Large phosphorene in-plane contraction induced by interlayer interactions in graphene-phosphorene heterostructures
范德华（vdW）异质结构中的层内变形通常被认为是可以忽略不计的，由于层之间的相互作用的弱性质，特别是当界面被发现不相干。本文采用密度泛函理论研究了石墨烯-磷烯vdw异质结构。通过考虑巨正则系综中的不同能量，替代形成能，以考虑不同层的失配弹性贡献，绕过了在DFT中处理几乎不相称（非常大）的超晶胞的挑战。在所研究的异质结构中，发现磷烯在扶手椅方向上与其独立形式相比收缩约4%。这种大的收缩导致重要的电子性质的变化，磷烯的直接电子光学跃迁成为间接在特定的vdw-异质结构。更一般地，这种收缩表明在支撑或封装的磷烯中的强基底效应-迄今为止被忽视-并且为在这种2D晶体中的基底控制的应力电子铺平了道路。此外，这些VDW异质结的稳定性作为层之间的旋转角的函数和作为堆叠组合物的函数进行了研究。石墨烯和磷烯的特定结晶方向的排列被发现积极有利。并行，几个模型的DFT估计量的基础上，它们允许特别是更好地了解全球相互适应的二维材料在其相应的接口，这是预测为不可忽略的，即使在不相称的接口的情况下。
2018-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Unusually strong lateral interaction in the CO overlayer in phosphorene-based systems
利用振动光谱和密度泛函理论研究了CO在磷烯基体系上的吸附。我们发现稳定的CO吸附在室温下的磷烯和散装黑磷。计算了几种可能的CO吸附层构型的吸附能和振动光谱。我们发现，振动光谱的特点是由两个不同的C-O伸缩能。实验数据与DFT模型的预测吻合得很好，并揭示了在165-180 meV处的不寻常的C-O振动带，由CO覆盖层中的横向相互作用激活。
2018-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Gap control in phosphorene/BN structures from first principles calculations
使用DFT以及$G_0W_0$计算，我们研究了静态和动态的磷烯带隙上的沉积和封装/在BN多层膜。我们演示了如何竞争的长距离和短距离的影响，导致磷烯的带隙增加在低P-BN层间间距，而带隙被发现下降到低于孤立磷烯在BN/P双层在中间距离约4埃。发现BN层的后续堆叠，即BN/BN/P和BN/BN/BN/P在DFT水平具有可忽略的影响，而在$G_0W_0$，与BN/P双层相比，增加的屏蔽降低了带隙。两个BN层之间的封装被发现增加磷烯带隙的值约为观察到的两倍时，从独立的磷烯BN/P。我们进一步研究使用的$\rm{GLLB-SC}$功能作为起点的$G_0W_0$计算显示它，在磷烯的情况下，产生的结果接近那些从$GW_0@\rm{PBE}$计算。
2016-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion Quantum Monte Carlo Study of Martensitic Phase Transition: The Case of Phosphorene
最近的技术进步，在处理有限尺寸的错误，使量子蒙特卡罗方法相当吸引人的电子结构计算中处理扩展系统，特别是当常用的密度泛函理论（DFT）的方法可能无法令人满意。本文采用扩散蒙特卡罗（DMC）方法对二维磷烯的马氏体相变进行了理论研究。DMC计算支持DFT预测具有相当扩散的障碍，其特征在于具有两个过渡态，除了确认所谓的黑色和蓝色相的磷烯基本上是简并的。在同一时间，计算显示的重要性，准确地处理相关能描述的能量变化的马氏体相变，已经被广泛认识到化学键的形成/解离。基于对相变过程的原子学描述，我们还讨论了机械应变对磷烯两相稳定性的影响。
2016-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Phosphorene as a nanoelectromechanical material
基于密度泛函方法，结合Landauer输运理论，研究了机械应变对磷烯化学键的影响及其对电子性质的影响.此外，沿Z字形方向的拉伸应变的电荷输运性质的双端磷烯器件的效果进行了评估。平面内的相互作用，特别是在应变磷烯的下一个最近的邻居之间的增强，被发现是必不可少的能带结构的演变。电荷输运分析表明，磷烯具有很强的压电电导敏感性，这使得该材料非常适合高压纳机电应用。压电电导应变计因子随应变从5%张力下的46增加到12%张力下的220，这与最先进的硅应变传感器相当。传输路径监测的电流流动的化学键和跳跃，然而，传输主要是由通过化学键的电荷转移。沿Z字形和扶手椅方向的输运性质的各向异性很强。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Strain Engineering for Phosphorene: The Potential Application as a Photocatalyst
磷杂环戊二烯由于具有高载流子迁移率和各向异性的光电性能而引起了人们的极大兴趣。本论文基于密度泛函理论计算，揭示了菌株工程磷烯作为光催化剂在水裂解制氢中的应用。晶格动力学计算表明了这种人工材料在不同应变下的稳定性。磷烯晶格在压缩应变下是不稳定的，并且可能被破坏。而磷烯晶格在拉伸应变下表现出很好的稳定性。采用从头算分子动力学模拟进一步研究了磷烯在液态水中的稳定性。利用无参数混合泛函方法计算了磷烯的带隙从室温下的1.54 eV到拉伸应变下的1.82 eV的可调带隙。适当的带隙和带边排列在一定的pH值表明磷烯作为一个足够有效的光催化剂用于可见光水裂解的潜在应用。我们发现，应变磷烯表现出显着改善可见光照射下的光催化性能，通过计算光吸收光谱。吸附态H_2O的负裂解能表明，无论有无应变，磷烯上的水裂解都是能量有利的。
2014-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Straintronics in Phosphorene: Tensile vs Shear Strains and Their Combinations for Manipulating the Band Gap
本文结合TB模型与DFT模拟研究单轴拉伸、剪切及其组合应变对单层黑磷烯带隙的调控，揭示两种方法在拉伸应变下的差异，并证明组合应变可拓宽带隙范围并在非破坏性应变下诱导半导体—半金属相变。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Magnetic State of LaMnO$_3$ Epitaxially Strained on SrTiO$_3$: Effect of Local Correlation and Non-local Exchange
由于LaMnO $_3$ /SrTiO $_3$异质结构中铁磁绝缘态的观察报告令人困惑，我们计算了LaMnO $_3$的电子和磁性状态，相干匹配到SrTiO $_3$方形衬底内的“应变体”几何形状。我们采用三种不同的密度泛函理论为基础的计算方法：（a）密度泛函理论（DFT）补充哈伯德U（DFT+U），（b）DFT +动态平均场论（DMFT），和（c）的交换相关泛函的混合泛函处理。虽然前两种方法包括本地相关性和交换在锰网站，分别在静态和动态的方式处理，最后一个考虑到非本地交换在所有网站的效果。我们发现在所有三种方法中，由SrTiO $_3$的方形衬底引起的压缩应变将LaMnO $_3$从具有相当大的轨道极化的反铁磁体转变为具有抑制的Jahn-Teller畸变的铁磁体，这与实验一致。然而，虽然DFT+U和DFT+DMFT都提供了金属溶液，但只有混合计算才能得到绝缘溶液，如实验中所观察到的。这种绝缘行为被认为是源于电子电荷极化。我们的结论仍然有效，当我们调查的LaMnO $_3$ /SrTiO $_3$在实验设置的超晶格几何结构，使用DFT+U和混合计算。
2019-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic Phase Transformations and Energy Gap Variations in Uniaxial and Biaxial Strained Monolayer VS$_2$ TMDs: A Comprehensive DFT and Beyond-DFT Study
本研究利用DFT及多种计算方法系统分析了单层VS$_2$在-5%至+5%单轴与双轴应变下的电子结构和能隙变化，发现压缩应变可诱导半导体-金属相变，为应变工程调控二维TMD电子器件提供了理论依据。
2024-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of shear strain on band structure and electronic properties of phosphorene
采用从头算方法研究了剪切应变对二维磷烯的能带结构和电子性质的影响。我们进行了DFT计算，以确定剪切应力作为剪切应变的函数，并发现单层磷烯在扶手椅和锯齿方向的剪切应变分别为30%和35%时具有极限强度，并且还发现单层在两个方向上施加剪切应变时在z方向上延伸。此外，我们推导出的能带结构的磷烯沿两个方向的剪切应变下，并已表明，磷烯的带隙沿两个方向减少，磷烯显示半金属性质施加在两个方向上的剪切应变的幅度为30%。磷烯的电导率估计沿Z字形和扶手椅方向的有效质量，它示出的电导率是高得多沿扶手椅方向，并且随着剪切应变的增加，电导率增加沿扶手椅，直到极限强度，和Z字形方向。
2015-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Influence of quantum confinement and strain on orbital polarization of four-layer LaNiO$_3$ superlattices: a DFT+DMFT study
涉及过渡金属氧化物的原子精确超晶格提供了一个独特的机会，利用应变（通过选择子态调制）和量子限制（通过层厚度控制）来设计相关电子物理。在这里，我们使用密度泛函理论和动力学平均场论（DFT+DMFT）的组合来研究应变LaNiO $_3$ /LaAlO $_3$超晶格中的Ni E $_g$ $d$ -轨道极化，该超晶格由四层名义上的金属NiO $_2$和四层绝缘的AlO $_2$由LaO层分隔。层分辨的轨道极化计算作为应变的函数，并分析在结构，量子限制，和相关效应。应变的影响是确定从依赖的结果上的镍-O键长比和八面体旋转角;量子限制的研究相比，具有类似程度的应变散装计算;相关效应推断不同的相互作用参数在我们的DFT+DMFT计算。计算出的轨道极化对超晶格中应变的依赖性与最近的X射线吸收光谱和共振反射数据定性一致。然而，有趣的细节差异之间的理论和实验。在拉伸应变下，两个不等价的Ni离子显示类似于应变体LaNiO $_3$的计算和实验中观察到的轨道极化。压缩应变产生了更大的依赖于Ni的位置上的轨道极化，甚至内Ni层表现出不同的轨道极化应变体LaNiO $_3$的计算。
2016-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
"Adiabatic" Elastic Constants in Hubbard-Corrected Density-Functional Theory DFT+U: case UO$_2$
本文针对 DFT+U 中因亚稳态导致应力-应变计算弹性常数出错的问题，提出保持相同电子 Hubbard 占据分支的“绝热”计算方法，并在 UO$_2$ 晶体中验证了其高精度及与实验的高度一致性。
2025-09-14 cond-mat.mtrl-sci
The influence of surface stress on the equilibrium shape of strained quantum dots
InAs量子点的平衡形状（即，使用混合方法研究了在GaAs（001）衬底上生长的尺寸>= 10，000个原子的无位错应变岛），该混合方法将微观参数、表面能和表面应力的密度泛函理论（DFT）计算与长程应变场和应变弛豫的弹性理论相结合。特别是，我们报告的DFT计算的表面应力和分析的量子点的各个方面的表面能的应变的影响。在以前的研究中，表面应力被忽视了。此外，边缘能量的岛形状的影响进行了简要的讨论。从这些岛屿的平衡形状的知识，我们解决的问题是否实验观察到的量子点对应于热平衡结构，或者如果它们是生长动力学的结果。
1998-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Jahn-Teller-driven metal-insulator transition in strained SrCrO3 from first principles calculations
使用密度泛函理论（DFT）及其扩展到DFT+ $U$，我们提出了一个可能的情况下，应变诱导的金属-绝缘体转变已被报道最近在薄膜SrCrO $_3$。金属-绝缘体转变涉及类似于相关稀土钒酸盐的情况的Jahn-Teller（JT）畸变的出现，其也表现出过渡金属阳离子的标称$d^2$占据。我们的计算表明，对于实际的Hubbard $U$参数值，无应变的系统是C型反铁磁有序基态，这已经相当接近JT不稳定性。然而，由于$d_{xz}$ / $d_{yz}$谱带与较低的$d_{xy}$谱带的大量能量重叠，JT畸变的出现是不利的。相对于$d_{xz}$ / $d_{yz}$，拉伸外延应变降低了$d_{xy}$带的能量，从而使系统更接近$d_{xy}^1(d_{xz}d_{yz})^1$的标称填充。JT畸变则提升了$d_{xz}$和$d_{yz}$轨道之间的简并性，从而允许在电子能带结构中打开间隙。
2022-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
I-V characteristics of in-plane and out-of-plane strained edge-hydrogenated armchair graphene nanoribbons
利用密度泛函理论研究了拉伸应变对氢化边扶手椅型石墨烯纳米带（HAGNR）电流-电压特性的影响。应变以两种不同的方式引入，与本工作中研究的两种类型的系统相关：面内应变系统（A）和由于弯曲引起的面外应变系统（B）。这两种应变导致在三种情况之间进行区分：具有应变电极（A1）和具有非应变电极（A2）的面内应变系统，以及具有非应变固定电极（B）的面外均匀应变系统。计算两个电极之间的电子传输的系统模拟集中在宽度为8和11个二聚体的系统上。结果表明，A2和B两种情况下的应变机制不同，但两者之间的差异可以忽略不计：在平面情况下，应变沿长度方向是单轴的，而在弯曲情况下，应变是由弧形变形引起的。在此基础上，提出了一种新型的NEMS-固态开关器件。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of compressively strained thin film La$_2$PrNi$_2$O$_7$
本研究通过ARPES揭示压缩应变La2PrNi2O7薄膜的电子结构，发现平带位置与超导理论预期矛盾，并估算有效压力约5 GPa，为理解镍氧化物超导机制提供关键实验证据。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Structural and electronic properties of epitaxially-strained LaVO_3 from density functional theory and dynamical mean-field theory
采用密度泛函理论和动力学平均场论研究了外延应变对LaVO 3晶体结构和电子性质的影响。两种不同的生长取向的晶体被认为是，一个保持体Pbnm空间群对称性和另一个引起的对称性降低到P2_1/m。在CFDFT结构中，对于这里考虑的所有拉伸应变，以及对于小于-3%的压缩应变，两种生长取向同样有利。对于较强的压缩应变，P2_1/m取向是有利的，并显示出完全抑制八面体倾斜沿面外方向。磁有序结构没有显示出完全的倾斜抑制，但趋势表明在压缩应变下平面外V-O-V键角类似地减小。我们的DMFT计算表明，在符合室温实验，体顺磁性莫特绝缘状态的LaVO_3是强大的对外延应变可达到的薄膜，因为轨道波动的抑制抵消了带宽增加的效果与压缩应变。在较强的压缩应变下，P2_1/m几何构型中的V-O-V键的拉直干扰了轨道波动的抑制，因此更强烈地扰动Mott相，尽管不足以实现金属相。
2015-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Performance Analysis of uniaxially strained Monolayer Black Phosphorus and Blue Phosphorus n-MOSFET and p-MOSFET
在这项工作中，我们提出了一个计算研究的可能性应变工程在单层黑磷（黑P）和蓝磷（蓝P）的MOSFET。利用密度泛函理论中的广义梯度近似（GGA）计算了器件的能带结构、载流子有效质量、能带极值处的载流子密度等材料特性，并利用自洽非平衡格林函数（NEGF）模拟了器件的输出特性、导通电流、击穿电压等性能指标。这种应变黑色P和蓝色P基MOSFET。我们的模拟表明，蓝色P中的载流子有效质量对Z字形和扶手椅方向上施加的应变更敏感。蓝P在n-MOS和p-MOS的应变工程中更敏感。除了在扶手椅方向上具有应变的黑色P基FET之外，总体上蓝色P（黑色P）n-MOSFET（p-MOSFET）在传输方向上具有拉伸（压缩）应变的情况下显示出性能的中度至显著的改善。
2016-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau Levels in Uniaxially Strained Graphene: A Geometrical Approach
采用一种有效的类狄拉克哈密顿量，研究了应变对石墨烯中朗道能级谱的影响.该哈密顿量包含了狄拉克锥的畸变、各向异性以及由晶格变化通过重整化线动量引起的费米速度的空间依赖性.我们提出了一种几何方法，从Sturm-Liouville理论出发，利用最小替换方法，得到了石墨烯中电子的波函数和激光限幅。重整化线性动量的系数被拟合到能带，这是从密度泛函理论（DFT）计算得到的。特别是，我们评估的情况下，狄拉克锥的椭圆形横截面产生的单轴应变石墨烯沿扶手椅（AC）和锯齿形（ZZ）方向。我们发现，单轴应变在石墨烯诱导的两个应变方向的LLS光谱的收缩。此外，评估的狄拉克锥轴的倾斜所造成的单轴变形的LLS谱的收缩的贡献。
2015-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density Functional Theory study on the electronic structure and thermoelectric properties of strained Mn4Si7
采用密度泛函理论（DFT），通过求解Boltzman输运方程（BTE），研究了应变对高锰硅化物（HMS）Mn 4 Si 7电子结构和热电性能的影响.我们发现拉伸应变会使禁带宽度减小，而压缩应变对禁带宽度的影响不大。发现Seebeck系数随着温度的升高而增大，这与实验结果非常一致。电导率和功率因数表现出高度的各向异性，其中面内方向更占主导地位。解释了由于价带最大值（VBM）处能带色散的变化导致的面内和面外方向电导率的不同行为。
2016-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Comparative Study of Strain-Engineered Thermoelectric Performance of 2D-Xene Nanoribbons
本文系统比较了五种二维Xene材料扶手椅型纳米带在应变和宽度调控下的热电势，发现磷烯因大带隙和各向异性电子结构表现出最高热电势，并揭示了3p+2族在应变下由金属态向半导体态转变激活热电性能的设计规律。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Altering the reactivity of pristine, N- and P-doped graphene by strain engineering: a DFT view on energy related aspects
对于碳基材料，与金属表面相反，应变和反应性之间的关系尚未建立，尽管有关于应变石墨烯的文献报道。了解这些关系对于理解石墨烯基表面的反应性和寻找优化策略将是非常有益的，这些优化策略将使这些材料更适合于目标应用。在这里，我们研究了压缩和拉伸应变（高达+/-5%）对纯，N掺杂和P掺杂石墨烯的结构，电子性质和反应性的影响，使用DFT计算。我们证明了通过应变以及通过掺杂剂原子的选择来调整石墨烯表面的拓扑结构的可能性。使用H和Na作为具有重要实际意义的简单吸附物来探测（掺杂）应变石墨烯的反应性。应变可以增强和减弱H和Na在（掺杂）石墨烯上的吸附。在Na吸附的情况下，在P掺杂的石墨烯上的Na吸附能与磷电荷之间观察到线性关系。发现钠在石墨烯表面的吸附能与应变之间存在线性关系，并根据吸附能和电导率讨论了其作为储氢电极和钠离子电池电极的可能性。
2019-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Modeling polar order in compressively strained SrTiO$_{3}$
钛酸锶是一种早期的铁电体，在极低的掺杂水平下出现超导性。值得注意的是，稳定的极性相通过应变或化学取代已被证明显着提高超导临界温度，和极性不稳定性在大多数提出的超导配对机制中起着关键作用。因此，对铁电性的严格理解对于阐明这种材料中的电子配对机制至关重要。为了研究钛酸锶中极性顺序的性质，我们开发了一个简化的自由能模型，该模型仅包括捕获双轴压缩应变系统中的相关物理所需的自由度。我们的模型是能够计算大型，无序系统的能量与近DFT水平的精度。我们用Monte Carlo方法模拟了铁电和反铁畸变相变，讨论了不同序参量之间的耦合。最后，我们评估极性转变的性质，我们发现既不是严格的位移，也不是有序无序。
2022-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Origin of layer dependence in band structures of two-dimensional materials
我们研究了二维材料能带结构中的层依赖性的起源。我们发现，在密度泛函理论（DFT）水平上的层依赖性，是量子限制和交换相关泛函的非线性的结果。我们用它来开发一个有效的计划进行DFT和GW计算的多层系统。我们表明，DFT和准粒子能带结构的多层系统可以从一个单一的计算单层的材料。我们测试这个方案的多层的MoS $_2$，石墨烯和磷烯。这种新的计划产生的结果与标准方法在一小部分的计算成本非常一致。这有助于克服在2D材料的多层上执行完全收敛GW计算的挑战，特别是在涉及非常严格的收敛参数的过渡金属二硫属化物的情况下。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
A nonlinear hyperelasticity model for single layer blue phosphorus based on ab-initio calculations
提出了一种新的单层蓝磷（$β\text{-P}$）超弹性膜材料模型。该模型是完全非线性的，并捕获在大应变的各向异性的$β\text{-P}$。该材料模型是校准从密度泛函理论（DFT）计算考虑一组基本变形状态。这些是纯膨胀和沿扶手椅和Z字形方向的单轴拉伸。材料模型进行了比较，并验证了额外的DFT结果和现有的DFT结果从文献中，比较显示出良好的协议。该新材料模型可以直接用于计算壳体公式中，例如基于无旋转等几何有限元。这是证明了在微米尺度上的单层蓝磷片的压痕和振动的模拟。还报道了小变形时的弹性常数。
2019-02-04 cond-mat.mtrl-sci cs.CE physics.comp-ph
Many-body and spin-orbit effects on direct-indirect band gap transition of strained monolayer MoS$_2$ and WS$_2$
过渡金属二硫属化合物单层膜是一种很有前途的光电子器件材料。其中，二硫化钼（MoS $_2$）和二硫化钨（WS $_2$）由于其有利的带隙值和带边对齐而成为一些最佳候选物。在这里，我们考虑各种微扰修正的DFT电子结构，例如GW，自旋轨道耦合，以及多体激子和trionic效应，并计算准确的带隙作为均匀应变在这些材料中的函数。我们表明，所有这些修正是可比的幅度，需要包括以获得准确的电子结构。我们计算的应变在直接到间接的间隙转变发生。在考虑所有贡献之后，发现在MoS $_2$和WS $_2$中的直接到间接间隙转变应变为2.7%和3.9%。这些值通常高于先前报道的理论值。
2014-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Modelling the mean inner potential of alloyed and strained materials
Universität Bremen（不来梅大学）；MAPEX Center for Materials and Processes, Universität Bremen（不来梅大学材料过程与材料中心）；Robert Bosch GmbH（罗伯特·博世有限公司）
研究应变和合金化对平均内势的影响，利用密度泛函理论确定两个主要效应，即等体积合金化时MIP与浓度的线性关系及MIP随体积变化，可合理精度模拟相关影响，还能用于模拟其他相关特性。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced Jahn-Teller distortions in BaFeO3 : A first-principles study
采用密度泛函理论（DFT）和广义梯度近似（GGA）中的Hubbard方法（DFT+U），从第一性原理计算出发，研究了外延应变对BaFeO 3过氧化物的结构、磁性和电子性质的影响.混合泛函计算，混合精确的Hartree-Fock（HF）和DFT交换能泛函的基础上，也进行。对于基态计算，DFT+U更适合描述立方BaFeO 3的半金属态和铁磁态。探讨了双轴应变下氧八面体旋转、Jahn-Teller畸变和电荷有序化的可能性。结果表明，在拉伸双轴应变下，材料发生了Jahn-teller畸变，而氧八面体的旋转和呼吸现象却罕见地没有出现。与CaFeO 3和SrFeO 3相比，应变BaFeO 3是一种特殊的Jahn-Teller畸变钙钛矿，具有优异的性能。这些发现导致应变工程的JT扭曲BaFeO 3，从而为高的基本和技术利益。
2017-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancy formation and electronic reconstruction in strained LaNiO$_3$ and LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ superlattices
利用密度泛函理论（DFT）+U方法研究了应变LaNiO 3和（LaNiO 3）$_1$ /（LaAlO 3）$_1$（001）超晶格中氧空位的形成及其对电子和磁性结构的影响。对于体LaNiO 3，我们发现，外延应变诱导的氧空位形成能量的实质性各向异性。特别是，拉伸应变促进了顶端氧的选择性还原，这可以解释为什么最近观察到的无限层镍酸盐的超导性仅限于应变膜。对于（LaNiO 3）$_1$ /（LaAlO 3）$_1$（001）超晶格，模拟结果表明，NiO 2层最容易形成空位，而AlO 2层通常表现出最高的空位形成能。减少是一贯吸热，并确定了一个很大程度上排斥空位-空位相互作用的空位浓度的函数。释放的电子被容纳在NiO 2层中，减少了70%的空位形成能量的AlO 2层相对于散装LaAlO 3。通过在拉伸应变下改变NiO 2层中的空位浓度从0%到8.3%，我们观察到从局部的位置-取向的未预期的转变。（0.5%）到离域（2.1%）的电荷调节，尽管半填充的多数自旋Ni $e_g$歧管，但重入位反离子化导致金属到绝缘体的转变（4.2%），最后是磁性相变（8.3%）。虽然高达0.5 eV的带隙在4.2%的压缩应变下打开，但对于拉伸应变或该系统是金属的，这与无缺陷的超晶格形成鲜明对比。该系统中的氧空位引起的电子重建和结构修改的强烈相互作用突出了明确的超晶胞处理的关键作用，并阐明了人工过渡金属氧化物中…
2022-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electronic properties of monolayer copper selenide with one-dimensional moiré patterns
应变工程是控制二维材料电学性质的重要手段。作为过渡金属单硫族化合物的典型代表，蜂窝状CuSe单层膜由于沿Cu（111）衬底三个等效取向之一的单轴应变而具有一维（1D）莫尔条纹。本文采用低温扫描隧道显微镜/光谱（STM/S）实验和密度泛函理论（DFT）计算相结合的方法，系统地研究了Cu（111）衬底上应变CuSe单层膜的电子性质.结果表明，CuSe单层膜具有半导体性质，禁带宽度为1.28eV，一维莫尔条纹对电子性质具有一维周期性调制.除了单轴应变的CuSe单层，我们观察到畴界和线缺陷的CuSe单层，在双轴应变和应变的条件下，可以分别进行调查。对三个不同应变区的STS测量表明，导带中的第一个峰将随着应变的增加而下移。DFT计算的基础上的三个CuSe原子模型与不同的应变内再现峰移动。这些结果不仅丰富了对二维极限下应变对电子性质影响的基本认识，而且为二维半导体材料的发展提供了基准。
2022-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and valleytronic properties of crystalline boron-arsenide tuned by strain and disorder
采用从头算密度泛函理论（DFT）和DFT+相干势近似（DFT+CPA）分别研究了面内应变和位对角无序对立方硼砷化物（BAs）电子结构的影响.它表明，拉伸应变和静态对角无序都降低了半导体的一个粒子带隙的BA，和V形的p带电子状态出现-使先进的valleytronics的基础上应变和无序的半导体体晶体。在双轴拉伸应变接近15%的价带线形相关的光电子学显示符合一个报告的GaAs在低能量。静态无序的作为网站上发挥的作用是促进p型导电性的无应变的BAs体晶体，与实验观察一致。这些发现阐明了半导体和半金属的电子自由度在晶体结构和晶格无序中的复杂和相互依赖的变化。
2022-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Machine-learned model Hamiltonian and strength of spin-orbit interaction in strained Mg2X (X = Si, Ge, Sn, Pb)
机器学习的多轨道紧束缚（MMTB）哈密顿模型已经被开发来描述金属间化合物$\rm Mg_2Si, Mg_2Ge, Mg_2Sn$和$\rm Mg_2Pb$受应变的电子特性。的MMTB模型纳入自旋轨道介导的相互作用，并校准到通过密度泛函理论（DFT）计算的电子能带结构的大规模并行化的多维蒙特卡罗搜索算法。结果表明，机器学习的五带紧束缚模型再现了整个布里渊区价带结构的关键方面。五带模型揭示了压缩应变使$\rm Mg$的$3s$轨道对导带的贡献和$\rm X~(X=Si,Ge,Sn,Pb)$的外壳层$p$轨道对价带的贡献局部化。相反，拉伸应变具有相反的效果，因为它削弱了$\rm Mg$的$3s$轨道和$\rm X$的外壳层$p$轨道分别对导带和价带的贡献。与遵循层级$|σ_{sp}|>|σ_{pp}|>|σ_{ss}|$的$σ$键合组分相比，$\rm Mg_2X$化合物中的$π$键合可忽略不计，并且对应变的最大变化属于$σ_{pp}$。五带模型允许估计$\rm Mg_2X$中的自旋轨道耦合（SOC）的强度，并获得其对$\rm X$的原子序数和应变的依赖性。此外，能带结构的计算表明，由于应变显着的带隙调谐和带分裂。$-10\%$的压缩应变可以打开金属$\rm Mg_2Pb$中的$Γ$点处的带隙，而$+10\%$的拉伸应变关闭$\rm Mg_2Si$的半导体带隙。$+5\%$的拉伸应变消除了…
2022-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Toward improved property prediction of 2D materials using many-body quantum Monte Carlo methods
针对二维材料因电子关联复杂导致DFT等方法预测受限的问题，本综述介绍扩散蒙特卡洛（DMC）方法在二维材料性质预测中的近期应用，其可提升磁、电子等性质预测精度，助力相关材料研究。
2025-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Putting Density Functional Theory to the Test in Machine-Learning-Accelerated Materials Discovery
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
机器学习（ML）加速发现已经开始提供克服计算材料设计组合挑战所需的效率进步。然而，ML加速发现既继承了来自密度泛函理论（DFT）的训练数据的偏差，又导致了许多注定失败的尝试计算。许多引人注目的功能材料和催化过程涉及应变化学键，开壳自由基和双自由基，或金属有机键到开壳过渡金属中心。虽然有前途的目标，这些材料提出了独特的挑战，电子结构的方法和组合的挑战，他们的发现。在这个视角中，我们描述了在准确性、效率和方法方面所需的进步，这些进步超出了传统的基于DFT的ML工作流中的典型特征。这些挑战已经开始通过训练的ML模型来解决，以预测多种方法的结果或它们之间的差异，从而实现定量敏感性分析。对于高通量筛选中的给定数据点，DFT要被信任，它必须通过一系列测试。预测计算成功的可能性并检测强相关性的存在的ML模型将使快速诊断和适应策略成为可能。这些“决策引擎”代表了迈向自主工作流程的第一步，这些工作流程避免了对基于DFT的材料发现的鲁棒性进行专家确定的需要。
2022-05-06 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Cooperative Effects of Strain and Electron Correlation in Epitaxial VO2 and NbO2
采用密度泛函理论结合从自旋方法（DFT+SS）研究了金红石相外延VO $_2$薄膜的电子结构.在DFT-SS中，多轨道Hubbard相互作用被添加到DFT拟合的紧束缚模型中，并且我们采用从自旋方法来处理电子相关性。我们发现，而沿金红石$c$轴拉伸系统的能带结构有利于各向异性的轨道填充，电子相关有利于$t_{2g}$轨道之间的电子填充。这两种不同的影响合作诱导有趣的轨道依赖的电子占领和光谱权重的重新分配，这推动了应变VO $_2$向轨道选择性莫特转变（OSMT）。模拟的单粒子谱函数直接比较外延10 nm VO $_2$ /TiO $_2$（001）和（100）应变取向的VL边共振X射线光电子能谱。极好的协议之间观察到的模拟和实验数据的应变引起的演变较低的哈伯德带。在与VO $_2$相似的应变条件下对金红石型NbO $_2$进行了模拟，我们预测在金红石型NbO $_2$中不会发生OSMT。我们的研究结果表明，VO $_2$中的电子相关是重要的，甚至可以在Peierls不稳定性发生之前在金红石相中进行调制。
2019-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain driven antiferromagnetic exchange interaction in SrMnO$_3$ probed by phase shifted Spin Hall magnetoresistance
多铁性在拓扑磁性和逻辑存储器应用中重新引起了人们的兴趣。其中，SrMnO $_{3}$，具有很强的磁电耦合是获得关注的设计共存的磁性和极性的订单应变。在这里，我们证明了反铁磁交换相互作用应变SMO薄膜中提取的自旋霍尔磁阻，这还没有被探索在早期的工作中，如在磁性绝缘体的相位响应的一个新的功能。我们解释了我们的研究结果与模型，包括沿[110]方向的磁各向异性，证实与DFT研究，是一致的SrMnO $_{3}$的铁电极化的方向。从我们的研究中获得的基本见解确立了这种材料在磁电耦合器件中用于不同逻辑和存储器应用的潜力。
2022-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain Effects in SrHfO$_{3}$ Films Grown by Hybrid Molecular Beam Epitaxy
本文研究混合分子束外延生长的SrHfO₃薄膜在压缩应变下的相稳定性，发现其并非铁电P4mm相，而是发生八面体倾斜畸变并呈现I4/mcm相。
2024-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Band Topology of GdSb by Epitaxial Strain
本文通过ARPES和DFT研究双轴应变GdSb外延薄膜，发现应变可连续调控能带拓扑并减小[001]方向能隙，并用紧束缚模型解释能带移动机制。
2023-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Machine learning-guided construction of an analytic kinetic energy functional for orbital free density functional theory
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；National Sun Yat-sen University（国立中山大学）；J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic（捷克科学院J.赫鲁夫斯基物理化学研究所）
本文通过机器学习方法构建了轨道自由密度泛函理论中的解析动能泛函，利用晶体单元平均动能密度数据，结合高斯过程回归与神经网络混合方法，实现了高精度的动能泛函建模，从而支持结构优化和弹性响应计算。
2025-04-09 cond-mat.mtrl-sci stat.ML
MoSi2N4 single-layer: a novel two-dimensional material with outstanding mechanical, thermal, electronic, optical, and photocatalytic properties
最近，已经成功地制造了二维（2D）形式的MoSi 2N 4 [Hong等人，Sci. 369，670（2020）]。基于这些实验结果，本文采用混合密度泛函理论（HSE 06-DFT）研究了该材料的结构、力学、热学、电学、光学和光催化性能。声子带色散计算揭示了MoSi_2N_4单层结构的动力学稳定性。此外，力学研究证实了MoSi 2N 4单层的稳定性。与石墨烯的相应值相比，我们发现杨氏模量降低了30%，而泊松比增加了30%。此外，它的功函数与磷烯和MoS 2单分子膜的功函数非常相似。电子结构研究表明MoSi_2N_4单层膜是一种间接带隙半导体。我们已经确定使用HSE 06（GGA）的带隙为2.35（1.79）eV，这是实验带隙（1.99 eV）的高估（低估）值。热电研究表明，MoSi 2N 4单层的热电性能良好，在高温下的优值略大于1。使用RPA方法在HSE 06上构建的光学分析表明，MoSi 2N 4单层的面内偏振的第一吸收峰位于可见光谱范围内，即它是一个有前途的候选人，为推进光电纳米器件。光催化研究表明，MoSi_2N_4单层膜可以作为一种很有前途的光催化剂用于水的分解以及CO_2的还原。总之，迷人的MoSi 2N 4单层由于其独特的物理性能而在许多应用中是一种有前途的2D材料。
2020-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Self-energy corrected band-gap tuning induced by strain in the hexagonal boron phosphide monolayer
我们对二维六方磷化硼单层膜（2D-h-BP）的电子行为进行了第一性原理研究。通过沿a和b晶轴同时施加拉伸应变，系统各向同性变形。我们分析了带隙演化作为变形百分比的函数，范围从1%到8%。结果表明，该体系表现为直接带隙半导体，其价带峰和导带峰位于布里渊区的K点（1/3，1/3，0）。尽管施加了应变，但该行为不变。通过应用G 0 W 0方法校正了在标准DFT内计算的带隙低估。在两种方法中，带隙行为的趋势是相同的：对于低变形百分比，带隙以小斜率线性增长，并且在较高值下，带隙增长非常缓慢，并有达到饱和的趋势。因此，带隙对接近8%的变形的拉伸应变不太敏感。这种带隙行为的起源解释的投影态密度和电荷密度，它可以归因于库仑相互作用，和电荷重新分布由于施加的拉伸应变。为了研究载流子的迁移率，我们计算了电子和空穴的有效质量，发现两种载流子都有很高的迁移率。最后，每个应变系统的稳定性分析包括声子谱的计算，以确保动力学稳定性，弹性常数的计算，以评估机械稳定性，和结合能探索的结晶稳定性。结果表明，磷化硼单层膜在计算的拉伸应变下是稳定的。
2021-12-03 cond-mat.mtrl-sci
