Competing multiferroic phases in monolayer and few-layer NiI$_{2}$
本文通过理论计算发现单层NiI$_{2}$中存在争议的螺旋磁构型，揭示了由厚度依赖的自旋交换相互作用竞争导致的多种多铁相，并阐明了层堆叠对磁性的影响。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deciphering the Intense Post-Gap Absorptions of Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
过渡金属二硫属化合物（TMDC）是一个具有迷人光学物理性质的体系，其丰富的谷电子和各种缺陷诱导或层间预带隙激子已被广泛研究。然而，带隙以上更强的高能吸收峰（~ 3 eV）长期被忽视，其潜在的物理起源仍有待揭示。在这里，我们采用动量分辨电子能量损失谱测量的谷激子和强烈的高能量峰在有限动量的色散行为。结合精确的Bethe Salpeter方程计算，发现二硫族钨化合物中的高能量宽吸收峰和A激子的自旋极化是由Q谷和KM中点处的非带套跃迁引起的，而二硫族钼化合物中的带套跃迁机制则相反.我们的实验-理论联合研究将为基于TMDC的光电子器件中强高能激子的物理起源和操纵提供见解。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Large enhancement of infrared absorption due to trimer comprised of doping-N and S-S divacancies in the imperfect monolayer MoS2: A first-principles study
本论文采用第一性原理方法，系统地研究了理想单层MoS 2（M）、S空位M（M@SV）、S位N掺杂M（M@ND）和S空位和S位N掺杂M（M@V-D）的晶体结构、电子结构和光吸收性质。结果表明，N原子倾向于位于Mo和S层之间，在原位留下一个空位，形成间隙N原子。因此，间隙N原子和S空位构成NI-VS二聚体。我们研究了具有五种原子构型的M@V-D，并发现具有NI-VS-VS三聚体的最稳定结构。结果表明，稳定的M@V-D体系在最远红外区的吸光度明显高于其它体系。结果表明，稳定的M@V-D的红外吸收的大幅增强主要归因于三聚体晶体结构所决定的特殊电子结构。认为M@V-D是一种很有前途的红外材料。
2019-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Giant Two-Photon Absorption in Monolayer MoS2
在近红外波段飞秒激光脉冲激发下，单层MoS2具有较强的双光子吸收（TPA），而多层MoS2具有较强的饱和吸收（SA）.采用化学气相沉积的籽晶法在石英或SiO_2/Si衬底上生长了单层MoS_2单晶和多层三角岛状MoS_2。非线性透射测量表明，单层二硫化钼具有巨大的非饱和TPA系数，大于传统的半导体。作为TPA的结果，双光子泵浦的频率上转换发光直接观察到在单层二硫化钼。对于多层MoS2，SA响应被证明与激发态吸收截面的比率为0.18的基态截面。此外，单层MoS2的激光损伤阈值为97 GW/cm 2，大于多层MoS2的激光损伤阈值78 GW/cm 2。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optoelectronic Properties and Excitons in Hybridized Boron Nitride and Graphene Hexagonal Monolayers
本文用密度泛函理论、GW和Bethe-Salpeter方程计算解释了碳-硼氮化物（CBN）杂化单分子膜的电子带隙和光吸收谱的性质。CBN的光电性能的结果从整体单层能带结构，其准粒子状态的控制由C域的大小和谎言在单独的能量为C和BN没有显着的混合在带边，证实了存在强烈的约束明亮的激子状态本地化的C域。由此产生的吸收光谱显示出两个显着的峰，其能量和相对强度随组合物在协议的实验，与大的补偿准粒子和激子修正相比，DFT计算。带隙和光吸收不受单层组合物调节，通常用于大块半导体合金，并且不能被理解为块状C和BN域的性质的叠加，如最近的实验所建议的。
2012-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent magnetic structure of ultrathin Fe/Ir(001) films: from spin-spiral states towards ferromagnetic order
本文详细研究了面心立方Ir（001）表面的Fe 3Fe薄膜的基态磁结构。我们使用自旋团簇展开技术结合相对论无序局域矩方案来获得自旋模型的参数，然后通过平均场方法和原子自旋动力学模拟来确定系统的有利磁结构。对于单层的Fe的情况下，我们发现，层弛豫非常强烈地影响基态自旋配置，而Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）的相互作用和双二次耦合也有显着的效果。为了描述后者的影响，我们介绍和分析系统的自旋共线映射。而对于两个单层的Fe，我们发现一个单q自旋螺旋作为基态由于DM相互作用的情况下，四个单层的情况下，该系统显示出非共线的自旋结构与非零的净磁化。这些研究结果是一致的实验测量表明铁磁秩序的四个单层和更厚的膜。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral magnetism in lithium-decorated monolayer CrTe$_{2}$: Interplay between Dzyaloshinskii-Moriya interaction and higher-order interactions
以锂修饰单层CrTe2为例，通过第一性原理自旋模型揭示手性自旋螺旋态及高阶相互作用对自旋纹理的调控作用。
2024-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Carrier-induced Phase Transition in Metal Dichlorides XCl$_{2}$ (X: Fe, Co, and Ni)
利用推广的Bloch定理研究了单层1 T-XCl $_{2}$（X：Fe，Co，Ni）的基态，它可以产生铁磁态、螺旋态和反铁磁态.每个态用一个唯一的螺旋矢量来表示，该矢量将磁原子的磁矩排列在原胞中。发现FeCl $_{2}$和NiCl $_{2}$的基态为铁磁基态，而CoCl $_{2}$的基态为螺旋基态.我们还发现，基态敏感地依赖于晶格常数。当考虑空穴-电子掺杂时，我们发现所有系统都存在相变，其中涉及铁磁、螺旋和反铁磁状态。由于在单层金属二氯化物的自旋-自旋相互作用的直接交换和超交换之间的竞争的影响，我们证明，载流子浓度决定的相互作用应该占主导地位。
2021-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Composition-dependent absorption of radiation in semiconducting MSi2Z4 Monolayers
本文通过多体第一性原理计算研究MSi2Z4单层的电子与光学性质，发现其带隙和激子结合能随组分可调，且无侧向能谷，有望用于光电器件和叠层太阳能电池。
2023-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Spin-spiral formalism based on the multiple scattering Green's function technique with applications to ultrathin magnetic films and multilayers
基于Korringa-Kohn-Rostoker格林函数方法，我们提出了一个计算具有均匀自旋螺旋磁态的层状体系电子结构的计算方案。从自洽的非相对论计算的自旋螺旋态的总能量被确定为波矢的函数，而相对论扩展的形式主义在一阶的自旋轨道耦合给访问的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的效果。我们证明了新发展的方法能很好地描述W（001）上Mn单层和Pt（111）上Co单层的磁基态。得到的自旋螺旋能量映射到一个经典的自旋模型，其中的参数进行比较，直接从相对论扭矩方法计算。在Co/Pt（111）体系中，发现Ru层的存在降低了Co原子间的各向同性相互作用，增加了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。此外，我们还对Ir/Fe/Co/Pt和Ir/Co/Fe/Pt多层膜系统进行了自旋螺旋计算，发现由于Fe原子间的各向同性耦合受抑，形成了具有很长波长的自旋螺旋基态，而Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用强烈依赖于Fe和Co层的排列顺序.
2019-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-phonon coupling in MoSe2 monolayers
我们从理论和实验上研究了六方BN封装的MoSe_2单分子膜中激子-声子相互作用，它对光吸收和发射过程都有重要影响.激子跃迁线宽下降到1毫电子伏，在低温下，使人们有可能观察到高能量的尾巴在吸收和发射延伸超过几毫电子伏，不掩盖不均匀的加宽。我们发展了一个激子-声子相互作用的解析理论，该理论考虑了在激子形成中起重要作用的纵向声学声子引起的形变势。该理论允许拟合的吸收和发射光谱，并允许估计在MoSe 2单层的变形潜力。我们强调的原因，激子-声子耦合是强得多的二维过渡金属dichalcodenides相比，传统的量子阱结构。激子-声子相互作用的重要性进一步强调了在光致发光激发实验中观察到的大量拉曼特征。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
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
Direct Observationof DegenerateTwo-Photon Absorption and Its Saturation in WS2 and MoS2 Monolayer and Few-Layer Films
利用Z扫描技术，在可见光到近红外波段对WS 2、MoS 2单层膜和少层膜的非线性光学特性进行了研究。系统地研究了WS_2和MoS_2薄膜的非线性吸收与层数和激发波长的关系。1~3层的WS 2具有巨大的双光子吸收（TPA）系数。WS_2在1~3层之间，MoS_2在25~27层之间，TPA呈现饱和状态。WS_2和MoS_2的巨非线性效应归因于二维限制、巨激子效应和TPA的带边共振。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Magnetic Phase Control in Monolayer Films by Substrate Tuning
我们建议通过调整相邻的非磁性基底来定制磁性单层膜中的交换相互作用。作为一个例子，我们证明了一个单层Fe在Ta（x）W（1-x）（001）表面的铁磁-反铁磁相变作为Ta浓度的函数。在临界Ta浓度下，最近邻交换相互作用很小，磁相空间急剧加宽。复杂的磁序，如自旋螺旋，多Q，甚至无序的局部磁矩状态可能会发生，提供了在零磁化状态矩阵中存储铁磁点信息的可能性。
2007-11-05 cond-mat.mtrl-sci
First Principles study of Photocatalytic Water Splitting in BO Monolayer: Effect of Strain and Surface Functionalization
Indian Institute of Technology (Indian School of Mines)（印度理工学院（印度矿业学院））；National Institute of Science Education and Research（国家科学教育与研究研究所）；Bhabha Atomic Research Centre（巴巴原子研究中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本文通过第一性原理计算首次研究BO单层在应变及单/双原子修饰下的光催化水分解活性，发现双原子修饰可显著降低带隙并将光吸收红移至可见光范围，为其制氢应用提供了理论支撑。
2025-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Elusive Dzyaloshinskii-Moriya interaction in Fe$_3$GeTe$_2$ monolayer
利用对称性分析和密度泛函理论计算，我们揭示了Fe $_3$ GeTe $_2$单层膜中Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的本质.我们表明，虽然这样的相互作用可能会导致在短距离上的磁织构的小变形，在长距离Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用有利于沿晶体结构的等效方向的面内Néel自旋螺旋。虽然我们的研究结果表明，所观察到的Néel skyrmions不能解释的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在单层水平，他们建议倾斜的磁性织构应出现在边界的Fe $_3$ GeTe $_2$纳米片或纳米带，最有趣的是，同手性平面磁性织构可以稳定。
2020-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Landau-quantized excitonic absorption and luminescence in a monolayer valley semiconductor
我们研究了单层WSe $_2$在磁场作用下的朗道量子化激子吸收和发光。我们观察到门依赖的量子振荡的亮激子和trions（或激子极化子）以及暗trions和它们的声子副本。我们的研究结果揭示了自旋和谷极化朗道能级（LL）与填充因子$n = +0, +1$在底部导带和$n = -0$ $-6$在顶部价带，包括贝里曲率诱导的$n = \pm0$大质量狄拉克费米子的LL。LL填充产生周期性的激子能量漂移的平台，伴随着激子吸收的宽度和幅度的急剧振荡。这种奇特的激子行为可以通过半经验计算来模拟。实验推导的导带和价带的g因子（g ~ 2.5和g ~ 15）分别超过了单粒子模型的预测值（g = 1.5和5.5）。这种g因子的增强意味着门控单层WSe $_2$中存在强的多体相互作用。朗道量子化、激子效应和多体相互作用之间的复杂相互作用使得单层WSe $_2$成为探索新的关联量子现象的一个有前途的平台。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absorption of Light by Excitons and Trions in Monolayers of Metal Dichalcogenide MoS$_{2}$: Experiments and Theory
测量了金属二硫属化物MoS $_{2}$单分子膜中激子和三电子的吸收光谱和电导率，并与理论模型进行了比较。我们的研究结果表明，Wannier-Mott模型的激子，修改帐户小激子半径和大激子的相对波函数在动量空间中的传播，相空间阻塞由于泡利排斥掺杂材料，和波矢依赖的介电常数，给出的结果与实验吻合得很好。测得的激子光吸收光谱是用来获得实验估计的激子半径落在$7-10Å$范围内，并同意与理论。测得的trion光学吸收光谱被用来获得的trion半径，也同意与理论值。激子和trion半径的测量值对应于结合能，其与从第一性原理计算获得的值非常一致。
2014-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling phase transition in monolayer metal diiodides XI$_{2}$ (X: Fe, Co, and Ni) by carrier doping
应用推广的Bloch定理，通过第一性原理计算，验证了单层金属二碘化物1 T-XI $_{2}$（X：Fe，Co，Ni）的基态（最稳定态）.基态可以是铁磁态、反铁磁态或螺旋态，由原始晶胞中的波矢量指定。虽然Fe I $_{2}$的基态是铁磁性的，但螺旋态成为Co I $_{2}$和Ni I $_{2}$的基态。由于金属二卤化物中的多铁性行为可以通过螺旋结构来保持，我们认为CoI $_{2}$和NiI $_{2}$是最稳定状态下有希望的多铁性材料。当晶格常数增大时，NiI $_{2}$的基态转变为铁磁态，而其它的仍保持其初始的基态.在最后的讨论中，我们揭示了由于铁磁超交换和反铁磁直接交换之间的自旋-自旋竞争，空穴-电子掺杂操纵的相变。这些结果使我们相信，金属二碘化物对未来的自旋电子器件有很多好处。
2021-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhancing infrared extinction and absorption in a monolayer graphene sheet by harvesting the electric dipolar mode of split ring resonators
研究了单层石墨烯片通过图案化开口环谐振器（SRR）在红外波段的消光和吸收增强。结果表明，与磁模和其他高阶模相比，电模对红外消光和吸收的增强作用更强。我们通过增加SRR单元电池设计中的石墨烯面积比来改善SRR石墨烯片的红外消光。随着石墨烯面积比的增加，电偶极模的辐射能力和石墨烯的耗散竞争约50%的最大红外吸收。通过捕获电偶极模来增强石墨烯片的红外消光和吸收的研究结果可能在石墨烯光子学和光电子学的太赫兹和红外检测和调制中具有潜在的应用。
2013-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Stacking up electron-rich and electron-deficient monolayers to achieve extraordinary mid- to far-infrared excitonic absorption: Interlayer excitons in the C3B/C3N bilayer
本研究通过高精度多体微扰理论预测，富电子C3N与缺电子C3B构成的二维II型范德华异质结可产生高亮度、大结合能的低能层间激子，为中远红外/太赫兹波段的室温应用提供理想材料候选。
2022-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Many-body exciton and inter-valley correlations in heavily electron-doped WSe$_2$ monolayers
在单层过渡金属二硫族化物半导体中，当光激发的电子-空穴对（激子）被引入到移动载流子的二维费米海中时，多体关联可以在光谱中表现出来。在低载流子密度下，带正电荷和负电荷的激子（$X^\pm$）的形成被充分记录。然而，在WSe $_2$单分子膜中，在高电子密度下出现额外的吸收共振，通常称为$X^{-\prime}$。它的起源还不清楚。在这里，我们研究了$X^{-\prime}$状态通过极化吸收光谱的静电门控WSe $_2$单分子膜在高磁场到60 T。在$K'$谷中的最低光学活性朗道能级的场诱导填充和排空导致相应光学吸收的重复猝灭。然而，令人惊讶的是，这些猝灭伴随着吸收的变化，在$K'$和$K$谷，这是未被占用的更高的躺朗道水平。这些结果在单粒子图像中是不一致的，并且证明了$X^{-\prime}$准粒子态的多体性质和谷间关联。
2022-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Spirals in Surface Alloys on Ru(0001): A First-principles Study
用从头算密度泛函理论计算了FeAu $_2$ /Ru（0001）和MnAu $_2$ /Ru（0001）表面合金体系的磁基态.对于这两个系统，我们发现，最低能量的磁配置对应于左旋转的自旋螺旋，其中的旋转方向是由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。这些螺旋的能量比铁磁结构低3-4 meV/nm $^2$。我们还发现，FeAu $_2$ /Ru（0001）具有显着高的磁各向异性能，1毫电子伏的数量级每个铁原子。通过与相应的独立合金单层的比较，我们发现，Ru衬底的存在下起着重要的作用，在确定表面合金系统的磁性能。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Highly in-plane anisotropic optical properties of fullerene monolayers
本征各向异性光学材料和富勒烯自组装二维光学材料在基础科学和应用领域都引起了广泛的兴趣。单层（ML）富勒烯的合成使得这两个特征的组合似乎是合理的。本文采用第一性原理计算，系统地研究了准六方相（qHP）和准四方相（qTP）ML富勒烯的电子结构和光学性质。计算结果表明，qHP ML是一种各向异性光吸收较小的半导体，这与最近的实验测量结果一致。然而，qTP ML的结果表明，它是一种具有高度面内各向异性吸收的半金属。二色性比，即$x$ -和$y$ -偏振光$α$ $_x$ $_x$ / $α$ $_y$ $_y$的吸收比，在0.29 eV的光子能量下约为12.当光子能量在0.7和1.4 eV之间时，这种各向异性更加明显，其中$α$ $_x$ $_x$几乎变为零，而$α$ $_y$ $_y$大两个数量级以上。这表明qTP ML作为长期追求的无损金属的候选者和原子级薄偏振器的潜在材料。我们希望这将刺激在qTP ML和其他富勒烯组装的2D材料的研究进一步的实验努力。
2022-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Obstruction-Driven Parity Inversion for Enhanced Optical Absorption in Hexagonal Transition Metal Dichalcogenides
该研究针对单层六方过渡金属二硫化物偶极禁戒d-d跃迁却有显著光学吸收的问题，揭示阻塞驱动能带反转的宇称反转机制，为调控光学性质，衔接拓扑与光物质相互作用。
2025-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Tunable terahertz coherent perfect absorption in a monolayer graphene
相干完全吸收体（CPA）被认为是激光的时间反演对应体：一个含有损耗介质而不是增益介质的谐振腔可以完全吸收相干光场。在这里，我们利用单层石墨烯以非共振方式实现CPA。研究发现，在悬浮单层石墨烯的太赫兹波段存在准CPA点，在准CPA频率下，通过两束入射光之间的适当相位调制，可以实现CPA。发现石墨烯基CPA具有宽带角选择性：对于正交的$s$和$p$偏振，CPA点在斜入射时分裂成两个频带，并且这两个频带覆盖从零频率开始的宽频率范围。此外，相干吸收可以通过改变栅极控制的费米能量来基本上调谐。非共振石墨烯片CPA的研究结果可以推广到太赫兹/红外探测和二维光电材料的信号处理的潜在应用。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological spin textures in an antiferromagnetic monolayer
University of Hamburg（汉堡大学）；University of Kiel（基尔大学）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尼克先进材料研究所）
本研究通过自旋极化扫描隧道显微镜在反铁磁单层中观察到拓扑自旋结构，并通过计算和模拟揭示其稳定机制及调控方法。
2026-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Optical absorption in disordered monolayer molybdenum disulfide
我们探讨了硫空位和电子相互作用对单层MoS $_2$光学性质的综合影响。首先，我们提出了一个广义的安德森-哈伯德哈密顿，占随机分布的硫空位和材料内的介电屏蔽的存在。其次，我们从基于密度泛函理论和格林函数和屏蔽库仑（GW）方法的第一性原理计算参数化这个能量相关的哈密顿量。第三，我们应用基于第一性原理的多体典型介质方法确定单粒子电子结构。第四，我们求解Bethe-Salpeter方程以获得电荷磁化率$χ$，其虚部与吸光度$\mathcal{A}$相关。我们的研究结果表明，空位浓度的增加会导致在带隙内的连续带和激子态的吸收减少。我们还观察到增加的吸收低于带隙阈值，并提出了一个表达式，它描述了Lifshitz尾巴，在很好的定性与我们的数值计算。后者增加了在$1.0$ -- $2.5$--中的吸收，eV使得缺陷工程对于太阳能电池应用具有潜在的意义。
2018-05-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Peculiarities of optical absorption spectra of NdFe$_3$(BO$_3$)$_4$ crystal in magnetically ordered state and at the transition to spiral magnetic phase
本文结合实验与理论研究NdFe$_3$(BO$_3$)$_4$在6–32 K的光吸收谱，揭示σ与π偏振谱线强度的不同温度行为，并以含Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的模型解释螺旋磁相转变效应。
2025-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Strain induced magnetic phase transitions in Fe3GeTe2 monolayer
Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；Government Degree College Bilaspur（比拉斯布尔政府学位学院）；HUN-REN-BME Condensed Matter Research Group, Budapest University of Technology and Economics（匈牙利研究与创新网络-布达佩斯技术与经济大学凝聚态研究组）；Universidad de Oviedo（奥维耶多大学）；Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, Universidad de Oviedo -CSIC（奥维耶多大学-西班牙国家科学研究委员会纳米材料与纳米技术研究中心）
结合第一性原理和自旋动力学模拟，研究Fe3GeTe2单层中晶格常数对磁性的影响，发现压缩应变增强反铁磁耦合，导致从铁磁到锥形自旋螺旋态的转变，并揭示了多种磁相随晶格和温度的变化。
2026-06-23 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
Strain effects on electronic and optic properties of monolayer C$_2$N holey two-dimensional crystals
最近合成了一种新的二维材料，C $_2$ N多孔2D（C $_2$ N- $h$ 2D）晶体。本文通过第一性原理计算研究了应变对这种新材料性能的影响。我们表明，该材料是相当软的一个小的刚度常数，可以承受大的应变$\geq 12\%$。它仍然是一个直接带隙半导体应变和带隙大小可以在很宽的范围内调整为1 eV。有趣的是，对于双轴应变，在接近8%应变的价带最大值处发生带交叉效应，导致空穴有效质量的急剧增加.强的光吸收可以通过应变调谐来实现，其中吸收系数$\sim10^6$ cm $^{-1}$覆盖宽光谱。我们的研究结果表明，应变工程C $_2$ N- $h$ 2D在电子和光电子器件应用的巨大潜力。
2015-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, magnetic and optical properties of MnPX$_3$ (X = S, Se) monolayers with and without chalcogen defects: A first-principle study
基于密度泛函理论（DFT），我们对二维过渡金属磷三硫属化合物MnPX $_3$（X=S和Se）的电子结构、磁性状态和光学性质进行了第一性原理研究。计算得到的MnPX $_3$单分子膜的层间裂解能表明了从体相剥离的能量可能性，具有良好的动力学稳定性，证实了声子谱中没有虚贡献。MnPX $_3$单分子膜都是Néel反铁磁（AFM）半导体，具有落入可见光谱的直接带隙。磁相互作用参数的海森堡模型内提取的AFM状态的起源进行调查。三个面内磁交换参数对Mn离子的AFM构型起着重要作用。通过蒙特卡罗模拟估计Néel温度（$T_\mathrm{N}$），分别获得2D MnPS $_3$和MnPSe $_3$的$103$ \，K和$80$ \，K的理论$T_\mathrm{N}$。在高自旋态下，Mn离子呈蜂窝状排列，自旋简并能带结构呈现谷极化，并考虑自旋轨道耦合（SOC），研究了不同双轴平面应变下Mn离子的自旋简并能带结构.二维MnPX $_3$单分子膜表现出优异的光学性能，并详细讨论了其吸收光谱，寻找其跃迁机制。在MnPX $_3$单层膜中引入了不同数量和构型的硫属元素空位，发现空位的几何结构对MnPX $_3$单层膜的电子结构有很大的影响，从而导致缺陷MnPX体系的磁状态和吸收光谱不同.
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Dark exciton signatures in the infrared transient absorption of MoS$_2$ monolayer
Soochow University（苏州大学）；Suzhou City University（苏州城市大学）
本研究开发基于GW+BSE的从头算方案，利用调谐至激子-激子跃迁范围的瞬态吸收实验，检测MoS₂单层的暗激子并揭示其光谱特征，为暗激子表征提供了有效方法。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-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
Spin-Spiral Enhancement of Ultrafast Light-Polarization-Robust Magnetization
Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Department of Physics, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）
本文通过对称性约束规则和实时含时密度泛函理论计算，揭示了自旋螺旋磁体中光偏振鲁棒磁化的机制，并发现激光激发可诱导自旋螺旋单层NiI₂中的实空间退磁、旋转和振荡。
2026-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-induced antiferromagnetism of an Fe monolayer on the Ir(001) surface
我们对铱的面心立方（001）表面上的铁单分子层的结构和磁稳定性进行了详细的从头计算研究。Fe-单层有很强的倾向，以反铁磁真正放松的几何形状。相反，非弛豫的Fe/Ir（001）样品具有铁磁基态。因此，通过减少Fe-Ir层间距来稳定反铁磁性，这与最近实验观察到的Fe/W（001）系统的反铁磁性形成鲜明对比，该系统也存在于理想的体截短的非弛豫几何结构中。计算的Fe/Ir（001）层弛豫与最近的LEED实验数据相当吻合。目前的研究中心周围的Fe-overlayer的Fe原子之间的对交换相互作用的Fe/Ir层间距离的函数，这使得详细了解的Fe/Ir（001）覆盖层的反铁磁性的评价。此外，我们的计算表明，真正的基态的性质可能是更复杂的，并显示一个自旋螺旋状，而不是一个c（2 × 2）-反铁磁秩序。最后，铁单层的Ir（001）表面的磁稳定性进行了比较，密切相关的Fe/Rh（001）系统。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Sensitive Extinction Measurements of Optically Active Defects in Monolayer MoS$_2$
我们利用腔增强消光光谱直接量化的氦离子轰击所产生的缺陷在MoS $_2$的光吸收。我们实现了特定缺陷模式的高光谱成像，其检测限低于0.01%消光，对应于低于$10^{11}$ cm $^{-2}$的可检测缺陷密度。相应的光谱揭示了一个宽的子带隙吸收，与理论预测有关的硫空位束缚激子在MoS $_2$。我们的研究结果突出了腔增强消光光谱作为检测具有弱吸收的纳米级薄膜中的光学跃迁的有效手段，适用于广泛的材料。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin crossover self-assembled monolayer of a Co(II) terpyridine derivative functionalized with carboxylic acid groups
从钴（II）双（4-（4-羧基苯基）-2，2：6，2-三联吡啶）的高氯酸盐开始，通过化学吸附从活性自旋交叉（SCO）络合物溶液中直接自组装沉积单层膜。MALDI-TOF MS、拉曼光谱和X射线光电子能谱学（XPS）证实了通过羧酸基团接枝到Ag表面的SCO分子的完整单层的存在。三种不同的光谱技术（拉曼，XPS和X射线吸收光谱，XAS）证明了这种单层分子的热自旋跃迁。据我们所知，这是活性SCO组件与通过湿化学获得的表面直接接触的第一个例子。
2022-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Switching between Skyrmions and Yoshimori Spin Spirals via Li Absorption in Janus Magnets
本研究通过第一性原理和自旋动力学模拟，发现锂在Janus CrTeSe不同表面吸附可切换斯格明子与吉森森自旋螺旋，为二维磁体手性态可逆调控提供新策略。
2025-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic phase stability of monolayers: Fe on Ta(x)W(1-x) (001) random alloy as a case study
本文提出了一种新的方法来研究磁性薄膜的磁相稳定性。在绝热近似的框架下估计了覆盖层中磁性原子间的交换积分，并利用交换积分构造了有效的经典二维海森堡哈密顿量.它的稳定性，然后研究相对于大量的共线和非共线的磁性安排，其中包括，作为特殊情况下，不仅铁磁和各种反铁磁配置，但也可能不相称的自旋螺旋结构。这使我们能够调查更广泛的一类系统比传统的总能量搜索的基础上，主观选择的配置。作为一个案例研究，我们考虑的Fe单分子层的随机bcc-Ta（x）W（1-x）（001）表面，这是最近研究的常规方法。我们发现Fe单分子膜的基态从Ta表面的铁磁体到W表面的c（2 × 2）反铁磁体的交叉，在Ta含量为20%左右时，可能存在无公度的磁位形。
2010-01-28 cond-mat.mtrl-sci
In situ soft x-ray absorption spectroscopic study of Fe/MgO interfaces
用软X射线吸收光谱原位研究了铁在MgO表面沉积过程中铁与MgO之间的界面反应。高灵敏度的技术，它是能够检测甚至一个子单层的一个给定的阶段，结合原位测量作为铁层厚度的函数，允许一个定量估计的界面相。两种不同的衬底，即MgO（001）单晶，和多晶MgO薄膜在Si衬底上已被用来阐明的作用，MgO表面的状态在控制界面结构。结果表明，在Fe和MgO膜的界面处，形成了两层左右的Fe_3O_4单层膜。Fe3O4是具有最高生成热的铁的氧化物，该反应似乎是由热力学控制的。另一方面，在与MgO（001）表面的界面上，生成FeO，表明反应受到氧原子可用性的限制。由于大块铁磁铁层的邻近效应，FeO层的磁行为得到显着修改。
2018-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor channel mediated photodoping in h-BN encapsulated monolayer MoSe2 phototransistors
在光激励二维光电晶体管中，电荷输运常常受到光掺杂效应的影响。最近，表明这种效应对于石墨烯/h-BN异质结构特别强和持久，并且它们可以用于可控地调节石墨烯的电荷中性点。在这项工作中，我们研究如何这种技术可以扩展到h BN封装的单层MoSe_2光电晶体管在室温下。通过将样品暴露于785 nm激光激发，我们可以可控地增加MoSe_2沟道的电荷载流子密度Δn { \approx } 4.45 { \times } 10^{12} cm^{-2}，相当于施加60 V的背栅电压。我们还评估了不同照明波长下的光掺杂效率，发现它与MoSe_2层的光吸收有很强的相关性，并且在与A激子吸收共振时激发最大。这表明光掺杂过程涉及MoSe_2沟道的光吸收，与之前描述的石墨烯/h-BN异质结的机制相反。
2019-03-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Langmuir-Blodgett Monolayers of Cationic Dyes in the Presence and Absence of Clay Mineral Layers: N,N'-Dioctadecyl Thiacyanine, Octadecyl Rhodamine B and Laponite
用表面压-面积等温线、紫外-可见光谱和荧光光谱研究了N，N '-双十八烷基硫菁高氯酸盐（NK）和十八烷基罗丹明B氯化物（RhB_（18））及其混合物在粘土矿物层存在和不存在下的LB膜。NK，RhB 18及其混合物的等温线是液体膨胀态行为的特征，两种阳离子染料之间具有排斥作用。在锂皂石的存在下，等温线显示液体膨胀和凝聚态行为。在合成锂皂石分散体和单层中，NK具有强烈的聚集倾向，形成H-和J-聚集体。膜中单体的吸收和荧光最大值在435 nm和480 nm处; H-二聚体在410 nm附近具有最大吸收，并且不发荧光。J-二聚体存在于所有的膜中，在461 nm处具有最大吸收，在463 nm处具有荧光。RhB 18主要以单体形式存在于LB膜中，其最大吸收波长为576 nm，荧光波长为595 nm。荧光共振能量转移从NK到RhB 18已被观察到在粘土分散体和在电影中有和没有锂皂石。在90 mol% NK + 10 mol% RhB 18的复合膜中，NK/RhB 18荧光能量转移的最佳条件为：90 mol% NK + 10 mol% RhB 18。
2011-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of boron and phosphorus codoping on the electronic and optical properties of graphitic carbon nitride monolayers: First-principle simulations
采用密度泛函方法研究了硼（B）和磷（P）共掺杂对石墨碳氮化物（g-C $_3$ N $_4$或GCN）单层膜的电子和光学性质的影响。能带结构表明，将B和P掺入GCN的六方晶格中将能带隙从原始GCN的$3.1$降低到$1.9$ eV，从而将光吸收向可见光区域延伸。此外，在计算吸收光谱和介电函数的基础上，发现共掺杂体系在可见光区的吸收强度得到了提高，并出现了更多的电子跃迁，即$π^*$电子跃迁，这些电子跃迁在原始的GCN中发生并被禁止.这些转变可以归因于掺杂时的电荷再分布，这是由电子密度和Mulliken电荷分布证实的畸变的可配置B/P共掺杂GCN引起的。因此，B/P共掺杂的GCN有望成为一个吉祥的候选人，被用作光电化学水裂解反应，导致高效的太阳能H $_2$生产的一个有前途的光电极。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic evidence of spin-driven multiferroicity and topological spin textures in monolayer NiI2
Fudan University（复旦大学）；Tsinghua University（清华大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究与创新中心）
研究通过矢量自旋极化扫描隧道显微镜揭示单层NiI2中自旋驱动多铁性及拓扑自旋纹理，发现自旋螺旋态与电荷调制，并通过自旋模型验证结果。
2026-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fluorescence-Detected Circular Dichroism of a Chiral Molecular Monolayer with Dielectric Metasurfaces
分子圆二色性的强增强有可能实现有效的不对称光解，这是一种传统上受到产率不足和低对映体过量阻碍的手性分离方法。在这里，我们实验研究如何预测增强共振硅纳米盘附近的光学手性密度提高圆二色性。我们使用荧光检测的圆二色光谱间接测量圆偏振光的差分吸收功能化的硅纳米盘阵列的单层的光学活性分子。重要的是，分子和纳米盘天线具有光谱一致的共振，我们的荧光技术使我们能够从分子中去卷积吸收纳米盘。我们发现，增强的荧光检测圆二色性信号依赖于纳米光子共振与模拟差分吸收和光手性密度的良好协议，而没有信号被检测到吸附在无特征的硅表面上的分子。这些结果验证了纳米光子平台用于具有较低能量要求的不对称光解的潜力
2020-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Optical properties of monolayer, multilayer, and bulk BiI$_3$ studied using time-dependent density functional theory
我们研究了单层和层状BiI $_3$的光学性质，发现激子只存在于单层晶体中。我们用含时密度泛函理论计算了介电函数的能谱。BiI $_3$块状晶体是一种原子层状半导体，其带隙对应于可见光的频率。对块体晶体的数值计算结果与实验结果一致，且不依赖于除单层外的层数。我们揭示了激子出现在与带间激发在单层晶体的共振峰以下。这种独特的光学性质可以在光吸收或微分反射光谱中直接观察到，并将单层晶体与堆叠的BiI $_3$区分开来。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dark trions govern the temperature-dependent optical absorption and emission of doped atomically thin semiconductors
我们在hBN封装的WSe $_2$、WS $_2$、MoSe $_2$和MoS $_2$单层中根据温度进行trions的吸收和光致发光光谱。考虑到明亮和黑暗trions的费米-狄拉克分布，W-和Mo-基材料的不同趋势被很好地再现。在WSe $_2$和WS $_2$中发现了一个暗的三重子，$\rm{X_D^-}$ 19 meV $\textit{below}$是最低亮的三重子，$\rm{X}_1^-$.在MoSe $_2$中，$\rm{X_D^-}$位于6 meV $\textit{above}$ $\rm{X}_1^-$处，而在MoS $_2$中，$\rm{X_D^-}$和$\rm{X}_1^-$几乎重合.我们的结果与GW-BSE $\textit{ab-initio}$的计算结果一致，并定量地解释了掺杂单分子膜的光学响应随温度的变化。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interband absorption in single layer hexagonal boron nitride
单层六方氮化硼（h-BN），俗称“白色石墨烯”，是一种很有前途的深紫外光电子器件宽带隙半导体材料。本文采用紧束缚哈密顿量计算了单层六方氮化硼的光吸收。与石墨烯相比，发现吸收是光子能量的单调递减函数，其中吸收系数与光子能量无关，并且其特征在于有效精细结构常数。
2011-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry, distorted bandstructure, and spin-orbit coupling of (group-III) metal-monochalcogenide monolayers
（第三族）金属单硫族化合物单层膜的电子结构表现出许多不寻常的功能。有些，如异常扭曲的上价带色散，我们描述为“火山口”，主要是纯粹的轨道相互作用的结果。其他的，包括自旋分裂和波函数自旋混合，则是由自旋轨道耦合直接驱动的。我们采用基本群论来解释这些属性的起源，并使用紧束缚模型来计算的现象，如带边载流子的有效g-因子，光吸收光谱，传导电子自旋取向，和弛豫诱导的上价带人口反转和自旋极化机制。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic fluctuations and spin-spirals in single-layer FeSe
采用第一性原理自旋螺旋理论研究了单层FeSe薄膜的磁性。虽然（pi，pi）共线反铁磁（CL-AFM）模式的能量最低，自旋波能量E（q）-表现出内在的非海森堡行为-被发现是非常非常平坦的一个大区域的二维布里渊区中心的棋盘式反铁磁（CB-AFM）q=0的配置，从而引起一个尖锐的峰值自旋态密度。考虑到顺磁状态作为自旋螺旋状态的非相干平均，我们发现费米能级周围产生的电子带态非常类似于CB-AFM配置的带-而不是CL-AFM的带-从而提供了角度分辨光电子能谱观测的自然解释。SrTiO 3（001）衬底的存在，无论有没有界面氧空位，被发现减少CB-AFM和CL-AFM状态之间的能量差，从而增强CB-AFM类波动。
2017-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Out-of-plane nesting driven spin spiral in ultrathin Fe/Cu(001) films
在面心立方Cu（001）衬底上外延的Fe 2 O3薄膜表现出自旋螺旋（SS），与体心立方Fe的铁磁性相反。利用软X射线动量分辨光电子能谱研究了8种Fe/Cu（001）单层膜中SS的面内和面外费米面（FS）。我们发现，SS起源于嵌套区域局限于平面外的FS，这是大大修改相比，平面内的FS。从连续区域的精确倒易空间图中，我们获得了沿c轴的1.5 ± 0.5%的相关实空间压缩应变。自相关分析量化了无公度有序向量q=（2 pi/a）（0，0，~0.86），有利于SS，与磁光克尔效应实验一致。结果揭示了平面内和平面外FS映射的重要性。
2009-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Chiral Porphyrin Monolayers on Ferromagnetic Thin Films: Ultrafast Spectroscopy of Hybrid Interfaces
Faculty of Chemistry, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学化学系）；Center for Advanced Technologies, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学先进技术中心）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics and Materials Research（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心离子束物理与材料研究所）；Faculty of Physics and Astronomy, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学物理与天文学系）
研究铁磁多层结构对含血红素染料的分子动态的影响，发现表面吸附缩短激发态寿命，但未观察到长寿命电荷转移产物。
2026-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
