_2$ monolayer on Mn-doping configurations
理解在$2H$ -MoS $_2$单层中可能遇到的各种Mn掺杂配置的磁性可能对其在自旋电子学中的使用是有益的。采用密度泛函理论加Hubbard U（DFT $+$ U）方法，研究了MoS $_2$单层中Mn原子的单取代、双取代和三取代构型对MoS单层总磁化强度的影响.我们发现，掺杂配置起着关键作用，在稳定的铁磁态Mn掺杂的MoS $_2$单层。事实上，Mn-Mn磁性相互作用被发现是铁磁的，并且对于Mn在等距替代位置处的磁性相互作用是强的，其中平均间隔范围为6-11 μ m。最强的铁磁相互作用被发现时，取代是在第二近邻的扶手椅链的Mo-网站。成簇在能量上是有利的，但它强烈地降低了铁磁交换能。我们的研究结果表明，有序的Mn掺杂剂的MoS $_2$单层需要增加其潜在的铁磁性。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature Renormalization of Optical Spectra of Monolayer MoS2
新测量的光吸收和光致发光光谱揭示了激子和三电子峰的频率移动作为单层二硫化钼从363 K冷却到4 K。使用GW-Bethe-Salpeter方程方法的第一性原理模拟通过将多电子相互作用和面内晶格常数的热膨胀令人满意地再现了这些频移。研究单层二硫化钼中的这些温度效应对于校正室温实验结果与先前的零温度极限模拟预测是至关重要的。此外，我们估计的热膨胀系数的单层二硫化钼是约25%，小于散装对应物通过跟踪的激子或三振子峰的频率移动的光谱。这可以作为一个方便的方法来估计一般的二维硫属化物的热膨胀系数。
2014-01-22 cond-mat.mes-hall 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
Investigation of Growth-Induced Strain in Monolayer MoS2 Grown by Chemical Vapor Deposition
二维材料如过渡金属二硫属化物表现出独特的光学和电学性质。在这里，我们报告不同的光学性质的CVD生长的二硫化钼单层薄片具有不同的形状。特别地，观察到薄片的周边和中心区域具有不均匀的光致发光（PL）能量和强度。我们系统地量化了这些影响，并提出生长过程中的热致应变是起源。MoS2薄片转移后的应变弛豫支持这一解释。PL能量的空间分布的详细调查表明，根据二硫化钼薄片的形状，应变场的宽度是不同的。因此，我们的研究结果有助于阐明负责的PL和拉曼信号之间的周边区域和中心区域的单层二硫化钼的差异的基本机制，并建议诱导应变在单层材料的生长中起着重要的作用。
2019-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic Properties of Defective MoS$_{2}$ Monolayers Subject to Mechanical Deformations: A First-Principles Approach
第六族过渡金属二硫属化合物（transition metal dichalcogenides，TMD）单层膜是一种具有直接带隙的二维半导体材料，在纳米电子学、光电子学等领域具有广阔的应用前景。这些单分子层可以经历强的弹性形变，高达约10\%，而没有任何键断裂。此外，电子结构和输运性质，这定义了纳米电子器件中的这些TMD单层的性能，可以强烈地受到点缺陷的存在下，这是经常存在于合成样品。因此，重要的是要了解这两种影响的电子性质的单分子膜。在这项工作中，我们研究了缺陷的MoS $_{2}$单分子膜的电子结构和能量特性，受到各种应变，使用密度泛函理论模拟。我们的研究结果表明，应变导致带隙内的缺陷能级及其轨道特性的强烈修改。应变还分裂的退化缺陷能级高达450 meV的量，提出了新的应用。
2019-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Second Harmonic Generation in h-BN and MoS$_2$ monolayers: the role of electron-hole interaction
在这封信中，我们通过第一原理数值模拟表明，电子-空穴相互作用显着有助于h-BN或MoS $_2$单分子膜的二次谐波产生谱。具体而言，它使激子共振处的信号强度相对于来自独立电子跃迁的贡献加倍。这一结果表明，这些材料的二次谐波信号的强度可以通过改变介电屏蔽，控制电子-空穴相互作用的强度进行调谐。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of the CVD growth of monolayer MoS$_2$ using $in-situ$ optical spectroscopy
实时监测对于理解和最终精确控制二维过渡金属二硫属化物（2D TMDCs）的生长至关重要。然而，在化学气相沉积（CVD）上进行此类研究是非常具有挑战性的。在这里，我们报告的第一个实时$in-situ$研究的CVD生长的二维TMDC。更具体地说，已经使用差分透射光谱法（DSC）监测$in-situ$在蓝宝石衬底上的二硫化钼（MoS $_2$）单层的CVD生长。通过观察特征光学特征的演变，可以精确地跟踪MoS $_2$单层的生长。因此，已揭示了MoS $_2$单层的生长速率与CVD反应器中的温度分布之间的强相关性。我们的研究结果表明，实时$in-situ$光谱学在实现二维半导体材料的精确控制生长方面具有巨大的潜力。
2018-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Statistical Study of Deep Sub-Micron Dual-Gated Field-Effect Transistors on Monolayer CVD Molybdenum Disulfide Films
具有1.8 eV直接带隙的单层二硫化钼（MoS 2）是一种有前途的二维材料，在下一代纳米电子应用中有可能超过石墨烯。本文采用化学气相沉积（CVD）方法在Si/SiO_2衬底上制备单层MoS_2薄膜，并对基于双栅MoS_2场效应晶体管的器件性能进行了全面的研究。超过100个设备进行了研究，以获得在CVD二硫化钼的设备性能的统计描述。我们检查和缩小规模的晶体管的沟道长度为100 nm，并实现了创纪录的高漏电流62.5 mA/mm的CVD单层二硫化钼膜以往报道。我们进一步提取了低功函数金属Ti在单层CVD MoS 2上的本征接触电阻，其期望值为175 Ω.mm，通过适当的选通可以显著降低到10 Ω.mm。最后，得到了不同沟道长度下载流子的场效应迁移率（μFE）。考虑到接触电阻的影响，单层CVD MoS 2薄膜的平均和最大本征μFE分别为13.0和21.6 cm 2/Vs。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of intrinsic deformations on the negative differential resistance of monolayer MoS$_2$ ultra-short channel MOSFET
在这项工作中，我们提出了一个研究的各种内在的变形，如波纹，扭曲，包裹的超短单层二硫化钼通道的电子特性的影响。采用密度泛函理论和非平衡格林函数（DFT-NEGF）方法研究了3.5 nm平面单层MoS 2 MOSFET的形变效应（3- 7 °扭曲或缠绕，0.3-0.7屈曲幅度）.我们研究了不同条件下的沟道态密度、透射谱和ID-VD特性，重点研究了负微分电阻（NDR）行为。我们的研究结果表明，显着的变化，在NDR峰谷比（PVR）和NDR窗口与这种微小的内在变形，特别是与波纹。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effective lattice Hamiltonian for monolayer MoS2 : Tailoring electronic structure with perpendicular electric and magnetic fields
提出了一种描述单层$_2$低能带结构的有效晶格哈密顿量，并研究了垂直电场和磁场对其电子结构的影响.基于钼原子的$d$轨道和硫原子的$p$轨道的杂化，推导了一个紧束缚模型，然后利用准简并分割方法，引入了一个改进的单层MoS $_2$的双带连续模型.我们的理论证明了系统的低能激发不再是有质量的狄拉克费米子。它揭示了电子和空穴质量之间的差异，并提供了三角翘曲效应。此外，我们预测在朗道能级的谷简并打破效果。此外，我们也发现施加一个垂直于单层的闸极电压会改变电子结构，包括带隙和有效质量。
2013-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of monolayer MoS2, MoSe2, and WS2: Interplay of mass effect, interatomic bonding and anharmonicity
声子是理解单层过渡金属二硫属化合物热性质的关键，这限制了其潜在应用的热性能。我们通过第一性原理计算研究了MoS 2、MoSe 2和WS 2的晶格动力学和热力学性质。得到的声子频率和热导率与测量值吻合得很好。我们的研究结果表明，二硫化钼的热导率是最高的三种材料中，由于其低得多的平均原子质量。我们还讨论了质量效应、原子间成键和非简谐振动在决定WS 2热导率方面的竞争。WS 2中的强共价W-S键合和低非谐性被认为是理解其比MoSe 2高得多的热导率的关键。
2015-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain effect engineered in α-Al2O3/monolayer MoS2 interface by first principle calculations
随着低维过渡金属二硫属化物（TMDCs）基金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的发展，半导体与金属氧化物半导体之间的界面对半导体的形貌和电荷输运有着显著的影响，因而受到了广泛的关注。在这项研究中，第一性原理计算被用来调查之间的界面诱导的应变效应Al 2 O3（0001）和单层MoS 2。结果表明，厚度为1.3nm的Al_2O_3可以在MoS_2单层膜上施加0.3%的应变。应变效应随着介质层厚度的增加而单调增加。对温度效应的研究也表明，温度升高会引起晶格的单调膨胀。我们的研究表明，介电工程可以是一个有效的工具，应变效应的纳米技术。
2016-12-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Intrinsic electron spin relaxation due to the D'yakonov-Perel' mechanism in monolayer MoS$_2$
本文研究了单层二硫化钼中D 'yakonov-Perel'机制引起的内禀电子自旋弛豫。由于两个谷中垂直于单层二硫化钼平面的相反的有效磁场以及谷间的电子-声子散射，揭示了一个谷间的面内自旋弛豫通道。谷间电子-声子散射始终处于弱散射极限，导致面内自旋弛豫时间随温度的升高而迅速减小。面内自旋弛豫时间随电子密度的增加而减小。
2013-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer MoS2 field effect transistor with low Schottky barrier height with ferromagnetic metal contacts
二维MoS 2由于其奇异的性质而成为纳米电子学和自旋电子学的有前途的材料。然而，金属半导体MoS 2界面处的高接触电阻仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们报告的场效应晶体管器件使用单层二硫化钼通道和坡莫合金（Py）作为铁磁（FM）金属接触的电子特性。采用化学气相沉积技术在SiO2/Si衬底上直接生长单层MoS 2沟道。电流随背栅电压的增加表明FET特性的可调谐性。Py/MoS 2接触的肖特基势垒高度（SBH）估计为+28.8 meV（零偏压），这是迄今为止报道的任何直接金属（磁性或非磁性）/单层MoS 2接触的最小值。随着栅极电压（+10V）的施加，SBH显示出急剧减小至-6.8meV的值。负的SBH揭示了Py/MoS 2接触的欧姆行为。具有FM接触的受控欧姆性质的低SBH是基于MoS 2的自旋电子学的主要要求，因此在本研究中使用直接生长的MoS 2沟道可以为大规模应用的高性能器件铺平道路。
2019-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exciton-exciton annihilation in MoSe2 monolayers
利用飞秒瞬态吸收显微镜研究了MoSe 2单层和体样品中激子的动力学行为。激子由750 nm和100 fs的激光脉冲共振注入，并由在790 - 820 nm范围内调谐的探测脉冲检测。我们观察到一个强烈的密度依赖性的激子布居的初始衰减的单层，这可以很好地描述了激子-激子湮灭。在可比条件下，未在原液中观察到此类特征。我们还观察到激子相空间填充引起的饱和吸收，这表明它们作为可饱和吸收体的潜在应用。
2013-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exciton Diamagnetic Shifts and Valley Zeeman Effects in Monolayer WS$_2$ and MoS$_2$ to 65 Tesla
报道了单层WS $_2$和单层MoS $_2$在低温（4~K）和高磁场（65~T）下的圆偏振反射光谱。A和B激子跃迁都表现出清晰且非常相似的塞曼分裂，约为$-$ 230~ $μ$ eV/T（$g\simeq -4$），首次测量了单层过渡金属二硫化物中的谷塞曼效应和相关的$g$因子。这些结果的补充，并与最近的低场光致发光测量的谷简并打破在单层二硒化物MoSe $_2$和WSe $_2$。此外，在我们的研究中使用的非常大的磁场，使我们能够观察到的A和B激子在单层WS $_2$（0.32和0.11~ $μ$ eV/T $^2$，分别）的小的二次抗磁位移，从中我们计算激子半径为1.53~nm和1.16~nm。当在单层半导体中的非局部介电屏蔽模型内分析时，这些抗磁位移也约束并提供了激子结合能的估计（A和B激子分别为410 meV和470 meV），进一步突出了高磁场对于理解新的2D材料的效用。
2015-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Determination of Band Gap Renormalization in Photo-Excited Monolayer MoS2
单层半导体，如过渡金属二硫属化物，的一个关键特征是屏蔽库仑势差，这导致大的激子结合能（Eb）和载流子对准粒子带隙（Eg）的强重整化。由于Eb和Eg的变化相互抵消，后者很难确定，导致在不同的载流子密度下，光跃迁能量几乎没有变化。在这里，我们量化的宏观单晶二硫化钼单层SiO2的带隙重整化使用时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES）。在Mott阈值以上的激发密度，Eg减少多达360毫电子伏。我们比较了载流子密度相关的Eg与以前的理论计算，并显示了在量化的带隙中知道掺杂和激发密度的必要性。
2019-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretical phase diagram for the room temperature Electron-Hole Liquid in photo-excited quasi-2D monolayer MoS$_2$
电子和空穴之间的强相关性可以驱动电子-空穴液体（EHL）状态的存在，通常在高载流子密度和低温下。最近出现的准二维单层过渡金属二硫属化物（TMDC）提供了理想的系统，以探索EHL状态，因为在这些准二维系统中的平面外的场线的无效屏蔽允许更强的载流子相关性相比，传统的3D体半导体，并使在高温下的EHL的存在。在这里，我们构建的相图的光诱导一级相变从等离子体的电子-空穴对相关的弹性流体动力学状态悬浮单层二硫化钼。我们表明，准二维性质的单层TMDC和平面外的场线的无效屏蔽允许这种相变发生在室温及以上，从而打开了研究多体现象的途径，而不受低温的约束。
2017-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Strain effects on the spin-orbit induced band structure splittings in monolayer MoS2 and graphene
采用第一性原理计算，计算了应变对单层MoS 2中价带顶和导带底的自旋轨道诱导分裂以及石墨烯中带隙的影响.这些分裂的各种对称类型的应变的依赖性描述通过一个有效的哈密顿量的方法的基础上的不变量和参数的模型中提取的拟合理论。这些分裂与声学声子变形势或电子-声子耦合矩阵元有关，这些矩阵元进入这些材料中传导的自旋相关散射理论。
2013-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A generic tight-binding model for monolayer, bilayer and bulk MoS2
二硫化钼（MoS 2）是一种层状半导体材料，近年来作为一种新兴的电子器件材料而变得非常重要。作为本征半导体，二维MoS 2作为场效应晶体管中的沟道材料具有主要优点。在本工作中，我们确定了高精度的屏蔽杂化泛函的密度泛函理论（DFT）中的电子结构的二硫化钼，包括自旋轨道耦合。使用DFT电子结构作为目标，我们已经开发了一个单一的通用紧束缚（TB）模型，准确地产生三种不同形式的二硫化钼的电子结构-散装，双层和单层。我们的TB模型是基于Slater-Koster方法，具有非正交sp3 d5轨道，最近邻相互作用和自旋轨道耦合。TB模型对于基于MoS 2的电子器件中的量子输运的原子建模是有用的。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intense femtosecond photoexcitation of bulk and monolayer MoS2
研究了飞秒激光辐照对氧化硅上块状和单层MoS2薄膜的影响。光学，场发射扫描电子显微镜（FESEM）和拉曼显微镜被用来量化的损害。记录A1g和E2g1振动模式的强度作为照射脉冲数的函数。观察到的行为归因于激光诱导的键断裂和随后的原子去除由于电子激发。在800nm和1030nm脉冲激光辐照下，测定了单层膜和体膜的单脉冲光损伤阈值，并讨论了双光子和单光子吸收效应的作用。
2015-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Efficient and accurate defect level modelling in monolayer MoS$_2$ via GW+DFT with open boundary conditions
在多体微扰理论（MBPT）与密度泛函理论（DFT）相结合的框架下，提出了一种新的缺陷子空间投影GW方法（p-GW）.通过开边界自能避免周期性缺陷的干扰，我们证明了p-GW能有效准确地描述二维单层MoS $_2$中的准粒子相关缺陷能级.通过比较两种不同的缺陷状态起源于硫空位和吸附原子现有的理论和实验工作，我们表明，我们的GW修正DFT缺陷能级精确建模。基于这些发现，我们希望我们的方法可以为各种2D过渡金属二硫属化物（TMD）单层提供真正的陷阱态，从而能够通过逼真的模拟研究缺陷引起的对这些材料的器件特性的影响。
2022-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical Properties of Charged Defects in Monolayer MoS$_2$
本文通过原子级紧束缚模型和Bethe-Salpeter方程计算单层MoS₂带电缺陷的光谱，发现缺陷在自由激子峰下方100-200 meV处产生新峰，源于带隙内束缚态跃迁，结果与实验一致。
2023-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly bound excitons in monolayer MoSi$_2$Z$_4$ (Z = pnictogen)
二维材料中减少的介电屏蔽使束缚激子成为可能，这即使在室温下也会改变它们的光吸收和光电响应。在这里，我们证明了激子的存在下的单层家庭的带隙的新发现的合成MoSi $_2$ Z $_4$（Z = N，P，和As）系列材料。所有三个单层支持几个明亮的和强烈的约束激子的结合能从1 eV到1.35 eV的最低能量激子共振。随着泵浦能量的增加，激子的结合能得到重整化，导致红移-蓝移交叉。我们的研究表明，MoSi $_2$ Z $_4$系列单分子膜提供了一个令人兴奋的实验平台，探索强束缚激子的物理和它们的非平衡动力学。
2022-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Temperature-dependent nonlinear phonon shifts in a supported MoS2 monolayer
我们报告的Raman光谱测量上的MoS2单层支持SiO2作为温度的函数。与以前的研究不同，两个主要的拉曼模式，E2g1和A1g的位置表现出非线性的温度依赖性。声子位移和宽度的温度依赖性解释为光学声子衰减为两个声学声子的过程。在拉曼光谱测量的基础上，导出了不同温度下激光加热功率对局部温度的影响。所获得的结果有助于我们理解二维原子晶体的热性质，并有助于解决散热问题，这对于下一代纳米电子器件的使用至关重要。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin coherence and dephasing of localized electrons in monolayer MoS$_2$
本文系统地研究了电子掺杂单层MoS $_2$中的相干自旋旋进和自旋退相。使用时间分辨克尔旋转光谱和施加的面内磁场，纳秒时间尺度的拉莫尔自旋进动信号与$g$ -因子$|g_0|\simeq 1.86$相称的观察在几个不同的MOS $_2$样品的化学气相沉积。该振荡信号的退相速率随磁场线性增加，这表明相干性产生于具有不连续加宽的$g$因子分布$g_0 + Δg$的局部电子自旋的子系综。与$g_0$相反，$Δg$是样品依赖性的，范围为0.042至0.115。
2015-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of tightly bound trions in monolayer MoS2
二维（2D）原子晶体，例如石墨烯和过渡金属二硫属化合物，已成为一类具有显着物理性能的新材料。与石墨烯相反，单层MoS 2是具有直接能隙的非中心对称材料。这种材料具有很强的光致发光，场效应晶体管的电流通断比超过10^8，以及通过光学螺旋性进行的有效谷值和自旋控制。在这里，我们报告的光谱鉴定在掺杂单层二硫化钼的紧密结合的负trions，准粒子组成的两个电子和一个空穴。这些准粒子可以用谷和自旋极化的空穴产生，在其他半导体材料中没有类似物。它们还具有很大的结合能（~ 20 meV），即使在室温下也很重要。我们的研究结果开辟了新的途径，多体相互作用的基础研究和光电和valleytronic应用在二维原子晶体。
2012-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
How do Quantum Effects Influence the Capacitance and Carrier Density of Monolayer MoS$_2$ Transistors?
当晶体管栅极绝缘体具有纳米级等效氧化物厚度（EOT）时，由于沟道的量子电容和电荷质心电容，栅极电容（$C_\textrm{G}$）变得小于氧化物电容（$C_\textrm{ox}$）。在这里，我们研究单层的MoS $_\textrm{2}$作为一个原型的二维（2D）通道的电容，同时考虑空间变化的潜力，电荷密度，和状态密度。在0.5 nm EOT处，单层MoS $_\textrm{2}$电容小于其量子电容，对于0.5 V和1 V之间的栅极击穿电压，将n型沟道的单栅极$C_\textrm{G}$限制在$C_\textrm{ox}$的63%和78%之间。尽管有这些限制，对于双栅极器件，单层MoS $_\textrm{2}$的导通态$C_\textrm{G}$在0.5 nm EOT时比硅的导通态大50%，在1 nm EOT时比InGaAs的导通态大三倍以上，这表明2D半导体在未来的技术节点上有望用于纳米级器件。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-Polarized Electrons in Monolayer MoS$_2$
光学极化率是对二维电子气基态的一种局域的、微创的、自旋选择性的探测。我们将此探针应用于MoS $_2$的门控单层。我们证明了电子是自旋极化的。在四个可用频带中，只有两个被占用。这两个带具有相同的自旋但不同的谷量子数。我们认为，强库仑相互作用是这种自发对称性破缺的一个关键方面。玻尔半径是如此之小，以至于即使是在相空间中相距很远的电子也会相互作用，从而促进交换耦合以对齐自旋。
2018-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
