Absorption and emission modulation in MoS2-GaN (0001) heterostructure by interface phonon-exciton coupling
基于层状二维过渡金属二硫属化物（TMD）与氮化镓（GAN）界面的半导体异质结构是实现宽带光发射器和吸收器的优良材料系统。极性半导体如GAN的表面性质由界面声子控制，因此垂直异质结构的光学性质强烈依赖于界面激子-声子耦合。在单层MoS 2-GAN（0001）异质结构中，由于界面声子与光生载流子的耦合，观察到异质结构中不同拉曼模式的起源和激活。这种耦合强烈地影响了MoS 2的非平衡吸收特性和两种半导体的发射特性。采用密度泛函理论（DFT）计算了界面的能带排列，发现界面为I型异质结构。MoS 2在K点处的带间跃迁的光激发强烈地调制MoS 2中的C激子带。GAN的吸收带和发射带与MoS 2的吸收带的重叠引起了能量和电荷在界面上的转移，并在Γ点处产生光激发。利用瞬态光抽运-探测光谱技术，在GAN衬底上的MoS 2中观察到激子吸收态的强调制。载流子与声子和缺陷态的相互作用导致了GAN衬底上MoS 2发光的增强和蓝移。我们的研究结果表明，声子和载流子之间的界面耦合的光学和电子应用的发展的相关性。
2019-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrasensitive acoustic graphene plasmons in a graphene-transition metal dichalcogenide heterostructure: strong plasmon-phonon coupling and wavelength sensitivity enhanced by a metal screen
针对实际异质结构中屏蔽石墨烯等离激元-声子极化激元耦合强度增强难的问题，本研究用量子静电异质结构模型证明金属衬底可增强其耦合强度与波长灵敏度，实现单层分辨率的异质结构探测。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Engineering of Phonons in Functional Oxide Heterostructures
声子工程，即，晶体中的集体晶格振动对于操纵材料的物理性质如热输运、电子-声子相互作用、晶格振动的限制和光学偏振是必不可少的。声子工程的大多数方法在很大程度上限于典型半导体的高质量异质结构。然而，人工工程的声子在各种材料的功能特性，如复杂的氧化物，将产生前所未有的应用相干可调声子在未来的量子声学器件。在这项研究中，我们展示了人工工程的声子在原子级SrRuO 3/SrTiO 3超晶格，其中可调谐的声子模式，通过共焦拉曼光谱观察。特别地，相干超晶格导致声学声子色散的回折，导致太赫兹频域中的带折叠声学声子。我们可以通过原子尺度的精确厚度控制进一步微调频率从1到2 THz。此外，我们观察到一个极性光学声子起源于人工氧化物超晶格中的局部反转对称性破缺，表现出涌现功能。我们的方法的原子级异质结构的复杂氧化物将大大扩展材料系统的量子声学器件，特别是与功能集成的可行性。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interlayer Exciton-Phonon Bound State in Bi2Se3/monolayer WS2 van der Waals Heterostructures
组装二维（2D）材料层以形成范德华异质结构排列的能力为材料设计和合成提供了重要的机会。层间的相互作用提供了一条通往新属性和功能的道路，理解这种相互作用对于实现这一目标至关重要。在这里，我们报告形成层间激子-声子束缚态的Bi 2Se 3/WS 2异质结构，其中Bi 2Se 3 A1（3）表面声子，一种模式，特别容易受到电子-声子耦合，是印记到激子发射的WS 2。激子-声子束缚态（或激子-声子准粒子）呈现为叠加在WS 2激子光致发光光谱上的均匀分离的峰，其周期性间距对应于A1（3）表面声子能量。Bi 2Se 3的低温偏振拉曼光谱揭示了强烈的表面声子和局部对称性破缺，这使得A1（3）表面声子以其他禁止的散射几何形状出现。我们的工作推进了复杂的层间范德华相互作用的知识，并促进了将不同材料的独特传输和光学特性结合到一个设备中的技术，用于可能的自旋电子学，谷电子学和量子计算应用。
2023-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phonon assisted absorption in Transition Metal Dichalcogenide heterostructures
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出非微扰理论框架研究范德华异质结构中的声子辅助吸收，通过极化子变换得到任意温度下的光吸收谱闭合表达式，发现层间激子与无色散光学声子模式的强耦合导致周期性边带，并证明相干带间耦合对解释实验数据至关重要。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck effect and phonon energy transfer in heterostructures containing layers of a normal metal and a ferromagnetic insulator
在动力学方法的基础上的玻尔兹曼方程的声子分布函数的框架内，我们分析了声子在异质结构中的热传递包含一个层的正常金属（$ N $）和一个层的铁磁绝缘体（$ F $）。两个现实的方法，在这样的异质结中产生的温度梯度被认为是：通过加热的$N$层的电流和通过放置的$N/F$ -双层之间的大量的不同温度的双金属层。计算了$ N $ -层中的电子温度$ T_e $和$ F $ -层中的磁振子温度$ T_m $.这些温度的差异决定了塞贝克自旋效应机制中$ N $层上的电压$ V_{ISHE} $。将$ V_{ISHE} $对浴温和对$ N $和$ F $层厚度的依赖性与可用的实验数据进行比较。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Directly Visualizing the Crossover from Incoherent to Coherent Phonons in Two-dimensional Periodic MoS2/MoSe2 Arrayed Heterostructure
最近，大量的努力已经做了控制热输运通过相干声子在各种周期性纳米结构。然而，组成材料之间的固有晶格差异不可避免地在界面处产生无序，从而限制了直接观察相干声子输运的机会。本文利用非平衡分子动力学模拟研究了具有最小晶格失配的周期性排列的MoS2/MoSe2异质结构中相干声子输运的可控性和可视化。研究发现，通过调节MoSe 2纳米点阵列的密度，可以破坏和重建相干声子输运。基于空间能量分布和非简谐分析，可视化了关联破坏引起的声子局域化。此外，本征矢量图提供了一个独特的可视化的本地化声子模式。此外，通过减小周期长度可以重建声子的关联，这一点被从声子色散曲线中提取的增强群速度所证实。有趣的是，从非相干到相干声子输运的交叉直接观察到的空间能量分布和光谱声子传输系数。最后，还讨论了热导率的尺寸和温度依赖性。研究声子相干性及其对热导率的可视化调控将有助于实际应用中的精细热控制和管理。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of coherent acoustic phonons in piezoelectric semiconductor heterostructures
本文综述了压电半导体多量子阱中相干声学声子产生的一些实验和理论方面的内容。为了模拟更先进、更复杂的纳米声学器件，提出了一种宏观连续介质理论，用于研究压电半导体异质结构中相干声学声子的产生和传播。宏观方法适用于相干区，并可以很容易地用来研究基于压电半导体异质结构的相干声器件。对于每一个声子模，相应的相干声场服从加载弦方程。驱动力的贡献来自压电和变形势耦合。我们应用该理论模拟了（0001）取向InGaN/GAN多量子阱中相干纵声声子的产生。数值计算结果与实验结果吻合较好。利用宏观理论，我们还研究了纤锌矿多量子阱中晶体取向对相干声学声子产生的影响。结果发现，相干横向声学声子占主导地位的产生一定的取向角。
2006-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton multipolarity controls coherent and squeezed phonons in van der Waals heterostructures
Newcastle University（纽卡斯尔大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所）；Flatiron Institute, Simons Foundation（西蒙斯基金会平顿研究所）
本研究以交替堆叠的MoSe₂和WSe₂多层结构为对象，揭示激子多极性是调控光诱导声子的设计原理，可通过面外电场切换声子状态，为超快调控晶格与电子动力学开辟新途径。
2026-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Confined polar optical phonons in semiconductor double heterostructures: an improved continuum approach
本文在连续介质模型的基础上，对半导体双异质结构（SDH）中的受限极性光学声子进行了研究。处理认为耦合的机电振荡，并涉及色散声子。这种方法提供的结果超出了通常应用的介电连续模型，其中只是电方面的振荡进行了分析。在以前的作品中的主题的理论包括声子色散内的二次（抛物线）近似，而目前的线性贡献增加了一个简单的扩展的基本方程。上述理论处理的广义版本导致长波长极性光学声子的描述显示出更密切的协议与实验数据和计算沿原子模型。这对于线性色散占主导地位的系统尤其重要。我们提出了一个系统的推导的基本方程，其解决方案的散装和SDH的情况下，为我们提供了一个完整的描述的色散模式和相关的电子-声子哈密顿量。所得结果适用于EuS/PbS/EuS量子阱的情况。
2005-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spectroscopy of propagating coherent acoustic phonons in GaN/InGaN heterostructures
我们发现，大振幅，相干声学声子波包可以产生和检测在$_x$ Ga $_{1-x}$ N/GAN外延层和异质结构在飞秒泵浦探测差分反射率实验。相干声子的振幅随着铟分数$x$的增加而增加，并且与其他相干声子振荡不同，\textit{amplitude}和\textit{period}都是激光探针能量的强函数。当波包到达表面下方的GaN-蓝宝石界面时，振荡的幅度基本上且几乎瞬间减小，这表明声子波包对于表面下方的成像是有用的。提出了一个理论模型，该模型与实验符合得很好，并有助于推导声子波包的强度。我们的模型表明，局域相干声子波包产生的飞秒泵浦激光在外延层的表面附近。然后，波包通过GAN层传播，主要通过Franz-Keldysh效应改变局部折射率，从而调制探测光束的反射率。我们的模型正确地预测了实验依赖于探针波长以及外延层厚度。
2003-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Properties of the low-frequency phonon spectra of ferroelectric barium titanate-based heterostructures
在80-700 K的宽温范围内研究了外延Ba_（0.5）Sr_（0.5）TiO_3薄膜、双色BaTiO_3/Ba_（0.5）Sr_（0.5）TiO_3超晶格和三色BaTiO_3/Ba_（0.5）Sr_（0.5）TiO_3/SrTiO_3超晶格的偏振拉曼光谱。基于极性模的温度依赖性，我们确定了所研究的异质结构的相变温度。在亚太赫兹频率范围的Y（XZ）Y光谱中，我们发现双色BaTiO 3/Ba0.5Sr0.5TiO3超晶格中存在Debye型中心峰和软模。
2019-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous study of acoustic and optic phonon scattering of electrons and holes in undoped $\mathrm{GaAs}$/$\mathrm{Al_{x} Ga_{1-x} As}$ heterostructures
本研究利用非掺杂 GaAs/AlGaAs 异质结构，通过电阻率温度依赖性测量，在 1.6-92.5K 范围内同步研究了二维电子和空穴的声学与光学声子散射，提取了耦合常数和 LO 激活能，验证了该方法的有效性。
2024-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Advances in momentum-resolved EELS of phonons, excitons and plasmons in 2D materials and their heterostructures
本文综述了动量分辨电子能量损失谱在二维材料及其异质结构中探测声子、等离激元和激子及其耦合的研究进展，强调其高分辨率和纳米级空间选择性。
2025-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron self-energy and effective mass in a single heterostructure
本文用格林函数方法研究了单异质结中电子的自能和有效质量。对GaAs/AlAs异质结的电子自能和有效质量进行了数值计算。结果表明，电子的自能（有效质量），包括电子与界面光学声子和半三维LO声子耦合的能量，随着电子与界面距离的增加，从界面极化子的自能单调增加（减少）到三维体极化子的自能.
2002-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-phonon coupling induces new pathway for ultrafast intralayer-to-interlayer exciton transition and interlayer charge transfer in WS2-MoS2 heterostructure: a first-principles study
本研究采用从头算多体微扰理论开展第一性原理计算，揭示了WS₂/MoS₂异质结构中激子-声子耦合对超快层内-层间激子转移及电荷转移的作用，明确了弛豫时间下限并发现电子-空穴关联介导的新转移途径。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Acoustically-driven surface and hyperbolic plasmon-phonon polaritons in graphene/h-BN heterostructures on piezoelectric substrates
石墨烯中的表面等离子体激元与极性基底中的表面声子强烈耦合，导致杂化表面等离子体激元-声子极化激元（SPPP）。我们证明，表面声波（SAW）可以用来发射传播SPPP在石墨烯/h-BN异质结构的压电基板上，如AlN，SAW诱导的表面调制作为一个动态的衍射光栅。与裸石墨烯/AlN系统相比，通过引入h-BN膜大大提高了光耦合的效率。h-BN中间层不仅显著改变了SPPP的分散性，而且还提高了它们的寿命。SPPPs的强化与石墨烯中诱导的较高载流子迁移率以及与h-BN和AlN表面声子的耦合有关。除了表面声子，双曲声子出现在多层h-BN膜的情况下，导致杂化双曲等离子体-声子极化激元（HPPPs），也介导的SAW。这些结果为工程SAW基石墨烯/h-BN等离子体器件和覆盖中红外到太赫兹范围的超材料铺平了道路。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thermal and electrostatic tuning of surface phonon-polaritons in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures
该研究利用低温红外近场显微镜在SrTiO3及含二维电子气的LaAlO3/SrTiO3异质结构中观测表面声子极化激元，并实现温度与静电门控调谐。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Decoupling carrier concentration and electron-phonon coupling in oxide heterostructures observed with resonant inelastic x-ray scattering
本文报道了用共振非弹性X射线散射方法在$n$ SrIrO $_3$ / $m$ SrTiO $_3$超薄超晶格中观察到的多声子卫星特征。随着$n$和$m$值的变化，能量损失谱显示出声子卫星相对强度的系统演化。使用封闭形式的解决方案的横截面，我们提取的变化，在电子-声子耦合强度作为$n$和$m$的函数。结合到SrTiO $_3$层中的可忽略的载流子掺杂，这些结果表明，电子-声子耦合的调谐可以有效地与掺杂解耦。这项工作展示了一种可行的方法来提取超晶格中的电子-声子耦合，并揭示了一种潜在的路线，用于调整这种耦合，这往往是与超导性的SrTiO $_3$为基础的系统。
2018-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phonon-assisted carrier cooling in h-BN/graphene van der Waals heterostructures
作为超薄导体-绝缘体结应用于光电子器件中，需要详细研究h-BN和石墨烯究竟如何杂化。在这里，我们提出了一个全面的从头算研究的热载流子动力学的电子-声子散射在h-BN/石墨烯界面，使用石墨（散装），单层和双层石墨烯作为基准材料。与单层石墨烯相反，所有多层结构都具有促进载流子热化的低能光学声子模式。我们发现，h-BN/石墨烯界面代表了一个例外，低能光学声子和电子之间的耦合相对较弱。因此，从石墨烯已知的热化瓶颈效应在与h-BN的杂交中幸存下来，但在考虑的所有其他双层和多层情况下大大减少。此外，我们还表明，与石墨相比，双层石墨烯中的量子限制对热化时间没有显着影响，因此双层石墨烯可以作为体相对应物的极小模型。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Insights into Excitonic and Electron-Phonon Effects in van der Waals Heterostructures
研究通过从头原理计算揭示ZrS2/HfS2异质结构中激子和电子-声子效应的特性，发现其带隙和激子结合能随温度变化而降低，支持其在高性能光电设备中的应用。
2025-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cross-plane enhanced thermoelectricity and phonon suppression in graphene/MoS2 van der Waals heterostructures
原始的二维材料的热电优值被预测为显着小于单位，使它们作为热电材料没有竞争力。在这里，我们阐明了一种新的策略，通过创建两种不同材料的多层纳米带，并允许热和电流垂直于它们的平面流动，克服了这一限制。为了证明热电效率ZT的这种增强，我们分析了夹在两个石墨烯单层之间的单层二硫化钼（MoS 2）的热电性能，并证明了与原始母体材料相比，交叉平面（CP）ZT显著增强。对于MoS 2的母体单层，我们发现ZT可以高达约0.3，而单层石墨烯具有可忽略不计的小ZT。相比之下，对于石墨烯/MoS 2/石墨烯异质结构，我们发现CP ZT可以大到2.8。对这种增强的一个贡献是与母体材料相比，范德华异质结构的热导率降低，这是由MoS 2/石墨烯界面处的边界散射的组合引起的，该边界散射抑制了声子传输和单层MoS 2的较低德拜频率，该德拜频率从单层石墨烯过滤声子。第二个贡献是在纳米带的边缘处与钼原子相关联的电导和塞贝克系数的增加。
2016-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological superconductivity from transverse optical phonons in oxide heterostructures
拓扑超导体在其边界和涡旋处具有Majorana费米子的特征，这对拓扑量子计算具有潜在的应用价值。已知的实验验证的物理系统与拓扑超导性的稀缺性，特别是时间反演不变的，引起了强烈的需求，以确定新的候选材料。在这项研究中，我们研究了一个异质结构的过渡金属氧化物的二维电子气（2DEG）夹在附近的顺电（PE）/铁电（FE）相变的绝缘体。它的相关特性是过渡金属自旋轨道耦合和铁电涨落产生的软奇宇称声子的结合;它引起涨落Rashba效应，可以介导时间反转不变拓扑超导的配对相互作用。由于PE / FE相变可以通过在异质结构上施加应变来驱动，因此该系统提供了可调谐的电子-声子耦合。通过对（001）[BaOsO 3][BaTiO 3]4的第一性原理计算，我们发现在（001）BaTiO 3之间的单层BaOsO 3在很宽的双向拉伸应变范围内具有很强的电子-声子耦合，因此它是一种很好的候选材料。此外，这种材料中拓扑超导性的稳定性通过其轨道物理增强，从而引起各向异性色散。
2019-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gate tunable light-matter interaction in natural biaxial hyperbolic van der Waals heterostructures
最近在范德华晶体（如$α$ $_3$）中发现的天然双轴双曲性，由于其深亚波长声子极化激元，为中红外纳米光子学开辟了新的途径。然而，一个重大的挑战是这些双曲声子极化激元缺乏主动可调谐性。在这项工作中，我们研究了石墨烯和$α$ $_3$的异质结构，通过静电门控在中红外光谱区主动可调谐的混合等离子体声子极化激元模式。我们观察到一个独特的传播方向相关的石墨烯等离激元与双曲声子极化激元的石墨烯化学势的实验可行的值杂交。我们进一步报告了可调谷量子干涉在这个系统中的应用，由于这些混合模式的形成，具有较宽的工作带宽。这项工作提出了一种无光刻的替代方案，使用亚波长厚的自然双轴双曲材料进行主动可调谐的各向异性自发发射增强。
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Phonon-tunable THz magnonic emission in multiferroic heterostructures
Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔贝·费朗实验室，法国国家科学研究中心，泰雷兹，巴黎萨克雷大学）；Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, CNRS, Laboratoire SPMS（巴黎萨克雷大学，中央苏伊茨高等学院，法国国家科学研究中心，SPMS实验室）；Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，巴黎高等师范学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay（纳米科学与纳米技术中心，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）
研究通过Pt/BiFeO3双层结构实现可调谐窄带太赫兹发射，利用电磁振子与超快应变波耦合，展示了多铁体中声子、磁振子和磁声动力学的协同作用。
2025-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Negative Differential Resistance in Graphene Boron Nitride Heterostructure Controlled by Twist and Phonon-Scattering
二维（2D）晶体，如石墨烯，六方氮化硼和过渡金属二硫属化物，由于其非凡的热，电和光学性能，在过去十年中吸引了巨大的关注，使它们成为下一代电子系统的有前途的纳米材料。已经通过堆叠各种2D材料来制造大量异质结构以实现不同的功能。在这项工作中，我们模拟的电子输运性质的三端多层异质结构由石墨烯纳米带垂直包围氮化硼隧穿势垒。为了研究实验中不可避免的未对准的影响，我们在模型系统中引入了2D层之间的可调角向差。器件的电流-电压（I-V）特性表现出多个NDR峰，这些峰源自不同的机制。一个独特的NDR机制所产生的晶格失配被捕获，它取决于扭转角和电压偏置。给出了I-V特性曲线中共振峰位置的解析表达式。为了捕捉实验中观察到的PVR比的轻微退化，当温度从2K增加到300 K时，电子-光子散射退相干已被添加到模拟中，表明与实验工作的良好协议，以及共振隧穿功能的鲁棒保存。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultralow thermal conductivity via weak interactions in PbSe/PbTe monolayer heterostructure for thermoelectric design
Xiangtan University（湘潭大学）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC), CSIC-UPV/EHU（材料物理中心 (CFM-MPC)，西班牙高等科学研究理事会-巴斯克国立自治大学）
通过弱相互作用实现极低热导率的PbSe/PbTe单层异质结，优化热电性能，实现高ZT值。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Exciton Decomposition in Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures
该研究针对层状过渡金属二硫族化合物异质结构的激子弛豫问题，提出第一性原理理论方法计算声子诱导激子分解，发现光激发后飞秒尺度内亮态光学活性降低等现象，揭示了此前未被探索的激子弛豫新起点。
2023-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Low field transport calculations in 2-dimensional electron gas in $\mathrm{β\mbox{-}(Al_{x}Ga_{1-x})_{2}O_{3}/Ga_{2}O_{3}}$ heterostructures
氧化镓（$\mathrmβ$）是一种新兴的宽带隙半导体，在功率和RF电子应用中具有潜在的应用。对$\mathrm{β\mbox{-}(Al_{x}Ga_{1-x})_{2}O_{3}/Ga_{2}O_{3}}$异质结构中的二维电子气（2DEG）进行了初步的理论计算，显示出高速晶体管的前景。然而，实验结果并不接近预测的迁移率值。在本工作中，我们对$\mathrm{β\mbox{-}(Al_{x}Ga_{1-x})_{2}O_{3}/Ga_{2}O_{3}}$异质结构中的低场二维电子气输运性质进行了较为全面的计算。采用自洽Poisson-Schrodinger方法对异质结进行模拟，得到了各子带的能量和波函数。在DFT和DFPT框架下，基于第一性原理方法计算了电子结构，假设在特定方向上的限制，和声子色散。为了简单起见，没有考虑声子限制。计算中考虑了声子（极性和非极性）、远距离杂质、合金和界面粗糙度等不同的散射机制。我们包括全动态屏蔽极性光学声子屏蔽。我们报告的温度依赖的低场电子迁移率。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
Effect of magnons on interfacial phonon drag in YIG/metal systems
我们研究了典型的自旋Seebeck异质结构上的衬底-薄膜界面声子拖曳，特别是研究了铁磁磁振子对界面声子-电子拖曳动力学的影响。我们高精度地研究了Pt中的磁振子效应|通过设计磁振子拖曳热电偶实现YIG异质结构;| YIG薄膜和Pt| GGG界面可等温地通过以矩形U形图案化的6 nm Pt膜接近，其中一个臂在250 nm YIG膜上，另一个臂在GGG上。我们测量U的等温端之间的电压，同时施加平行于臂和垂直于底部连接的温度梯度。在施加均匀的温度梯度时，Pt充当差分热电偶。我们对这个样品进行了随温度变化的纵向热电势测量。结果表明，YIG界面实际上降低了薄膜的热电势，这意味着磁振子阻碍声子阻力。我们用低自旋霍尔角的金属Ag和Al代替Pt重复实验。我们发现，在金属界面与YIG的样品中，热电势的声子拖曳峰被杀死。我们还研究了磁热电势和YIG薄膜厚度的依赖关系。这些测量结果证实了我们的发现，磁振子阻碍声子-电子拖曳相互作用在这些异质结的金属界面。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Design Principles and Physical Properties of Two-Dimensional Heterostructured Borides
设计原则，以创造动态稳定的过渡金属，镧系元素，锕系元素为基础的低维硼化物。施主金属原子的电荷转移分析，电子缺乏的蜂窝状B晶格允许预测复杂的共价异质结构托管狄拉克状态。应用第一性原理计算计算的声子谱的分析来证明纳米厚异质结构的物理稳定性。相似或不相似的层状硼化物可以以逐层的方式堆叠在彼此的顶部，从而产生与单个层根本不同的界面，为探索新颖的物理特性和新材料开辟了丰富的游乐场。研究了多狄拉克态、高色散电子带和解耦声光声子等功能。层状硼化物具有良好的电子性能和物理性能，是一种很有前途的二维材料。
2022-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Phonon modes and Raman signatures of MnBi2nTe3n+1 (n=1,2,3,4) magnetic topological heterostructures
本征反铁磁拓扑绝缘体$\mathrm{MnBi_2Te_4}$可以通过在拓扑绝缘体$\mathrm{Bi_2Te_3}$中插入Mn-Te双层链来实现。$\mathrm{MnBi_2Te_4}$不仅提供了一个稳定的平台来演示奇异的物理现象，而且还提供了物理特性的可调性。例如，在两个相邻的$\mathrm{MnBi_2Te_4}$之间插入更多的$\mathrm{Bi_2Te_3}$层削弱了$\mathrm{MnBi_2Te_4}$层之间的层间磁相互作用。在这里，我们提出的第一个观察层间和层内声子模式的$\mathrm{MnBi_{2n}Te_{3n+1}}$（n= 1，2，3，4）使用低温低频拉曼光谱。我们实验和理论区分拉曼振动模式使用各种偏振配置。在66 cm $^{-1}$和112 cm $^{-1}$处的两个峰显示由于自旋-声子耦合在低于磁转变温度的拉曼线宽中的异常扰动。在$\mathrm{MnBi_4Te_7}$中，$\mathrm{Bi_2Te_3}$层在5 K下在137 cm $^{-1}$附近诱导A $_{1g}$模的Davydov分裂。使用线性链模型，我们估计面外层间力常数为$(3.98 \pm 0.14) \times 10^{19}$ N/m $^3$在5 K，三倍弱于$\mathrm{Bi_2Te_3}$。我们的工作发现了$\mathrm{MnBi_2Te_4}$…
2021-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Controlling the Infrared Dielectric Function through Atomic-Scale Heterostructures
表面声子极化激元（SPhP）-由光与光学声子耦合产生的极性材料的表面束缚电磁模式-为红外（IR）光谱区域的纳米光子学提供了巨大的技术机会。在这里，我们提出了一种新的方法来克服SPhPs的主要限制，即狭窄的，材料特定的光谱范围，SPhPs可以支持，称为Reststrahlen带。我们使用两个极性半导体GAN和AlN的原子级超晶格（SL）来创建具有层厚度可调光学声子模式的混合材料。由于IR介电函数受光学声子行为支配，因此这种控制提供了一种方法来产生与任一组成材料不同的新介电函数，并调节SPhP可以被支持的范围。这项工作提供了第一次瞥见的指导原则，在何种程度上可以使用这种方法设计的介电函数。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Electrical detection of hyperbolic phonon-polaritons in heterostructures of graphene and boron nitride
利用六方氮化硼的双曲声子-极化激元（HPP）可以在深亚波长尺度上控制中红外波段的光特性。当作为波导模式传播时，HPP可以将电场集中在选定的纳米体积中。这种行为是许多应用的核心，包括亚衍射成像和传感。在这里，我们采用HPPs在h-BN和石墨烯的异质结构作为新的纳米光电平台，通过结合石墨烯中的高效热载流子光转换和h-BN的双曲线性质的好处。我们证明了HPP的电检测引导他们走向石墨烯pn结。我们将激光束照射到异质结构下方金属栅极的间隙上，在那里光被转换为HPP。然后，HPP作为受限射线传播，加热石墨烯，导致强光电流。这一概念被用来提高中红外光电探测器的外部响应度，克服了石墨烯pn结探测器由于其小的有效面积和弱吸收而受到的限制。此外，由于HPP，这种类型的探测器具有可调的频率选择性，这与其高响应度相结合，为高效的高分辨率中红外成像铺平了道路。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Excitonic thermalization bottleneck in twisted TMD heterostructures
Philipps University of Marburg（马尔堡菲利普斯大学）
基于微观多粒子方法，研究了MoSe2-WSe2异质结构中声子驱动的非平衡莫尔激子弛豫级联，揭示了低扭转角下平带结构中的声子瓶颈阻碍激子完全热化到最低态，解释了激发态莫尔激子增强的发射强度。
2024-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Panoramic mapping of phonon transport from ultrafast electron diffraction and machine learning
了解声子热输运的一个核心挑战是缺乏实验工具来研究基于模式的输运信息。虽然最近的进展，在计算导致模式为基础的信息，它是由未知的缺陷，在体区域和界面的阻碍。在这里，我们提出了一个框架，可以揭示异质结构中的微观声子输运信息，将最先进的超快电子衍射（UED）与先进的科学机器学习相结合。利用UED的双重时间和倒数空间分辨率，我们能够可靠地恢复频率相关的界面透射率与可能的扩展到频率相关的弛豫时间的异质结构。这使得能够直接重建跨界面的真实空间、实时、频率分辨的声子动力学。我们的工作提供了一个新的途径，实验探测声子输运机制与前所未有的细节。
2022-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Carrier-coupled ultrafast structural dynamics and interlayer energy transport of supported transition metal dichalcogenide heterostructures
University of Houston（休斯顿大学）；Nanjing University（南京大学）
利用反射超快电子衍射直接观测支撑MoS2/WS2双层异质结构及其单层的光致面外结构动力学，揭示了层间电荷转移引发的载体耦合层内原子运动，并报告了不同能量流路径及热边界电导。
2026-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating Spin-Lattice Coupling in Layered Magnetic Topological Insulator Heterostructure $via$ Interface Engineering
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化研究所）；University of Maine（缅因大学）；Bose Institute（博斯研究所）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research, Indore Centre（UGC-DAE科学研究联盟印多尔中心）
通过构建Bi₂Te₃/FePS₃范德华异质结构，利用拉曼光谱和Ginzburg-Landau理论揭示了界面自旋-晶格耦合诱导的磁弹性模式，并通过六方氮化硼插入层实现了耦合的可逆调控。
2024-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonons in MoSe2/WSe2 van der Waals heterobilayer
我们报告的第一性原理计算的结构和振动特性的合成的二维范德华异质结构形成的单层二硫属元素MoSe 2和WSe 2。我们表明，当结合这些系统在一个周期性的二维异质结构，独立的成分的固有声子特性在很大程度上保存，但此外，表现出剪切和呼吸声子模式，不存在于个别积木。这些特殊的模强烈依赖于弱vdW力，对层状材料的热性质有很大的贡献。除了这些特征外，还发现了异质双分子层的弯曲模与单层母体的弯曲模的偏离。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic non-equilibrium energy transfer dynamics in a photoexcited metal/insulator heterostructure
软X射线光谱的元素特异性使其成为分析金属-绝缘体异质结构中局域光激发引起的超快动力学微观起源的理想工具。使用[Fe/MgO] $_n$作为模型系统，我们进行紫外泵浦/软X射线探测实验，这是敏感的所有成分，这些异质结构，探测电子和晶格激发。互补的超快电子衍射实验独立地分析了Fe组分的晶格动力学，并与从头计算一起产生全面的洞察微观过程，导致局部弛豫在一个单一的成分或两个成分之间的非局部弛豫。除了在Fe L $_3$吸收边监测的Fe中的电子激发和通过电子-声子耦合在1 ps内弛豫之外，软X射线分析确定了在MgO层的氧K吸收边发生在0.5 ps内的变化。这种跨越Fe-MgO界面的超快能量转移是由高频界面振动模式介导的，所述高频界面振动模式由Fe中的热电子激发并以模式选择性非热方式耦合到MgO中的振动。第二，较慢的时间尺度被确定在氧K前边缘和铁L $_3$边缘。较慢的过程代表了声学声子的能量转移，并有助于整个异质结构的热化。因此，我们发现界面能量转移与声子系统中的非平衡行为有关。由于我们的实验缺乏跨界面电荷转移的特征，因此我们得出结论，在这些非局域、非平衡动力学中，声子介导的过程主导了电子和晶格激发的竞争。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Interfacial Thermal Conductance in Graphene/Germanene van der Waals Heterostructure using an Optimized Interlayer Potential
该研究为石墨烯/锗烯范德华异质结构开发了基于密度泛函理论的层间势，发现压缩应变可使界面热导提升至136%、拉伸应变降至70%，并揭示了温度与相互作用强度的正相关调控作用。
2025-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transferability of neural network potentials for varying stoichiometry: phonons and thermal conductivity of Mn$_x$Ge$_y$ compounds
锗锰化合物具有多种稳定相和亚稳定相，具有不同的化学计量比。这些材料在其块状形式和异质结构中都具有有趣的电子、磁性和热性质。在这里，我们开发和验证一个可转移的机器学习的潜力，基于高维神经网络的形式主义，使锰$_x$锗$_y$材料的研究在很宽的范围内的组成。我们发现，一个神经网络潜在的最小训练集拟合成功地再现了不同的局部化学环境的系统的结构和振动特性和热导率，它可以用来预测纳米异质结构中的声子效应。
2020-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals stacked multilayer in-plane graphene/hexagonal boron nitride heterostructure: its interfacial thermal transport properties
结合垂直和平面二维（2D）异质结构开辟了使用2D原子层构建块创建前所未有的架构的可能性。这种混合异质结构的热输运性质，在纳米电子学中的各种应用的关键，但是，还没有得到彻底的探讨。本文通过弱范德华相互作用构建了两种多层共面石墨烯/六方氮化硼（Gr/h-BN）异质结构（即混合异质结构），并采用非平衡分子动力学（NEMD）模拟方法系统地研究了它们的界面热导率（ITC）对层数的依赖性.计算结果表明，两种结构的多层面内Gr/h-BN异质结构（MIGHHs）的ITC都随着层数n的增加而减小，并在n = 3时达到饱和。令人惊讶的是，我们发现MIGHH比单层面内Gr/h-BN异质结构更有利于界面热传输，这与通常认为Gr和h-BN的多层结构抑制声子传输的观点形成强烈对比。通过热通量、温度跃变、应力集中因子、声子振动谱重叠和声子参与比的分析，探讨了这些现象的物理机制。特别地，通过改变MIGHH的堆叠角度，由于热整流行为，可以获得更高的ITC。此外，我们发现，ITC在MIGHH可以很好地调节通过控制层之间的耦合强度。我们的研究结果对于理解多层面内Gr/h-BN异质结构的界面热输运行为具有重要意义，并有望在探索其新的物理和应用方面引起广泛的兴趣。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial thermal transport in Si/SiC and SiC/diamond heterostructures: effects of amorphous interlayers and SiC polytypes
K. N. Toosi University of Technology（K.N.托辛理工大学）；Institute for Research in Fundamental Sciences（基础科学研究所）；Imam Khomeini International University（伊玛目霍梅尼国际大学）
研究通过非平衡分子动力学模拟，探讨硅/碳化硅和碳化硅/金刚石异质结构中界面热传输，发现4H-SiC的ITC高于3C-SiC，超薄aSiC层可增强热传输，厚或富硅非晶层抑制ITC，SiC/金刚石界面需尖锐无缺陷键合以利用其高导热性。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Capturing the dynamics of Ti diffusion across Ti$_x$W$_{1-x}$/Cu heterostructures using X-ray photoelectron spectroscopy
相邻材料之间的相互扩散现象在半导体器件架构中非常普遍，并且可能对工业提出主要的可靠性挑战。为了充分捕捉和更好地理解这些现象，实验方法必须超越静态和事后研究，包括原位和操作中的设置。这里，软X射线和硬X射线光电子能谱学（SXPS和HAXPES）用于实时监测跨代理器件的扩散。该器件由Si/SiO \textsubscript{2} /Ti $_x$ W $_{1-x}$（300 nm）/Cu（25 nm）薄膜材料叠层组成，其中Ti $_x$ W $_{1-x}$膜充当Si和Cu之间的扩散阻挡层。扩散的监测是通过在原位退火到673 K的同时连续收集光谱来实现的。Ti内的TiW被发现是高度流动的退火过程中，扩散出的障碍，并积累在Cu表面。增加Ti $_x$ W $_{1-x}$膜内的Ti浓度增加了累积的Ti的量，并且在低至550 K的温度下首先在Cu表面检测到Ti。令人惊讶的是，在低Ti浓度（$x$ = 0.054）下，W也是可移动的并且与Ti一起扩散。这些结果为扩散屏障组合物在器械应用期间对其功效的重要性提供了关键证据，从而深入了解了其有效性和局限性的机制。
2023-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Probing the structure and composition of van der Waals heterostructures using the nonlocality of Dirac plasmons in the terahertz regime
石墨烯中的狄拉克等离子体对环境的介电性质非常敏感。我们表明，这可以用来探测放置在单个石墨烯层下面的范德华异质结构（vdWh）的结构和组成。为了做到这一点，我们评估由六方氮化硼和不同类型的过渡金属二硫属化物（TMD）组成的vdWh。通过进行现实的模拟，占每层的vdWh的贡献分别和包括基板声子的重要性，我们表明，可以实现单层分辨率通过调查的狄拉克等离子体激元极化激元的非局部性质。一旦vdWh叠层由多于两个TMD层组成，就可以从等离子体-声子耦合推断vdWh叠层的组成。此外，我们表明，在太赫兹制度的等离子体屏蔽性能的TMD堆栈的散装字符达到只有超过100层。
2020-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Full-band Monte Carlo simulation of two-dimensional electron gas in (Al$_{x}$Ga$_{1-x}$)$_{2}$O$_{3}$/Ga$_{2}$O$_{3}$ heterostructures
本研究基于第一性原理参数，通过全带蒙特卡罗模拟探究(AlₓGa₁₋ₓ)₂O₃/Ga₂O₃异质结中二维电子气的高场输运特性，发现高2DEG密度下峰值速度提升，低密下LO声子反屏蔽影响显著，并与实验结果对比分析了差异成因。
2022-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
First-principles investigation of graphene/MoS2 bilayer heterostructures using Tkatchenko-Scheffler van der Waals method
石墨烯/MoS $_2$ van der Waals（vdW）异质结构由于其独特的性质和功能而具有很好的技术应用前景。全球许多实验和理论研究小组对石墨烯/MoS $_2$异质结构的性能进行了基准测试，做出了杰出的贡献。尽管一些研究小组已经尝试使用{ \it第一性原理}计算来模拟石墨烯/MoS $_2$异质结构，但是来自不同理论研究小组的结果与实验结果存在一些差异。在目前的工作中，我们重新审视这个问题的第一性原理的方法和解决现有的石墨烯/MoS $_2$异质结构中的石墨烯和MoS $_2$单层之间的层间距的差异，以及费米能级附近的狄拉克点的位置。我们发现，Tkatchenko-Scheffler方法有效地评估了长程vdW相互作用，并准确地预测石墨烯和MoS $_2$片之间的层间距。我们进一步研究了优化的石墨烯/MoS $_2$异质结构的电子，机械和振动特性，所述异质结构使用具有不同晶格失配幅度的5 $\times$ 5/4 $\times$ 4和4 $\times$ 4/3 $\times$ 3超晶胞几何形状产生。讨论了不同层间距对异质结电子性质的影响。我们的声子计算表明，层间剪切和呼吸声子模式，这是非常敏感的弱vdW相互作用，在描述所研究的系统的热性质起着至关重要的作用。进一步讨论了异质结构的热力学和弹性性质。我们的结果和其他研究小组的结果报告之间的比较。
2018-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Alkali Intercalation of Moire Heterostructures for Low-Loss Plasmonics
针对二维金属等离激元高损耗问题，提出碱金属插层六方氮化硼莫尔异质结构方案，发现钠插层可实现一阶无损耗等离激元，并明确了1eV频率下的损耗机制与速率。
2025-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Remote free-carrier screening to boost the mobility of Fröhlich-limited 2D semiconductors
范德华异质结构提供了一种通用工具，不仅可以保护或控制，还可以增强2D材料的性能。我们使用从头计算和半解析模型来寻找策略，提高异质结构内的载流二维半导体的流动性。从金属“屏蔽”层的自由载流子屏蔽远程抑制载流层中的电子-声子相互作用。这个概念在二维半导体中是最有效的，其散射主要是由可屏蔽的电子-声子相互作用，特别是与偏振光声子的Fröhlich耦合。这种材料是常见的，其特征在于在小掺杂极限下的整体低迁移率，并且当2D材料被掺杂到足以使电子-声子相互作用被其自身的自由载流子屏蔽时，迁移率要高得多。我们使用GaSe作为原型，并将其放置在掺杂石墨烯作为“屏蔽”层和BN作为隔离物的异质结构中。我们开发了一种方法来确定任何异质结构的静电响应结合密度泛函微扰理论计算的各个层的响应。从石墨烯的远程屏蔽可以抑制长波长的Fröhlich相互作用，导致对于从$10^{11}$到$10^{13}$ cm $^{-2}$的GaSe中的载流子密度，在$500$到$600$ cm $^2$ /Vs附近的一致的高迁移率。值得注意的是，低掺杂迁移率提高了2.5倍。这种远程自由载流子屏蔽比介电环境的更常规的操纵更有效，并且当隔离物（BN）薄时最有效。
2021-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-assisted electron tunneling in van der Waals heterostructures
弹性和非弹性电子隧穿的控制依赖于具有良好定义的界面的材料。由二维成分组成的范德华材料为此类研究提供了理想的平台。声学声子和缺陷态的签名已被观察到在电流-电压（$I-V$）测量。这些特征可以用电子-声子或电子-缺陷的直接相互作用来解释。在这里，我们使用一种新的隧穿过程，涉及激子在过渡金属二硫属化物（TMD）。我们研究了由石墨烯和金电极组成的隧道结，这些电极由六方氮化硼（hBN）与相邻的TMD单层隔开，并在$I-V$测量中观察到突出的共振特征。这些共振出现在偏置电压，对应于TMD激子能量。通过将TMD置于隧道路径之外，我们证明了这种声子-激子介导的隧穿过程不需要任何电荷注入TMD。这项工作演示了电输运测量中的光学模式的外观，并介绍了一个新的功能的光电子器件的基础上范德华材料。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the defects and electronic band structure in WS2/h-BN heterostructure
本研究通过构建WS2/h-BN异质结构，利用层间耦合调控缺陷相关电子态和晶格动力学，实现缺陷工程，为光电子器件性能优化提供新途径。
2023-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Materials properties of out-of-plane heterostructures of MoS$_2$-WSe$_2$ and WS$_2$-MoSe$_2$
基于第一性原理计算，研究了过渡金属二硫族化合物，特别是MoS $_2$ -WSe $_2$和WS $_2$ -MoSe $_2$形成的面外异质结构的材料性质（结构、电子、振动和光学性质）.发现MoS $_2$ -WSe $_2$和WS $_2$ -MoSe $_2$的异质结构分别是直接带隙半导体和间接带隙半导体。然而，WS $_2$ -MoSe $_2$异质结构中的直接带隙可以通过施加压缩应变来实现。此外，在单层和双层异质结构中的激子峰的计算，以了解这些系统的光学行为。相对于相应的单分子膜，光谱的抑制是由于层间电荷转移。通过声子谱计算证实了所研究系统的稳定性。
2016-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-dependent dielectric screening of optical phonons in monolayer graphene
本研究利用Raman光谱和定制石墨烯van der Waals异质结构，发现石墨烯光学声子对介电环境的响应取决于其对称性：近区边缘声子频率受环境影响，而区中心声子受对称性保护，为表征相关体系的介电屏蔽提供了指南。
2023-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
