Based on first-principles calculations, we have found a family of 2D transition-metal (TM) chalcogenides MX5 (M = Zr, Hf and X = S, Se and Te) can host quantum spin Hall (QSH) effect. The molecular dynamics simulation indicate that they are all thermal-dynamically stable at room temperature, the largest band gap is 0.19 eV. We have investigated MX5's electronic properties and found their properties are very similar. The single-layer ZrX5 are all gapless semimetals without consideration of spin-orbit coupling (SOC). The consideration of SOC will result in insulating phases with band gaps of 0.05 eV (direct), 0.18 eV (direct) and 0.13 eV (indirect) for ZrS5, ZrSe5 to ZrTe5, respectively. The evolution of Wannier charge centers and edge states confirm they are all QSH insulators. The mechanisms for QSH effect in ZrX5 originate from the special nonsymmorphic space group features. In addition, the QSH state of ZrS5 survives at a large range of strain as long as the interchain coupling is not strong enough to reverse the band ordering. The single-layer ZrS5 will occur a topological insulator (TI)-to-semimetal (metal) or metal-to-semimetal transition under certain strain. Monolayer MX5 expand the TI materials based on TM chalcogenides and may open up a new way to fabricate novel low power spintronic devices at room temperature.
Two-Dimensional Group-IV Chalcogenide Si2Te2 film: A New Quantum Spin Hall Insulator with Sizable Band Gap
量子自旋霍尔（QSH）效应由于在绝缘体带隙中具有强的无带隙态而有望实现无耗散的输运器件。在这里，通过使用第一性原理计算，我们发现IV族硫属化物Si 2 Te 2薄膜是一个二维QSH绝缘体的基本带隙为0.29 eV，这是可调的外部应变。这种非平凡的拓扑相位源于Si-px，y和Te-px，y轨道之间的能带反转，由位于体隙中的狄拉克点的单对拓扑保护的螺旋边缘态证明。值得注意的是，边缘状态的特性，如费米速度和边缘形状，可以通过边缘修改来调整。此外，h-BN半导体是实验实现2D Si 2 Te 2薄膜的理想衬底，而不会破坏其非平凡的拓扑结构。我们的工作为基于二维硅基薄膜的拓扑自旋电子学器件的设计开辟了一条新的途径。
Electronic Structure, mass fluctuation, and Localized Bond Properties of two-dimensional double-layer transition metal chalcogenide MX$_2$ (M = Mo, W; X = S, Se, Te) Calculated Based on Density Functional Theory and BBC model
A new quasi-one-dimensional transition metal chalcogenide semiconductor (Nb$_4$Se$_{15}$I$_2$)I$_2$
新的低维过渡金属硫属化物的发现有助于这些材料已经繁荣的家庭。在这项研究中，一种新的准一维材料（Nb $_4$ Se $_{15}$ I $_2$）I $_2$的针状单晶生长的化学气相传输，并通过单晶X射线衍射（XRD）的结构是解决。新结构具有沿[101]方向的一维（Nb $_4$ Se $_{15}$ I $_2$）$_n$链，每个分子式单元具有两个I $^-$离子直接键合到Nb $^{5+}$。另外两个I $^-$离子松散配位并插入链之间。单个链是手性的，并且沿着$b$轴以相反的方向堆叠，给出空间群$P2_1/c$。通过粉末XRD验证了相纯度和晶体结构。密度泛函理论计算表明（Nb $_4$ Se $_{15}$ I $_2$）I $_2$是具有约0.6 eV的直接带隙的半导体。块状晶体和微图案化器件的电阻率测量表明，（Nb $_4$ Se $_{15}$ I $_2$）I $_2$具有约0.1eV的活化能，并且在冷却时没有看到异常或转变。(Nb基于低温单晶XRD，$_4$ Se $_{15}$ I $_2$）I $_2$从室温下至8.2 K不经历结构相变。该化合物代表了各向异性过渡金属硫属化物的不同家族的良好表征和价态精确的成员。
Sharp enhancement on thermoelectric figure-of-merit of post-transition metal chalcogenides (PTMCs) using heterostructures with Mexican-hat valence band
后过渡金属硫族化合物（PTMCs）如GaSe、GaS、InSe和InS已被提出作为有前途的热电材料，这是由于低晶格电导率、高塞贝克系数以及期望当减薄到几层时其优值（figure of merit）随着能带结构转变为墨西哥帽价带（MHVB）而改善。在这里，我们表明，从头计算的MHVB应该存在，即使在厚膜的InSe/GaSe II型异质结构，和50%的增强在室温下的热电系数的优值zT预期相比，散装InSe。
Lateral Transport and Field-Effect Characteristics of Sputtered P-Type Chalcogenide Thin Films
研究p型薄膜硫族化合物的横向电输运对于评估其在场效应晶体管（FET）和相变存储器应用中的潜力具有重要意义。例如，在低温（<= 250 C）下具有溅射材料的p型FET可以在柔性电子或后段工艺（BEOL）硅兼容工艺中发挥作用。在这里，我们探索横向运输硫属化物薄膜（Sb 2 Te 3，Ge 2 Sb 2 Te 5，Ge 4 Sb 6 Te 7）和多层膜，霍尔测量（在<= 50 nm薄膜）和p型晶体管（在<= 5 nm的薄膜）。最高的霍尔迁移率测量Sb 2 Te 3/GeTe超晶格（~18 cm 2/V/s在室温下），超过2- 3倍高于其他薄膜。在Ge 2Sb 2 Te 5的PNP型FET中，我们实现了场效应迁移率高达~5.5 cm 2/V/s，电流开/关比~10000，是迄今为止Ge 2Sb 2 Te 5晶体管中最高的。我们还探索了流程优化（例如，AlOx覆盖层，用于光刻的显影剂的类型），并揭示它们朝着实现具有可接受的迁移率和开/关电流比的p型晶体管的权衡。我们的研究为基于p型硫属化物的电子器件的优化提供了重要的见解。
Thermally Induced Structural Evolution and Nanoscale Interfacial Dynamics in Layered Metal Chalcogenides
层状硫族化合物（包括Bi 2 Te 3、Sb 2 Te 3、Bi-Sb-Te三元合金和异质结构）被认为是良好的热电、拓扑绝缘体，并且最近被强调为贵金属之外的等离子体构建块。在这里，我们进行了联合原位透射电子显微镜（原位TEM）和密度泛函理论（DFT）计算，研究温度依赖的纳米级动力学，界面性质，并进一步确定本征缺陷和边缘配置的作用，在各向异性升华的Bi 2 Te 3-Sb 2 Te 3面内异质结构和Sb 2-xBixTe 3合金。结构动力学，包括边缘演变，形成，膨胀，和聚结的热诱导多边形纳米孔的报告。纳米孔似乎是由硫族化物物种（Te）从异质结构中的中心、异质界面和边缘以及仅从合金对应物中的外边缘的优先解离引发的。这导致异质结构的热稳定性降低和显著不同的升华途径。此外，三角形和准六边形的配置被观察到的异质结构中的主要纳米孔配置。此外，我们的DFT计算提供了一个机制上的理解的作用，本机缺陷和边缘形成能量，揭示反位缺陷TeBi是占主导地位的本机缺陷在富Te条件下，并发挥关键作用的缺陷辅助升华。这些发现显著影响了我们对控制纳米级升华动力学的理解，并最终帮助我们设计可调低维硫属化物。
Chemical Migration and Dipole Formation at van der Waals Interfaces between Magnetic Transition Metal Chalcogenides and Topological Insulators
金属和磁性覆盖层通过邻近效应而且通过改变Bi $_2$ Se $_3$子表面的组成和化学结构来改变拓扑绝缘体（TI）硒化铋（Bi $_2$ Se $_3$）的表面。采用X射线光电子能谱学（XPS）研究了Bi $_2$ Se $_3$和Mn金属或硒化锰之间的界面，揭示了界面处的化学和电子变化。在没有外部Se源的情况下，在Bi $_2$ Se $_3$上沉积Mn金属显示出由于Mn-Se键合而在Mn层内的意外键合，因为Se从Bi $_2$ Se $_3$层扩散到生长的Mn膜中。Se向外扩散进一步通过Bi $_2$ Se $_3$层内Bi核心能级的变化来证明，这表明主要是Bi-Bi键合超过Bi-Se键合。当过量的Se与Mn一起供应时，没有发生Se的外扩散，这表明为沉积的金属提供足够的硫族元素原子的重要性。然而，Bi $_2$ Se $_3$核心水平光电子表现出刚性化学位移朝向更高的结合能后，沉积单层的MnSe $_{2-x}$，表明在覆盖层内的偶极子。化学计量计算表明，单层形成MnSe优先于过渡金属二硫属化物（TMD）相MnSe $_2$，提供了一致的图片的偶极子形成中，一个平面的Se阴离子位于Mn阳离子。这项研究表明，化学扩散和偶极子的形成是很重要的Mn-Bi $_2$ Se $_3$和MnSe $_{2-x}$ -Bi $_2$ Se $_3$和TMD/TI接口更普遍应仔细考虑。
Kinetically accessible 1D magnetic chains of transition-metal chalcogenides and halides on van der Waals surfaces
Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), Renmin University of China（中国人民大学量子态构建与操控教育部重点实验室）；College of Physics and Electronic Engineering, Center for Computational Sciences, Sichuan Normal University（四川师范大学物理电子工程学院计算科学中心）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）
Post-Transition Metal Sn-Based Chalcogenide Perovskites: A Promising Lead-Free and Transition Metal Alternative for Stable, High-Performance Photovoltaics
Valley- and Spin-Dependent Electronic and Transport Properties of Two-Dimensional Altermagnetic Titanium-Based Chalcogenide Halides
Northwest University（西北大学）；Shaanxi Key Laboratory for Theoretical Physics Frontiers（陕西省理论物理前沿重点实验室）；Peng Huanwu Center for Fundamental Theory（彭桓武基础理论研究中心）；Fundamental Discipline Research Center for Quantum Science and Technology of Shaanxi Province（陕西省量子科学与技术基础学科研究中心）
Surface Restructuring of Nickel Sulfide Generates Optimally-Coordinated Active Sites for ORR Catalysis
已经发现第一行过渡金属氧化物和硫属化物对于水和O $_2$的相互转化的性能与基于贵金属的催化剂的性能相当。第一行过渡金属离子的高不稳定性导致催化条件下的表面动力学，并导致活性位点结构不同于本体晶格的表面终止所预期的那些。虽然这些表面转化已经在许多金属氧化物上得到了很好的表征，但在电催化条件下较重的硫属化物的表面动力学在很大程度上是未知的。我们最近报道了方沸石Ni $_3$ S $_2$体相支持在良性水性条件下的有效ORR催化，并对电解质阴离子如使Pt中毒的磷酸盐表现出优异的耐受性。在这里，我们结合电化学，表面光谱和高分辨率显微镜表征的表面动力学镍$_3$ S $_2$ ORR催化条件下。我们发现，镍$_3$ S $_2$进行自限性氧化表面重组，形成约2 nm的非晶表面膜保形涂层的镍$_3$ S $_2$微晶。表面膜具有标称NiS化学计量比，并且对于ORR催化具有高活性。使用DFT计算，我们表明，在一级近似下，硫化镍的催化活性是由Ni-S配位数在表面暴露的网站通过一个简单的几何描述符。特别是，我们发现，在表面重组过程中动态形成的非晶NiS表面上的表面位点提供了一个最佳的充满活力的景观ORR催化。这项工作提供了一个系统的框架，表征丰富的表面化学的金属硫族化合物，并提供了原则，为发展更广泛的理解介导的无定形材料的电催化。
