Directed light emission from monolayers on 2D materials via optical interferences
本文通过角分辨光谱和转移矩阵模拟，证明hBN衬底厚度决定其上方分子单层的光反射与发射方向，揭示了光学干涉机制，为通过衬底调控二维材料定向发光提供了依据。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric screening at TMD:hBN interfaces: Monolayer-to-bulk transition, local-field effect, and spatial dependence
本研究采用第一性原理介电嵌入GW方法，系统研究hBN衬底对不同TMDs的介电屏蔽效应的厚度依赖、局域场效应与空间依赖性，为能带结构工程提供定量依据。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Plasma-enhanced atomic layer deposition of Al$_2$O$_3$ on graphene using monolayer hBN as interfacial layer
在石墨烯上沉积介电材料是释放石墨烯在电子应用中潜力的瓶颈之一。在本文中，我们展示了等离子体增强原子层沉积的10 nm薄的高品质的Al $_2$ O $_3$石墨烯使用单层的hBN作为保护层。进行拉曼光谱以分析由等离子体沉积引起的石墨烯晶格的可能的结构变化。结果表明，hBN单层结合优化的沉积工艺可以有效地保护石墨烯免受损伤，而在没有hBN层的情况下观察到显著的损伤。双栅极石墨烯场效应器件的电特性证实了石墨烯在Al $_2$ O $_3$的等离子体沉积期间没有降解。对于高达8 MV/cm的绝缘体上的电场，泄漏电流密度始终低于1 nA/mm，并且不可逆击穿发生在上面。这样的击穿电场对于Al $_2$ O $_3$是典型的，并且可以被看作是高质量介电膜的指标。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantum emitter formation in carbon-doped monolayer hexagonal boron nitride
六方氮化硼（hBN）中的单光子发射体（SPE）是量子光产生的有希望的候选者。尽管如此，将hBN SPE的形成控制到单层极限的技术还有待证明。最近的实验和理论研究表明，hBN中可见波长的单光子发射体来源于碳相关的缺陷。在这里，我们展示了一个简单的策略，通过调节表面碳浓度的化学气相沉积生长单层hBN过程中控制SPE的创建。通过在hBN生长期间增加表面碳浓度，我们观察到碳掺杂水平对于B-C键增加了2.4倍，对于N-C键增加了1.6倍。对于相同的样品，我们观察到SPE密度从0.13增加到0.30发射体/μ m2。我们的简单方法首次在单层样品中可靠地产生hBN SPE，为先进的2D量子态工程打开了大门。
2021-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controlling the Atomic Reconstruction in Twisted MoSe$_2$/WSe$_2$ with a Monolayer hBN Spacer
Walter Schottky Institute and Physics Department, TU Munich（慕尼黑工业大学瓦尔特·肖特基研究所与物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院材料科学与工程系）；MIT.nano, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院MIT.nano）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（国家材料研究所电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国家材料研究所材料纳米架构研究中心）
本研究利用单层或双层hBN间隔层抑制扭转MoSe₂/WSe₂异质双层的原子重构，提升结构均匀性，为相关光电及多体现象研究提供了有效方案。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$WSe_2$ Monolayers Grown by Molecular Beam Epitaxy on hBN
Institute of Experimental Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院实验物理研究所）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国家材料科学研究所材料纳米构造研究中心）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（国家材料科学研究所电子与光学材料研究中心）
通过分子束外延在六方氮化硼上生长高质量WSe₂单层，提升其光学性能和可重复性。
2025-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and characterization of boron-terminated tetravacancies in monolayer hBN using STEM, EELS and electron ptychography
本研究利用高剂量率STEM电子辐照在单层hBN中精确制造硼终止的四空位，并结合像差校正STEM、EELS和电子叠层衍射对其边缘终止、结构弛豫及键合效应进行了原子级表征。
2025-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Adhesion and Reconstruction of Graphene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures: A Quantum Monte Carlo Study
本研究通过量子蒙特卡洛方法精确计算石墨烯/六方氮化硼异质结构的层间粘附势，结合弹性理论确定弛豫结构，发现交替堆叠可形成具有独特电子结构的新型稳定三维晶体。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-resolved Visible Optical Spectra and Electronic Characteristics of Defect-mediated Hexagonal Boron Nitride Monolayer
缺陷介导的六方氮化硼（hBN）超晶胞具有可见光谱和电子特性。hBN超晶胞中的缺陷包括原子空位、反位、反位空位以及外来原子对硼或氮的取代。具有VB、CB和NB-VN的hBN超晶胞具有跨费米能级的高电子态密度，这表明高导电电子特性。含原子空位、反位空位、杂质原子取代硼或氮等缺陷的hBN具有明显的自旋分辨光学和电子学特性，而含硼和氮反位缺陷的hBN不具有自旋分辨光学特性。带正电荷缺陷的hBN在较长的光谱区域具有主导的光学和电子特性。
2019-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Conserving Resonant Tunneling in Twist-Controlled WSe2-hBN-WSe2 Heterostructures
我们研究异质结构的层间隧穿由两个钨二硒化物（WSe 2）单层与控制旋转对齐，并分开的六方氮化硼。在两个WSe 2单层旋转排列的样品中，我们观察到共振隧穿，表现为在零层间偏压附近的大电导和负微分电阻，这源于能量和动量守恒隧穿。由于自旋-轨道耦合导致耦合的自旋-谷自由度，两个WSe 2单层之间的扭曲允许我们探测隧穿中自旋-谷自由度的守恒。在异质结构中，两个WSe 2单层具有180°的相对扭曲，使得一层的布里渊区与相对层的时间反演布里渊区对齐，层之间的共振隧穿被抑制。这些研究结果提供的证据表明，除了动量，自旋谷自由度也保存在垂直运输。
2018-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of dielectric environment on the brightening of neutral and charged dark excitons in WSe$_2$ monolayer
半导体过渡金属二硫属化物的原子薄单层（ML）的介电环境影响ML中的电子带隙和激子结合能两者。我们研究了WSe $_2$ ML中中性和带电暗激子发射的面内磁场增亮效应。研究了三种介质环境中的单层膜，特别是六方氮化硼（hBN）薄片中的多层膜、沉积在hBN层上的多层膜以及镶嵌在hBN薄片和SiO $_2$ /Si衬底之间的多层膜。我们观察到中性和带电暗激子的增亮率依赖于介质环境，这可能与ML中载流子浓度水平的变化有关。此外，周围的介质，其特征在于由不同的介电常数，弱影响的相对能量的中性和带电的暗激子在参考明亮的。
2022-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectricity in monolayer hexagonal boron nitride
University of Manchester（曼彻斯特大学）；Imdea Nanociencia（Imdea纳米科学研究所）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid（马德里材料科学研究所）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Chongqing 2D Materials Institute（重庆二维材料研究院）
本研究通过静电力显微镜实验证实了单层六方氮化硼的压电性，并发现双层及块体材料中无此效应，为新型机电和可拉伸光电器件提供了候选材料。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Placement-driven reversal of preferred spin alignment in monolayer hBN vacancy pairs
Rose-Hulman Institute of Technology（罗斯-赫尔曼理工学院）
本研究通过密度泛函理论揭示，在单层六方氮化硼中，空位对的原子尺度位置可反转其自旋排列偏好，为调控耦合自旋中心提供微观基础。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
First-principles derived force field for h-BN monolayer nanostructures: Applications to sheets, nanotubes and nanotori
本文通过第一性原理自下而上构建了hBN单层经验力场，用于高效模拟其面内与面外力学性质，并推广至纳米管和纳米环的弹性分析。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Donors, Acceptors, and a Bit of Aromatics: Electronic Interactions of Molecular Adsorbates on hBN and MoS$_2$ Monolayers
为下一代光电应用设计低维有机-无机界面需要深入了解这些系统中电子相互作用的微观机制。在这项工作中，我们提出了一个第一性原理研究的基础上密度泛函理论检查的结构，能量和电子性质的五个分子供体和受体吸附在独立的六方氮化硼（hBN）和二硫化钼（MoS $_2$）单分子膜。所有考虑的异质结构是稳定的，由于分散相互作用的关键贡献，这是最大化的物理吸附的分子在两个基板上的整体平面排列。混合系统的水平对齐取决于组成部分的特征。在hBN上，I型和II型异质结构都可以形成，这取决于前线轨道相对于真空能级的相对能量。另一方面，所有基于MoS $_2$的混合系统都表现出II型能级排列，分子前沿轨道位于半导体的能隙之间。杂化材料的电子结构进一步由界面偶极矩的形成以及有机和无机组分之间的波函数杂化决定。这些结果为设计具有光电子学特性的新型低维杂化材料提供了重要依据。
2022-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Full Crystallographic Imaging of Hexagonal Boron Nitride Monolayers with Phonon-Enhanced Sum-Frequency Microscopy
本研究提出相位分辨和频显微镜，利用声子增强实现hBN单层快速成像，并揭示其晶体取向与氮终止锯齿边缘，为范德华材料表征提供超灵敏工具。
2025-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Towards the growth of single-crystal boron nitride monolayer on Cu
原子层状六方氮化硼（hBN）具有良好的稳定性、平坦的表面和大的禁带宽度，是最好的二维绝缘体，在电子学、光电子学和光电子学等领域具有广阔的应用前景。生长高质量大hBN单晶的能力是这些应用的核心，但迄今为止，单晶2D BN的尺寸还不到一毫米。本文报道了在低对称性Cu（110）“邻位面”上首次外延生长10 × 10 cm ~ 2 hBN单晶单层。的生长动力学，单向对齐和无缝拼接的hBN域明确说明使用厘米到原子尺度的表征技术。这项工作的发现有望显著推动基于2D材料的器件的大规模应用，并为广泛的非中心对称2D材料的外延生长铺平道路。
2018-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Proton transport through one atom thick crystals
石墨烯对所有气体和液体都是不可渗透的，即使是像氢这样小的原子，预计也不会在数十亿年内穿透石墨烯的密集电子云。在这里，我们表明，石墨烯和六方氮化硼（hBN）的单层是出乎意料的热质子，氢离子在环境条件下的渗透。作为参考，对于二硫化钼单层、双层石墨烯或多层hBN，没有检测到质子传输。在室温下，单层hBN表现出最高的质子传导率，活化能约为0.3 eV，但石墨烯在升高的温度下成为更好的导体，估计其对质子流的电阻率在250 ℃以上降至10^-3欧姆/平方厘米以下。通过用催化纳米颗粒修饰单层膜可以进一步降低质子势垒。这些原子级薄的质子导体可能对许多基于氢的技术感兴趣。
2014-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale electronic transparency of wafer-scale hexagonal boron nitride
单层hBN作为异质结构中潜在的弱相互作用的2D绝缘层引起了人们的兴趣。最近，在Cu（111）上的晶片级hBN生长已经被证明用于半导体芯片制造工艺和晶体管作用。对于所有这些应用，在下面的电子活性层上的扰动是关键的。例如，虽然Cu（111）上的hBN已被证明可以保持Cu（111）表面态2D电子气，但以前不知道这在样品上如何变化以及它如何受到局部电子散射的影响。在这里，我们证明了Cu（111）表面状态下的晶圆级hBN是稳健均匀的能量和光谱重量超过纳米长度尺度和原子台阶。我们将其与BN原子和Cu表面之间相互作用相关的基准光谱特征进行了对比，该特征随hBN/Cu（111）样品的莫尔图案而变化，并取决于原子注册。这项工作表明，脆弱的2D电子系统和界面态在很大程度上不受hBN由于与衬底的原子级相互作用而产生的局部变化的影响，从而为hBN单层下方的低能电子结构提供了一个非常透明的窗口。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron and hole doping of monolayer WSe2 induced by twisted ferroelectric hexagonal boron nitride
本研究发现折叠扭转 hBN 的铁电极化可在相邻单层 WSe2 中诱导局部 n/p 型掺杂，并以 WSe2 作为光学探针实现掺杂类型与密度的界面位置调控。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Ga$_2$O$_3$ glass: a large scale passivation and protection material for monolayer WS$_2$
原子薄的过渡金属二硫属化物晶体（TMDC）具有非凡的光学性质，使其在未来的光电应用中具有吸引力。将TMDC集成到实际的全电介质异质结构中取决于钝化和保护它们免受大规模必要制造步骤的能力。尽管其有限的可扩展性，但在六方氮化硼（hBN）中封装TMDC目前没有可行的替代方案来实现最终器件的高性能。在这里，我们表明，新的，镓$_2$ O $_3$玻璃是一种理想的厘米级涂层材料，提高了光学性能的单层，并保护他们免受进一步的材料沉积。特别地，在室温下，商业级WS $_2$单层的Ga $_2$ O $_3$封端在可扩展性和光学性能方面优于hBN。这些性质使得Ga $_2$ O $_3$非常适合于功能异质结构中单层TMDC的大规模钝化和保护。
2020-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré exciton polaron engineering via twisted hBN
本研究利用扭曲六方氮化硼（thBN）的莫尔超晶格近邻印刻单层MoSe₂，实现387±52meV的电势调制，观察到激子极化子形成，为二维材料光电子、谷电子应用提供调控平台。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Intrinsic Lifetime of Higher Excitonic States in Tungsten Diselenide Monolayers
原子薄的过渡金属二硫属化物中减少的介电屏蔽允许即使在室温下也在光谱中研究类氢系列的更高激子态。激子峰的宽度提供了关于限制这些准粒子的寿命的辐射衰减和声子辅助散射通道的信息。虽然线宽的研究，到目前为止，已被限制到激子基态，封装与hBN最近能够定量测量激发激子共振的加宽。在这里，我们提出了一个联合的实验理论研究相结合的微观计算与光谱测量的内在线宽和寿命的hBN封装的WSe $_2$单层的更高的激子状态。令人惊讶的是，尽管散射通道的数量增加，我们发现在理论和实验中，更高的激子态的线宽是相似的，甚至更小的相比，基态。我们的微观计算归因于这种行为的激子-声子散射效率降低较高的激子由于空间扩展的轨道功能。
2019-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic Engineering of Triangular Nanopores in Monolayer hBN: A Decoupled Seeding and Growth Approach
本研究针对二维纳米孔难以兼顾高精度与高产量的制备难题，提出解耦成核与生长法，可在单层hBN上可控制备尺寸均匀的三角形纳米孔，还提供热退火生长路线以适配大面积制备，助力下一代膜器件发展。
2024-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical spectroscopy of excited exciton states in MoS2 monolayers in van der Waals heterostructures
MoS 2单分子膜的光学性质主要由激子，但对于直接剥离到SiO2衬底上的单分子膜中的光谱宽的光学跃迁，激发激子状态的详细信息是不可访问的。六方氮化硼（hBN）的封装可以接近均匀的激子线宽，但范德华异质结构中的干扰使得直接比较具有不同振子强度的光谱中的跃迁更具挑战性。在这里，我们揭示了反射率和光致发光激发光谱中的A-激子的激发态在封装在hBN层的校准厚度的二硫化钼单层的存在下，允许外推激子结合能约220毫电子伏。我们从理论上再现的能量分离和振子强度测量的反射率相结合的激子共振计算的屏蔽二维库仑势与转移矩阵计算的范德华结构的反射率。我们的分析表明，与理想的二维氢模型相比，屏蔽库仑势的激子振子强度与主量子数的演变非常不同。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton tuning in monolayer WSe$_2$ via substrate induced electron doping
我们报道了通过衬底诱导的非简并掺杂在WSe $_2$单分子膜中进行大激子调谐。我们观察到一个红移为$\sim$ 62毫电子伏的$A$激子连同1-2个数量级的光致发光（PL）淬灭时，单层WSe $_2$被带到与高度取向的热解石墨（HOPG）相比，如hBN和SiO $_2$的介电基板。作为从HOPG掺杂到WSe $_2$的证据，观察到三电子发射强度的急剧增加。使用系统的PL和开尔文探针力显微镜（KPFM）的研究WSe $_2$ /HOPG，WSe $_2$ /hBN，和WSe $_2$ /石墨烯，我们得出结论，这种独特的激子行为是由电子掺杂从衬底诱导。我们的研究结果提出了一个简单而有效的方法，激子调谐单层WSe $_2$，这起着核心作用的基本理解和进一步的设备开发。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous optical response of graphene on hexagonal boron nitride substrates
石墨烯/hBN异质结构可以被认为是下一代光电子学的基本构建块之一，主要是由于创纪录的高电子迁移率。然而，目前，尽管石墨烯/hBN异质结构的兴趣越来越大，但石墨烯的固有光学性质的研究仅限于标准衬底（SiO2/Si，玻璃，石英）。这可以归因于一个具有挑战性的任务，确定hBN的强各向异性介电张量的总光学响应。在这项研究中，我们克服了这个问题，通过成像光谱椭圆偏振利用同时分析hBN的光学响应与石墨烯单层。我们的技术使我们能够从石墨烯/hBN异质结构中检索石墨烯在250-950 nm的宽光谱范围内的光学常数。我们的结果表明，石墨烯在hBN上的吸收可能超过石墨烯在SiO2/Si上的吸收约60%。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-crystal hexagonal boron nitride monolayer epitaxially grown on Cu (111) thin film across a wafer
我们展示了在高对称指数表面平面Cu（111）上生长的晶片级六方氮化硼（hBN）单晶，其是绝缘原子薄单层。通过密度泛函理论计算证实，Cu（111）与B6N7团簇对接的A阶边和B阶边的结合能差约为0.23 eV，保证了单向外延生长.
2021-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in van der Waals materials: from monolayer to bulk hexagonal boron nitride
我们提出了一个一般的图片的激子性质的层状材料的单层积木的激发。为此，我们推导出一个模型激子哈密顿绘制一个类比与分子晶体，这是其他原型范德华材料。我们采用这个简化模型详细分析了六方氮化硼（hBN）的激发光谱，我们已经从多体Bethe-Salpeter方程的{ \it ab initio}解作为动量的函数得到。通过这种方法，我们确定了hBN中最低能量激子的性质，讨论了层间跳跃和电子-空穴交换相互作用对激子色散的影响，阐明了层状材料中激子与等离子体激元之间的关系。
2016-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Platinum-absorbed Defective 2D Monolayer Boron Nitride: A Promising Electrocatalyst for O2 Reduction Reaction
通过计算设计含氮硼双空位的二维单层氮化硼并吸附单个Pt原子，形成单原子催化剂，其具有1.30 eV带隙，经DFT-D计算表明对氧还原反应遵循4电子路径且具有高选择性和显著催化活性。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional edge contacts to a monolayer semiconductor
将电接触集成到范德华（vdW）异质结构中对于实现电子和光电功能至关重要。然而，迄今为止，还没有可扩展的方法来获得对掩埋单层二维（2D）半导体的电访问。在这里，我们报告可行的边缘接触形成六方氮化硼（hBN）封装单层钼$_2$。通过结合反应离子蚀刻、原位Ar $^+$溅射和退火，我们实现了相对低的边缘接触电阻、高迁移率（高达~30 cm $^2$ /Vs）和高导通电流密度（在V $_{\rm DS}$ = 3V时>50 uA/um），与顶部接触相当。此外，原子平滑的hBN环境还在制造过程中保留了固有的MoS $_2$通道质量，导致116 mV/dec的陡峭亚阈值摆幅，且滞后可忽略不计。因此，边缘接触对于封装的异质结构器件的大规模实际实现是非常有希望的，特别是那些涉及空气敏感材料的器件，并且可以任意窄，这为2D器件占用面积的进一步缩小打开了大门。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Heteroepitaxial growth of high optical quality, wafer-scale van der Waals heterostrucutres
过渡金属二硫属化物（TMD）是一种可以表现出有趣的光学性质的材料，如当被减薄到单层时，带隙从间接到直接的变化。对于这样的单层，可以观察到良好分辨的窄激子共振，然而仅对于具有足够结晶质量的材料，迄今为止大多以微米尺寸的薄片的形式可用。通过将TMD转移到六方氮化硼（hBN）上，可以实现光学和电学性质的进一步显著改善。为了充分利用TMD在未来应用中的潜力，必须开发不仅允许生长大规模、高质量TMD单层，而且允许直接在大规模外延hBN上进行生长的外延技术。在这项工作中，我们解决了这个问题，并证明了高光学质量的MoSe 2可以直接生长在整个两英寸晶片上的外延hBN上。我们开发了一种组合的生长主题，其中hBN首先通过金属有机气相外延（MOVPE）在高温下合成，并且作为第二步，MoSe 2通过分子束外延（MBE）在低得多的温度下沉积在顶部。我们表明，这种结构具有优异的光学性能，表现在光致发光光谱中的窄激子线。此外，该材料在整个2英寸晶片的区域上是均匀的，激子能量的偏差仅为+/-0.14 meV。我们的混合生长技术可以指导未来大规模生产高质量的TMD/hBN异质结的方式。
2021-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced optical properties of MoSe$_2$ grown by molecular beam epitaxy on hexagonal boron nitride
本研究通过分子束外延在六方氮化硼上生长单层MoSe$_2$，实现窄至5.5 meV的低温光致发光线宽，并观察到室温发光及激子特征，为集成电子器件奠定基础。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Massless Excitons and Linear Exciton Dispersion
本文利用动量分辨电子能量损失谱在自支撑单层hBN中首次直接观测到无质量激子的线性色散，并确定其最低偶极允许跃迁为6.6 eV，澄清了带隙争议，为二维激子物理及超导、玻色-爱因斯坦凝聚和光电应用开辟新方向。
2025-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unusual Exciton-Phonon Interactions at van der Waals Engineered Interfaces
拉曼散射是光与物质相互作用中普遍存在的现象，它揭示了材料的电子，结构和热性质。控制这一过程将使研究和操纵基本材料特性的新方法成为可能。在这里，我们报告了一种新的拉曼散射过程中，在不同的范德华（vdW）材料之间的界面，以及单层半导体和3D晶体衬底之间。我们发现，接口WSe 2单层材料，如SiO2，蓝宝石，和六方氮化硼（hBN），使拉曼跃迁的声子，传统上是不活跃或弱。当外来声子模式直接或经由来自WSe 2的A '1光学声子共振耦合到WSe 2中的A激子时，这种拉曼散射可以被放大近两个数量级。我们进一步表明，界面拉曼散射是不同的hBN封装和hBN夹WSe 2样品的几何形状。这种跨平台的电子-声子耦合，以及2D激子对其声子环境的敏感性，将证明在基于vdW异质结构的光电子器件的理解和工程中是重要的。
2017-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of nonlocal excitonic optical response on in-plane exciton polaritons supported by monolayer transition-metal dichalcogenides
Institute for Basic Science（基础科学研究院）；RIKEN（理化学研究所）
本研究发展非局域激子光学响应微观理论，研究hBN封装单层WS₂中面内激子极化激元，发现空间非局域性使色散向低波矢移动，产生更平滑且横向延伸的近场分布，并可通过hBN厚度调控多模式贡献。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Stark Shift of Excitonic Complexes in Monolayer Semiconductor
单层过渡金属二硫属化物半导体托管强约束的二维激子复合物，并形成一个很好的平台，通过操纵库仑相互作用探测多体物理。量子限制斯塔克效应是动态调谐这些激子复合物发射线的途径之一。在这项工作中，使用高品质的石墨烯/hBN/WS $_2$ /hBN/Au垂直异质结，我们首次证明了，一个面外电场驱动的变化，在四个不同的激子物种，即中性激子，带电激子（trion），带电双激子，和缺陷束缚激子的斯塔克位移从蓝色到红色的符号。这种普遍的非单调斯塔克位移与电场之间的竞争产生的传统的量子限制斯塔克效应驱动的红移和抑制的结合能驱动的异常蓝移的发射线，后者占主导地位，在低场制度。我们还发现，单层TMDC的封装环境中起着重要的作用，波函数传播，因此在确定的蓝斯塔克位移的大小。中性和带电激子物种的结果与Bethe-Salpeter方程的计算非常一致，该方程使用七带每自旋紧束缚哈密顿量。这一发现对研究二维多体相互作用以及开发基于层状半导体的可调谐光电子器件具有重要意义。
2020-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-principles study of luminescence in hexagonal boron nitride single layer: exciton-phonon coupling and the role of substrate
面元氮化硼（hBN）是一种宽带隙材料，具有强激子光发射和激子-声子耦合。最近合成的单层形式（m-hBN）上进行的发光实验呈现彼此不同的发射光谱，其中一些表明声子辅助和直接发射通道之间的共存。受这些结果的启发，我们使用一种新的\textit{ab initio}方法研究了（m-hBN）的光学响应，该方法考虑了原子振动对发光光谱的影响。我们构造了动态激子-声子自能，然后用它来微扰校正光学响应函数，并以体相hBN为基准测试这种方法。在我们的方法中，我们能够估计由声子辅助跃迁引起的直接峰的重正化，这使我们能够准确地描述两个过程都存在的光谱。我们发现m-hBN的发射信号强烈依赖于其与基底的相互作用，这将其性质从直接材料改变为间接材料，并改变了电子感受到的屏蔽。我们将m-hBN发射信号归因于明亮的直接激子，并考虑声子副本出现的可能性。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cathodoluminescence spectroscopy of monolayer hexagonal boron nitride
本研究利用自制阴极发光系统对单层六方氮化硼外延膜进行光谱分析，观察到6.04 eV特征峰，证实其直接带隙特性，为低维材料发射性质研究提供新方法。
2023-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Direct Optical-Structure Correlation in Atomically Thin Dichalcogenides and Heterostructures
原子薄的过渡金属二硫属化物（TMD）具有独特的光电性能，包括增强的发光和高的开关电流比，可以通过制备更复杂的TMD异质结构来进一步调制。然而，传统的光学方法的分辨率限制不允许在这些材料中，特别是在TMD异质结构中的掩埋界面的直接光学结构相关测量。在这里，我们使用，第一次，在扫描透射电子显微镜（CL-STEM）中的电子束诱导阴极射线发光测量单层TMD（WS 2，二硫化钼和WSSe合金）之间的hBN层封装的光学性质。我们观察到暗区局部（~ 100 nm）的不完美的界面和单层折叠，这表明，在这个应用相关的异质结构层之间的紧密接触所需的适当的层间耦合。我们还实现了一个合适的成像方法，最大限度地减少电子束引起的变化，并提供测量的内在属性。为了克服TMD单层中小的电子相互作用体积的限制（因此光子产率低），我们发现用hBN封装TMD单层并随后退火是重要的。CL-STEM提供了一种强大的方法来直接测量横向或垂直异质结构和合金中的结构-光学对应关系。
2019-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Novel wide spectrum light absorber heterostructures based on hBN/In(Ga)Te
二维III族单硫族化合物由于其广泛的光学和电学性质而引起人们的关注，是光电和新型电学应用的有希望的候选者，然而在其原始形式下，它们对空气中的氧气非常敏感和脆弱。在这里，我们提出了两个新设计的vdW异质结构的基础上hBN（六方氮化硼）和GaTe或InTe单层。利用密度泛函理论，我们研究了这些结构的电子和光学性质。其适度的带隙和良好的吸收系数使其成为宽光谱吸收剂的优异选择，涵盖了从IR到远UV光谱的所有部分，特别是对UV光的吸收。的hBN层，这可以是有益的保护敏感的GaTe和InTe不仅保持其光学性能，但也enhancedit.Further，我们确认的堆叠类型不影响任何相关的属性，因为所有三种堆叠类型是非常相似的总能量和能带结构几乎是相同的每一个。这对于更容易的实验实现尤其重要。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Quantized exciton-exciton annihilation in monolayer WS2 on SrTiO3 substrates with atomically flat terraces
单层材料受到其电势波动的强烈影响，该电势波动由衬底的固有电阻或表面粗糙度引起。我们比较了不同表面形貌的衬底上单层WS 2的有效激子-激子湮灭（EEA）速率常数。我们发现，单层WS 2的衬底上的原子级平坦的梯田显示小的有效EEA速率常数偏离整体趋势和多个激子衰减组件，这不能占传统的EEA模型。为了获得正确的描述，我们使用量化的EEA模型。本征EEA速率常数的平坦平台基板由这个新的模型确定的是可比的hBN封装的单层WS 2。
2020-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Neutral and charged dark excitons in monolayer WS$_2$
利用低温和偏振分辨的磁光致发光实验研究了六方氮化硼（hBN）包裹的单层WS $_2$中暗激子和暗激子的性质。我们发现该系统是一个$n$型杂质半导体和暗trions占主导地位的发射光谱。与以前的研究WSe $_2$，我们确定库仑交换相互作用耦合中性暗和灰色激子通过其偏振特性，而类似的效果是没有观察到暗trions。在垂直和平行于单分子层平面的磁场中，我们确定了暗三角子的g因子为$g\sim$-8.6。它们的衰减速率接近0.5 ns，比亮激子的衰减速率长2个数量级以上。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly-bound excitons and trions in anisotropic 2D semiconductors
单层和少层磷烯是各向异性的准二维（准2D）范德华（vdW）半导体，具有线性二向色性光-物质相互作用和在红外频率范围内宽可调的直接带隙。尽管最近的理论预测强束缚激子具有独特的性能，它仍然是实验上具有挑战性的探测激子准粒子由于严重的氧化在器件制造过程中。在这项研究中，我们报告观察到的强约束激子和trions具有高度各向异性的光学特性的内在双层磷，这是保护氧化的封装与六方氮化硼（hBN），在场效应晶体管（FET）的几何形状。反射对比和光致发光光谱清楚地揭示了线性二色性光谱从各向异性激子和trions在hBN封装的双层磷烯。激子里德堡系列的光共振表明，中性激子结合能超过100毫电子伏，即使从hBN的介电屏蔽。自由空穴的静电注入使得能够从电荷中性系统的光学带隙以下约30 meV的正激子（带电激子）产生额外的光学共振。我们的工作显示了单层和少层磷烯作为一个平台，探索多体物理和新的光子学和光电子学的基础上强束缚激子具有双重各向异性令人兴奋的可能性。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical thickness determination of hexagonal Boron Nitride flakes
光学反射率衬度为表征二维材料的少量单层样品提供了一种简单、快速和非侵入性的方法。在这里，我们应用这种技术来测量六方氮化硼（hBN）薄片的厚度，这是一种在纳米器件制造中越来越感兴趣的材料。光学对比度在短波长处显示出强的负峰，并且在厚度依赖的波长处显示出零对比度。对于1-80层hBN，光学对比度线性变化，这允许容易地校准厚度。我们通过比较原子力显微镜和光学对比度结果证明了这种快速表征方法的适用性。
2013-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steady-state nonlinear optical response of excitons in monolayer MoSe$_2$
单层过渡金属二硫属化物（TMD）半导体如MoSe $_2$具有强束缚激子，已知其表现出强共振三阶非线性响应。虽然已经有许多研究的单层TMD的超快非线性响应，稳态非线性响应的研究是缺乏的。我们报道了在7 K时，在hBN包裹的单层MoSe $_2$中激子的稳态双色非线性响应的综合研究。我们观察到与中性和带电激子物种，这是强烈依赖于泵和探针的偏振的差分传输（DT）信号。我们的研究结果进行了比较的激子-激子，激子-trion，trion-trion相关性的T-矩阵配方的基础上的理论模型。参数的选择，使理论准确地再现实验DT光谱，这被发现是占主导地位的两个激子的相关性没有强的双激子结合，激子trion吸引力的相互作用，并通过非相干弛豫强自旋混合。
2021-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Dielectric Screening in van der Waals Heterostructures via Pressure-Tuned Exciton Rydberg Series
Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过研究单层WSe₂封装在六方氮化硼中的激子里德堡系列，探测压力诱导的周围介电性质变化，提出基于层间距离压力诱导演变和hBN本体介电性质的模型，实现了对压紧hBN介电常数的直接测量，建立了一种新的介电传感方法。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Advancing the hBN Defects Database through Photophysical Characterization of Bulk hBN
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Mahidol University（马希隆大学）；Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）
本研究通过光物理表征扩展了hBN缺陷数据库，系统评估了bulk hBN中超过600种缺陷的光物理性质，揭示了电子-声子耦合强度与空位的关系，并提供了API支持机器学习应用。
2025-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Theory of the CH$_\text{S}^-$ Defect in MoS$_2$ Confirming the Origin of the Quantum Emission
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
本研究通过理论计算明确了MoS₂中CH$_\text{S}^-$缺陷的量子发射起源，发现相邻层可抑制声子边带，MoS₂/hBN异质结构模型与实验光致发光线形高度吻合。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Exciton diffusion in WSe2 monolayers embedded in a van der Waals heterostructure
我们结合时间分辨光致发光（TRPL）和空间分辨稳态显微光致发光（$μ$ PL）研究了六方氮化硼（hBN）包裹的WSe $_2$单层膜中激子的扩散.在300 K，我们提取激子扩散长度$L_X= 0.36\pm 0.02 \; μ$ m和激子扩散系数$D_X=14.5 \pm 2\;\mbox{cm}^2$ /s。这代表了近10倍的激子的有效迁移率增加，相对于几个以前报道的值nonencapsulated样品。在低温下，这些样品的高光学质量使我们能够区分不同激子物种的扩散：明亮和黑暗的中性激子，以及带电激子。暗中性激子的较长寿命产生较大的扩散长度$L_{X^D}=1.5\pm 0.02 \;μ$ m。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange-mediated exciton splitting and linear dichroism in monolayer transition metal dichalcogenide induced by ferroelectric substrates
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
通过第一性原理静电嵌入方法和大规模GW加Bethe-Salpeter方程计算，预测了铁电扭曲双层hBN衬底支撑的单层TMD中出现的新型激子，包括光学暗的电荷转移激子和具有线性光学二色性的准一维Wannier激子，并通过层间交换相互作用实现了约3 meV的谷简并激子分裂。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-freestanding and single-atom thick layer of hexagonal boron nitride as a substrate for graphene synthesis
我们证明了通过在W（110）衬底上生长的Ni（111）薄膜的界面上插入Au原子，可以使单原子厚的六方氮化硼（hbn）层与Ni（111）薄膜脱离紧密的化学键。这一过程已被系统地研究，使用角分辨光电子能谱，X射线光电子能谱和吸收技术。已经证明，hbn层从“刚性”到“准独立”状态的转变伴随着其晶格常数的变化。利用化学气相沉积，石墨烯已成功地合成绝缘，准独立hbn单层。我们预期原位合成的弱相互作用石墨烯/六方氮化硼双层系统可以进一步发展为技术应用，并可能提供进一步探讨石墨烯的不寻常的电子性质的前景。
2010-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Tunable Vibrational Response in Hexagonal Boron Nitride
结构材料中的非线性光-物质相互作用是激发性质的来源，并使光子学的前沿应用成为可能。然而，非线性效应的幅度通常很小，因此需要高的光学强度来在纳米尺度上表现它们。在这里，我们揭示了单层六方氮化硼（hBN）在中红外声子极化激元区域的大的非线性响应，该响应是由与该材料中原子振动相关的强非谐势触发的。我们提出了强大的第一性原理理论预测的阈值光场$\sim40\,$ MV/m，以产生阶单位效应的克尔非线性和谐波产生，这是可能的组合所表现出的光学声子的长寿命和强烈的不对称景观的配置能量在hBN。我们进一步预见在纳米尺寸的结构在几个量子水平的极化激元封锁。此外，通过混合静态场和光学场，单层hBN的强非线性响应引起光学声子模式的显著频移，超过了使用横向选通技术可获得的面内DC场的谱宽。因此，我们预测了一个实用的方案，在中红外光电子学的潜在利益的振动模式的电调谐。hBN极化激元的强非线性响应、低阻尼和鲁棒性为光调制、传感和计量中的应用的发展奠定了基础，同时引发了对其他离子材料中的强振动非线性响应的研究。
2021-05-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Confined exciton polaron in MoS$_2$ on twisted-hBN
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
利用非单调电场在扭曲hBN铁电畴壁上限制并极化MoS2中的激子，观察到量子化带电激子发射，通过激子极化子多体图像解释，为区分激子极化子与三子提供了明确方法。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
