Field effect in stacked van der Waals heterostructures: Stacking sequence matters
堆叠的范德华（vdW）异质结构，其中半导体二维（2D）材料与覆盖的石墨烯电极接触，实现了原子级薄的柔性电子器件。我们使用第一性原理量子输运模拟石墨烯接触的MoS2器件，以显示晶体管效应如何严重依赖于相对于栅极的堆叠配置。我们可以将这种行为追溯到接触区对栅极感应的电容性电场的堆叠相关响应。接触电阻是一个中心参数，我们的观察建立了一个重要的设计规则，基于二维原子晶体的设备。
2016-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The hot pick-up technique for batch assembly of van der Waals heterostructures
将单个二维材料组装成范德华异质结构使得能够构造具有期望的电子和光学性质的层状三维材料。制造这些结构的核心问题是在单个二维材料之间形成干净的界面，这将影响器件性能。我们在这里提出了一种快速批量制造范德华异质结构的技术，通过控制生产22个单层，双层和三层石墨烯堆叠封装在六方氮化硼中，产率接近100%。对于单层器件，我们发现半经典的平均自由程高达0.9微米，与crowest样品显示出明确的迹象，运输受到边界散射。所提出的方法很容易适用于在环境和受控气氛中制造范德华异质结构，而组装预图案化层的能力为复杂的三维结构铺平了道路。
2016-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of a polariton step potential by local variation of light-matter coupling in a van-der-Waals heterostructure
过渡金属二硫属化物层中激子的大振子强度促进了嵌入光学微腔中的单层和范德华异质结构的激子-极化激元共振的形成。在这里，我们表明，局部改变嵌入在单片，高品质因数腔体中的WSe 2/hBN/WSe 2范德华异质结中的层数引起耦合强度的局部变化。这种效应产生极化激子阶梯势，我们证明在室温下。我们的结果铺平了道路工程局部极化激子势的长度尺度下降到原子尖锐的接口，纯粹的基础上修改其实部的贡献，通过相干光-物质耦合强度g。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-step synthesis of van der Waals heterostructures of graphene and 2D superconducting a-Mo2C
将不同的二维（2D）晶体组装成范德华（vdW）异质结构，涵盖了非常广泛的特性，使在一种目标材料中组合最佳的不同成分成为前所未有的可能性。到目前为止，金属，半导体和绝缘的二维晶体已成功地用于制造功能性的vdW异质结构的设计性能。在这里，我们扩展2D超导晶体的VDW herestructures的积木。报道了用化学气相沉积（CVD）方法一步生长大规模高质量的石墨烯和二维超导a-Mo 2C的vdW异质结构。超导电性及其异质结构的二维性质的特征在于我们的扫描隧道显微镜（STM）测量。这将二维超导性（凝聚态物理最吸引人的性质）添加到vdW异质结构。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic quantum anomalous Hall phase induced by proximity in germanene/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ van der Waals heterostructure
范德华异质结结合内禀磁性和拓扑有序性为实现量子反常霍尔效应开辟了一条新的途径。在这项工作中，我们使用第一性原理计算和有效的模型分析，提出了强大的量子反常霍尔态与相当大的带隙出现在范德华异质结的锗烯/Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$。这种异质结构具有很高的热力学稳定性，从而有利于其实验制备。此外，我们发现，邻近效应增强了锗烯和Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$层之间的耦合，诱导非平凡的带隙在很宽的范围从29 meV到72 meV。带隙内的手征边缘状态，导致霍尔电导量子化为$-e^2/h$，是清晰可见的。这一发现为探测量子反常霍尔态和实现高温下非平凡量子输运的进一步应用提供了理想的候选者。
2020-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trapping Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructures by Potential Arrays
过渡金属二硫属化物异质结构可以容纳层间激子（IX），其由在不同层中空间分离的电子和空穴组成。IX拥有永久偶极子，并已被证明提供了丰富的新颖物理学。我们开发了一个离散的，随机行走模型，其中包括湮灭和IX之间的排斥相互作用。利用这个模型，我们模拟了不同深度、密度和形状的陷阱中IX的捕获。我们的研究结果表明，偶极-偶极相互作用在调节IX捕获中起着重要的作用。偶极相互作用的影响可以用小而深的陷阱来减轻，这些陷阱可以用原子缺陷和莫尔势来实现。
2021-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermalization of photoexcited carriers in two-dimensional transition metal dichalcogenides and internal quantum efficiency of van der Waals heterostructures
范德华半导体异质结构可以成为下一代光电和光伏器件中利用热光激发载流子的平台。热载流子器件的内量子效率取决于光生载流子提取率和热化率之间的关系。利用\textit{ab-initio}方法，我们证明了单层过渡金属二硫属化物的光生载流子热化时间强烈地依赖于声子谱和电子自旋轨道耦合的特性。详细地说，在价带中提升的自旋简并抑制了声学声子上的空穴散射，与电子相比，将空穴的热化减慢了一个数量级。此外，在MoS $_2$和WSe $_2$中，空穴热化时间表现不同，因为在这些看似相似的材料中自旋轨道相互作用不同。我们预测隧穿范德华半导体异质结构的内部量子效率定性地取决于是否使用MoS $_2$或WSe $_2$。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Van der Waals Epitaxial Growth of Two-Dimensional Heterostructures
了解二维范德华异质结的生长机制对于探索其功能和器件应用具有重要意义。采用物理气相沉积和光学显微镜/拉曼光谱相结合的方法，研究了二维vdW异质结构的动态生长过程。这使我们能够识别一种新的生长模式，其生长速率和形态与传统的线性生长模式明显不同。我们提出了一个模型，解释了形态的差异，并考虑到表面扩散的作用，量化的两种模式的增长率。我们系统地研究了一系列的材料组合，包括CdI 2/WS 2，CdI 2/MoS 2，CdI 2/WSe 2，PbI 2/WS 2，PbI 2/MoS 2，PbI 2/WSe 2和Bi 2Se 3/WS 2。这些发现可以推广到许多其他二维异质结构的合成与控制的形态和物理性能，有利于未来的设备应用。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
van der Waals heterostructure for photocatalysis: Graphitic carbon nitride and Janus transition-metal dichalcogenides
通过分解水将太阳能转化为化学能是产生可持续和可再生解决方案而不对环境造成有害影响的有前途的手段。在这方面，二维半导体作为潜在的催化剂，在这里，我们结合Janus过渡金属二硫属化物（MoXY，X/Y = S，Se，Te）和石墨碳氮化物的范德华异质结构。在第一性原理计算中，我们研究了决定光催化活性的电子，光学和激子性质。由于内部电场，光生电子和空穴在MoXY层中分离，并且还产生用于氧化还原反应的高过电位。在这些异质结构纳米复合材料中，高光学吸收跨越整个可见光和近紫外区。此外，较低的激子结合，计算在二维类氢模型，表明有效的电荷分离。在这种异质结构的光催化性能的巨大的可调谐性应吸引相当大的理论和实验的关注在未来。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical and transport properties of van der Waals Transition-metal Dichalcogenides Heterostructures: A First-principle Study
二维过渡金属二硫属化物（TMD）MX $_2$（M = Mo，W; X= S，Se，Te）具有独特的性质和新颖的应用。在这项工作中，我们进行第一性原理计算的范德华（vdW）堆叠MX $_2$异质结构，系统地研究其电子，光学和输运性质。我们执行所谓的安德森规则分类的异质结构，提供了两种半导体材料的异质结构的能带图的建设方案。对于大多数MX $_2$异质结构，导带最大值（CBM）和价带最小值（VBM）位于两个独立的半导体中，形成II型能带结构，因此电子-空穴对在空间上分离。我们还发现在形成MX $_2$异质结构后，在$Γ$点处有很强的层间耦合，甚至导致间接带隙。而在$K$点附近的能带结构保持为独立的单分子层。讨论了MX $_2$异质结的载流子迁移率与弹性模量、有效质量和形变势常数的关系，并与单层MX $_2$的载流子迁移率进行了对比。
2018-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of transferred graphene/h-BN van der Waals heterostructures with nonzero stacking angles by nano-ARPES
在范德华异质结构中，来自莫尔超晶格的周期性电势可以用作控制旋钮来调节组成材料的电子结构。在这里，我们提出了一个纳米角度分辨光电子能谱（Nano-ARPES）研究转移石墨烯/h-BN异质结构与两个不同的堆叠角分别为2.4°和4.3°。我们的测量揭示了超晶格布里渊区（SBZ）中心的石墨烯狄拉克锥的六个副本。SBZ的大小和它相对于石墨烯BZ的旋转角与从原子力显微镜（AFM）测量中提取的莫尔超晶格周期吻合得很好。与具有0°堆叠角的外延石墨烯/h-BN的比较表明，石墨烯和h-BN之间的相互作用随着堆叠角的增加而降低。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct band gap and strong Rashba effect in van der Waals heterostructures of InSe and Sb single layers
通过堆叠不同类型的二维材料形成的范德华异质结构由于诸如层间激子等新的物理性质而引起越来越多的关注。最近合成的原子薄硒化铟（InSe）和锑（Sb）分别表现出有趣的电子特性，如高电子迁移率在前者和高空穴迁移率在后者。在这项工作中，我们提出了第一性原理研究的稳定性和电子性质的双层异质结构组成的InSe和Sb单层。计算的电子能带结构揭示了InSe/Sb异质结构的直接带隙半导体性质，与堆叠模式无关。在考虑自旋轨道耦合的情况下，我们发现在导带底部存在一个较大的Rashba自旋劈裂，这是由于异质结中原子的自旋轨道耦合引起的对称性破缺。Rashba自旋分裂的强度可以通过施加面内双轴应变或面外电场来调节。由于InSe/Sb双层异质结构具有较大的Rashba自旋分裂和合适的禁带宽度，使其成为自旋场效应晶体管和光电子器件的理想材料。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast exciton transport in van der Waals heterostructures
本文针对范德华异质结中激子的超快非扩散传播现象，提出了一种基于波导模式形成及其辐射传输的替代激子传输模型。
2024-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Large Exchange Bias Effect and Coverage-Dependent Interfacial Coupling in CrI3/MnBi2Te4 van der Waals Heterostructures
通过构建范德华异质结构来实现磁性拓扑绝缘体的界面磁有序，有助于揭示新颖的量子态和设计功能器件。在这里，我们观察到一个有趣的交换偏置效应，表明成功的界面磁耦合，在CrI 3/MnBi 2 Te 4铁磁绝缘体/反铁磁拓扑绝缘体（FMI/AFM-TI）异质结器件。该器件最初表现出负交换偏置场，其随着温度的升高而衰减，并且不受背栅电压的影响。当我们改变设备配置被CrI 3半覆盖时，交换偏置变为正的，具有超过300 mT的非常大的交换偏置场。这种敏感的操纵解释之间的竞争的FM和AFM耦合CrI 3和MnBi 2 Te 4的界面，指向覆盖依赖的界面磁相互作用。我们的工作将促进拓扑和反铁磁器件的发展。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrawide Frequency Tuning of Atomic Layer van der Waals Heterostructure Electromechanical Resonators
我们报告的实验演示的原子薄二硫化钼（MoS 2）-石墨烯范德华（vdW）异质结纳米机电谐振器与超宽频率调谐。利用直接静电栅极调谐，这些vdW谐振器表现出优异的可调谐性，通常Δf/f0 > 200%，用于连续调谐相同的器件和相同的模式（例如，从~23到~ 107 MHz），高达Δf/f0 = 370%，这是迄今为止此类谐振器中最大的分数调谐范围。这种显着的机电谐振调谐研究了两种不同的分析模型和有限元模拟。此外，我们仔细地进行明确的控制实验和模拟，以阐明异质结构和单一材料谐振器之间的频率调谐的差异。在给定的初始应变水平下，调谐范围取决于本构晶体的二维（2D）杨氏模量;构建在具有较低2D模量的材料上的器件显示出更宽的调谐范围。这项研究证实，vdW异质结谐振器可以保持非常规的宽，连续调谐，这是有前途的电压控制，可调纳米系统。
2021-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous curvature in two-dimensional van der Waals heterostructures
本文通过深度学习辅助的大规模分子动力学模拟，预测并验证了二维范德华异质结界面在两层靠近时会发生自发面外曲率，在石墨烯/BN体系中产生高达3.8埃的位移和稳定六方莫尔图案，揭示了曲率对异质结力学性能的影响。
2024-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Multiple Topological Phases in Nanoscale Van der Waals Heterostructures: Realisation of $α$-Antimonene
范德华异质结构最近被确定为提供了许多机会，创造新的二维材料，特别是生产材料的拓扑感兴趣的国家。在这里，我们表明，它是可能的，以创建这样的异质结构在一个单一的纳米级岛的多个拓扑相。我们讨论了它们的生长的扩散限制聚集的框架内，由于不同的晶体的材料，包括异质结构的莫尔图案的形成，以及潜在的工程师的电子结构以及局部变化的拓扑顺序。特别是，我们表明，它是可能的，以建立岛屿，其中包括六方$β$ -和矩形$α$ -锑的形式，顶部的拓扑绝缘体$α$ -铋。这是第一个实验实现的$α$ -锑烯，我们表明，它是一个拓扑非平凡的材料在量子自旋霍尔类。
2017-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic understanding of ultrafast charge transfer in van-der-Waals heterostructures
范德华异质结显示出许多有趣的现象，包括在可见光谱范围内强激子吸收后的超快电荷分离。然而，尽管在光电子领域的未来应用的巨大潜力，潜在的微观机制仍然存在争议。在这里，我们使用的时间和角度分辨的光电子能谱结合微观多粒子理论，揭示了相关的微观电荷转移通道的外延WS $_2$/石墨烯异质结构。我们发现，在材料中的有效的超快电荷分离的时间尺度是由直接隧穿在布里渊区中的WS $_2$和石墨烯带交叉的那些点，而电荷分离的瞬态的寿命是由缺陷辅助隧穿通过本地化的硫空位。本征和缺陷相关的电荷转移通道在本工作中揭示的微妙的相互作用，可用于设计高效的光捕获和检测设备。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A non-invasive sub-surface electrical probe to encapsulated layers in van der Waals heterostructures
通过堆叠不同的原子级薄层状材料形成的范德华异质结构已经成为电子和光电子应用中广受欢迎的器件平台。确定这种垂直堆叠中所有封装组件的空间范围是优化制造方法和提高器件性能的关键。在这里，我们采用静电力显微镜作为一种快速和非侵入性的显微探针，提供令人信服的图像的二维层埋在30纳米以下的样品表面。我们通过研究包括石墨烯、六方氮化硼和过渡金属二硫属化物的异质结来展示该技术的多功能性。每个组成层的功函数在成像期间充当唯一指纹，从而提供对电荷环境、无序、结构缺陷和掺杂分布的重要见解。该技术具有很大的潜力，获得一个全面的了解的质量，平坦度以及在一个大类的纳米材料和垂直异质结构的埋层的局部电性能。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimising Graphene Visibility in van der Waals Heterostructures
石墨烯构成许多功能性范德华异质结构中的关键元素之一。然而，由于其单层性质，其具有可忽略的光学可见度。在这里，我们研究了石墨烯在各种范德华异质结中的可见性，并包括源光谱，斜入射和探测器的光谱灵敏度的影响，以获得一个现实的模型。在不同的波长下进行了可见度实验，结果与我们的计算非常一致。这使我们能够可靠地预测范德瓦尔斯异质结构中石墨烯更好可见性的条件。在这项工作中提供的框架和代码可以扩展到研究任意范德华异质结构内的任何二维材料的可见性。
2019-06-18 cond-mat.mes-hall
Chiral spin-textures in van der Waals heterostructures
Martin-Luther-University Halle-Wittenberg（哈勒-维滕贝格马丁路德大学）
研究手性自旋纹理的形成机制及实验进展，探讨其动态性质和传输特性，为实现室温稳定的手性自旋纹理提供方向。
2026-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals Engineering of Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures for Spin and Valleytronics
磁性材料与半导体的集成已经成为基础科学的肥沃土壤，并且对信息处理和存储的无缝集成具有极大的实际意义。在这里，我们创建一个铁磁半导体CrI3和WSe2的单层形成的范德华异质结构。我们观察到前所未有的控制自旋和谷赝自旋在WSe2，在那里我们检测到一个大的磁交换场的近13 T和快速切换的WSe2谷分裂和极化通过翻转的CrI3磁化。的WSe2的光致发光强度强烈地依赖于在WSe2和CrI3的磁化光激发自旋之间的相对对齐，由于超快自旋相关的电荷跳跃整个异质结界面。谷赝自旋的光致发光检测提供了一种简单而灵敏的方法来探测有趣的畴动力学在超导磁体，以及丰富的自旋相互作用的异质结构。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Franckeite: a naturally occurring van der Waals heterostructure
范德华异质结构是由原子级薄（2D）材料单独堆叠而成的人工材料，是2D材料研究中最有前途的方向之一。到目前为止，堆叠2D层的最广泛的方法依赖于确定性放置方法，这在制造多层堆叠时是麻烦的。此外，它们倾向于遭受对晶格取向的不良控制以及堆叠层之间不需要的吸附物的存在。在这里，我们提出了一种不同的方法来制造的块状franckeite，这是一种天然存在的和空气稳定的范德华异质结构（由交替的SnS 2-样和PbS-样层堆叠在彼此的顶部）的剥离的异质结构。提出了一个有吸引力的窄带隙（<0.7 eV）和p型掺杂，我们发现，该材料可以剥离的机械和化学的几层厚度。我们提出了广泛的理论和实验表征材料的电子性质和晶体结构，并探讨应用近红外光电探测器（利用其窄带隙）和pn结的基础上堆叠的二硫化钼（n掺杂）和franckeite（p掺杂）
2016-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning electronic properties and contact type in van der Waals heterostructures of bilayer SnS and graphene
采用第一性原理计算，研究了SnS/graphene双层异质结、SnS/graphene双层异质结（AA-堆叠）、SnS/graphene双层异质结（AB-堆叠）和SnS/graphene单层异质结（vdW）的结构和电子性质. vdW异质结构的所有组分的电子性质都得到了很好的保留，这反映了vdW相互作用的弱点。在双层SnS/石墨烯和双层SnS/双层石墨烯（AA堆叠）的情况下，形成欧姆接触，其可以通过施加外部电场首先转变为p型，然后转变为n型肖特基接触。计算结果表明，在SnS/石墨烯（AB-堆叠）双层异质结构的界面处也形成了欧姆接触，但有趣的是，通过施加垂直电场，发生了从半金属/半导体接触到半导体/半导体接触的转变，这可以增强其光学特性。或者，在单层SnS/石墨烯/单层SnS vdW异质结构中，建立p型肖特基接触，其在施加的电场下变为欧姆接触。我们的研究结果清楚地表明，vdW异质结构的电子特性可以有效地调节由外部电场，这是重要的，在设计新的纳米电子器件。
2023-01-21 cond-mat.mes-hall 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
Towards Fast Multicolor Photodetectors based on Graphene Contacted Vertical p-GaSe/n-InSe van der Waals Heterostructure
研究了以石墨烯为透明电极，采用层状p型GaSe和n型InSe的垂直范德华异质结光电探测器的电学和光电特性。不仅观察到来自层状GaSe和InSe本身的光电流峰，还观察到层间光跃迁峰，这与第一性原理计算一致。p-n异质结之间的内建电场和石墨烯电极的优势可以有效地分离光生电子-空穴对，从而导致响应时间下降到160 μs。利用垂直层状p-n异质结和石墨烯电极的层间和层内光学跃迁，可以实现基于二维层状材料的高性能多色光电探测器，这对未来的光电子学具有重要意义。
2016-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Photoluminescence from a Natural van der Waals Heterostructure
本研究首次在天然范德华异质结Franckeite中观测到光致发光现象，明确其源于SnS₂层的自由激子，量子效率较单层MoS₂低一个数量级，为天然范德华异质结的光学研究及纳米光电器件开发奠定基础。
2022-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impurity-induced excitations in a topological two-dimensional ferromagnet/superconductor van der Waals moiré heterostructure
范德华异质结中拓扑超导态的出现为探索控制拓扑超导体的新策略提供了一个新的平台。特别是，范德华异质结构中的杂质，一般具有莫尔图案，可能会导致原子和莫尔长度尺度之间的独特相互作用，这是一般拓扑超导体中不存在的特征。在这里，我们解决的拓扑莫尔超导体上的非磁性杂质的影响，无论是在弱和强制度，考虑周期性阵列和单一杂质，否则原始的无限莫尔系统。我们证明了一个很好的杂质诱导模式和莫尔长度之间的相互作用，导致从根本上不同的光谱和拓扑性质取决于相对杂质的位置和莫尔长度。我们的研究结果突出了杂质在范德瓦尔斯异质结构中的关键作用，其特征在于莫尔图案，揭示了人工莫尔系统中长度和能量尺度之间的关键相互作用。
2022-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Moire pattern as a magnifying glass for strain and dislocations in van der Waals heterostructures
我们认为变形的作用，在石墨烯异质结构与六方晶体（包括应变，皱纹和位错）上的几何特性的莫尔图案特征的一对两个不相称的错位同构晶体。通过采用唯象理论描述石墨烯和六方晶体的范德华异质结构中的一般莫尔扰动，我们研究了这种异质结构的电子性质。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall
Moire superlattice effects in graphene/boron-nitride van der Waals heterostructures
石墨烯和六方氮化硼的范德华异质结构的特征在于石墨烯的狄拉克电子的莫尔超晶格。在这里，我们回顾了这种超晶格所产生的影响，包括一个特定的迷你带结构，具有间隙和二级狄拉克点，和分形谱的磁迷你带被称为霍夫施塔特的蝴蝶。
2014-11-05 cond-mat.mes-hall
Control of excitons in multi-layer van der Waals heterostructures
本文报道了由\Mo*和六方氮化硼（hBN）原子薄层构成的双量子阱范德华异质结中激子的实验研究。中性和带电激子的发射受门电压、温度以及螺旋度和光激发功率的控制。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall
Indirect excitons in van der Waals heterostructures at room temperature
范德华过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中的间接激子（IX）的特征在于高结合能，使得它们在室温下稳定，并为探索激子系统中的基本现象和开发在高温下操作的激子器件提供了机会。我们提出了在室温下观察的IX的范德华TMD异质结的基础上的单层的MoS $_2$分离的原子薄的六方氮化硼。在TMD异质结构中实现的IX具有比单层TMD中的直接激子的寿命长几个数量级的寿命，并且它们的能量是门控的。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall
Tip-induced excitonic luminescence nanoscopy of an atomically-resolved van der Waals heterostructure
利用低温扫描隧道显微镜以原子级分辨率探测范德华异质结构的本征发光，揭示了激子发射随纳米环境变化的规律，为原子尺度理解与控制莫尔超晶格光电现象奠定基础。
2022-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High Photovoltaic Quantum Efficiency in Ultrathin van der Waals Heterostructures
我们报告了对具有超过50%的外量子效率的双（< 15 nm）范德华异质结构的实验测量，并且表明这些结构可以实现> 90%的实验吸收。通过耦合电磁模拟和实验测量，我们表明，pn WSe 2/MoS 2异质结垂直载流子收集可以有超过70%的内部光生载流子收集效率。
2017-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrafast phonon-driven charge transfer in van der Waals heterostructures
垂直堆叠的过渡金属二硫属化合物（TMD）的范德华异质结表现出丰富的能量景观，包括层间和谷间激子。最近的实验表明，在TMD异质结构的超快电荷转移。然而，电荷转移过程的性质仍然难以捉摸。基于微观和材料现实的激子理论，我们揭示了声子介导的散射通过强烈的杂化谷间激子支配的电荷转移过程中发生的子-100 fs的时间尺度。我们跟踪的时间，动量和能量分辨的光激发激子的弛豫动力学和确定的温度和堆叠依赖的电荷转移时间为不同的TMD双层。所提供的见解提出了一个重要的步骤，在微观上理解的技术上重要的电荷转移过程中的范德华异质结构。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall
Photon-Induced Suppression of Interlayer Tunneling in Van Der Waals Heterostructures
以石墨烯/{ \it h}-BN/石墨烯为例，发展了一个在强电磁场驱动下的范德华异质结构的层间隧穿理论.我们的理论预测，强反共振出现在偏置电压值等于光频率的整数倍。发现这些特征源自不同石墨烯层的Floquet边带之间的光子辅助共振隧穿跃迁，并且由于带内和带间隧穿跃迁的相互作用而对双带系统是独特的。我们的研究结果指出，在范德华异质结构中使用强电磁场隧穿局域化的可能性。
2018-12-27 cond-mat.mes-hall
In situ twistronics of van der Waals heterostructures
在范德华异质结构中，二维（2D）材料的电子能带，它们的非平凡拓扑结构和电子-电子相互作用可以通过不同层之间的扭曲角引起的莫尔图案而显著改变。这种过程被称为双电子学，其中扭转角的调谐可以通过2D材料的机械操纵来实现。在这里，我们展示了一种实验技术，可以实现在范德瓦尔斯异质结构中的二维材料的原位动态旋转和操纵。使用这种技术，我们制造了异质结构，其中石墨烯与六方氮化硼的顶部和底部封装层完美对齐。我们的技术使扭曲的二维材料系统在一个单一的堆栈动态可调的光学，机械和电子性能。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall
Enhanced interlayer neutral excitons and trions in trilayer van der Waals heterostructures
垂直堆叠的范德华异质结构构成了一个有前途的平台，提供定制的带对齐增强激子系统。在这里，我们报告的中性和带电的层间激子在三层WSe 2-MoSe 2-WSe 2范德华异质结及其动力学的观察。在三层中添加WSe 2层导致显着更高的光致发光量子产率和可调光谱共振相比，其双层异质结构在低温下。观察到的光致发光量子产率的增强是由于显着更大的电子-空穴重叠和更高的光吸收的三层异质结构，通过第一原理赝势计算的基础上自旋极化密度泛函理论的支持。我们进一步揭示了三层异质结层间中性激子和三重激子的温度和功率依赖性，以及时间分辨的光致发光。我们的研究阐明了利用第一性原理控制层间激子发光和设计原子异质结构的光电子学前景。
2018-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Antisymmetric magnetoresistance in van der Waals Fe3GeTe2/graphite/Fe3GeTe2 tri-layer heterostructures
范德华（vdW）铁磁材料正在迅速成为下一代自旋电子器件的有效构建模块。当用非磁性vdW材料（诸如石墨烯和/或拓扑绝缘体）分层时，vdW异质结构可以被组装（不需要晶格匹配）以提供否则无法获得的器件结构和功能。我们报道了范德华异质结构Fe 3GeTe 2/石墨/Fe 3GeTe 2器件中迄今为止罕见的反对称磁电阻（MR）效应。与传统的巨磁电阻（GMR）的特点是由两个电阻状态，在这些vdW异质结构的MR功能不同的高，中，低电阻状态。这种独特的特征暗示了与以前观察到的不同的潜在物理机制。理论计算表明，这三个电阻的产生是由于石墨/FGT界面上的自旋动量锁定引起的自旋极化电流。我们的工作表明，从VDW材料组装的铁磁异质结可以表现出实质上不同的性质，在真空中生长的类似异质结所表现出的。因此，它突出了新的物理和新的自旋电子应用的潜力被发现使用VDW异质结构。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetic Proximity Effect in 2D Ferromagnetic CrBr3/Graphene van der Waals Heterostructures
二维（2D）范德华异质结作为一个有前途的平台，利用各种物理现象在各种各样的新型自旋电子器件的应用。有效的自旋注入是这些器件的先决条件。最近发现的磁性2D材料导致了通过磁邻近效应（MPE）实现自旋注入的完全2D范德华自旋电子学器件的可能性。本文报道了利用塞曼自旋霍尔效应通过非局域测量研究二维CrBr 3/graphene范德华异质结构中的磁邻近效应。塞曼分裂场估计表明，即使在低磁场中也存在显著的磁邻近交换场。此外，在v = 0时，随着磁场的增加，在Dirac点R_（XX，D）处观察到的反常纵向电阻变化可能是MPE诱导新的基态相的结果。因此，在我们的CrBr 3/石墨烯范德华异质结构中揭示的这种MPE为下一代2D自旋逻辑和存储器件提供了坚实的物理基础和关键功能。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall
Negative differential resistance in Van der Waals heterostructures due to moiré-induced spectral reconstruction
在范德瓦尔斯异质结构中，由于晶格常数之间的失配和组成二维晶体的晶体学方向的错位，莫尔超晶格的形成是常见的。我们从理论上讨论了范德华隧道晶体管中的电子输运，其中一个电极由两个晶体制成，在其界面形成莫尔超晶格。通过研究含有对齐的石墨烯/六方氮化硼异质结构或扭曲的双层石墨烯的结构，我们表明，负微分电阻是可能的，在这样的晶体管作为超晶格引起的电子态密度的变化的结果，而不需要动量守恒隧道存在于高品质的剥离设备。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of one-dimensional carbon-boron nitride van der Waals heterostructure: A molecular dynamics study
研究范德华异质结中的热输运问题，对于它们的广泛应用具有重要的科学意义和实际意义。本文采用分子动力学模拟系统地研究了碳纳米管和氮化硼纳米管组成的一维异质结构的热导率。热导率被发现有很强的依赖于温度，长度和直径。此外，轴向应变和范德华相互作用的强度被证明能够调制热导率高达约43%和37%，分别。此外，还研究了组分纳米管的手征性对热导率的影响。这些结果解释的基础上晶格动力学的见解。这项工作不仅提供了可行的策略来调制热导率，而且还增强了对一维异质结构中声子输运基本物理的理解。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Electrical control of inter-layer excitons in van der Waals heterostructures
本文研究了垂直电场作用下过渡金属二硫属化物（TMDC）叠层中的激子，这里是MoSe $_2$ /WSe $_2$ van der Waals异质结.用密度泛函理论计算得到了能带结构，以及分别在导带和价带中的电子和空穴波函数。尽管异质结构的II型性质导致完全电荷分离的层间激子，但层间的载流子分布被示出为容易通过外场来调谐。我们的研究结果表明，中等值的电场产生更均匀分布的波函数沿异质结构，从而提高层间激子结合能，最显着的是，它的振子强度。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
Recent progress in the assembly of nanodevices and van der Waals heterostructures by deterministic placement of 2D materials
由于最近开发的确定性放置方法可以转移二维（2D）材料，设计师异质结构现在可以以无与伦比的精度逐层组装。这种可能性构成了一个非常活跃的研究领域的诞生，所谓的范德华异质结构。此外，这些确定性的放置方法也打开了大门，以制造复杂的设备，这将是非常困难的，否则通过传统的自下而上的纳米制造方法，并制造具有精致的电子性能的完全封装的设备。二维材料与现有技术的集成，如光子和超导波导和纤维光学是另一个令人兴奋的可能性。在这里，我们回顾了最先进的确定性布局方法，描述和比较文献中提供的不同的替代方法，我们说明了它们的潜力，制造范德华异质结构，将二维材料集成到复杂的设备和制造人工双层结构，其中层呈现用户定义的旋转扭转角。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferroelectric valley valves with graphene/MoTe$_2$ van der Waals heterostructures
铁电范德华异质结构提供了一个天然的平台，设计各种电控设备。在这项工作中，我们证明了AB双层石墨烯封装在MoTe $_2$作为一个谷阀，显示一个可切换的内置拓扑间隙，导致铁电驱动的拓扑通道。使用从头计算和低能量模型的组合，我们表明，铁电秩序的MoTe $_2$允许控制的间隙开放的双层石墨烯，并导致不同的铁电畴之间的拓扑通道。此外，我们分析了MoTe $_2$和石墨烯层之间的莫尔调制在拓扑模式中的效果，证明了边缘状态对铁电感应电势的莫尔调制是鲁棒的。我们的研究结果提出了铁电/石墨烯异质结构作为多功能平台，以设计可切换的内置拓扑通道，而无需外部电偏压。
2023-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge detection using a WSe$_2$ van der Waals heterostructure
检测量子器件中的单次充电事件是实现用于量子信息处理的实用量子线路的重要一步。在这项工作中，我们证明了范德瓦尔斯异质结器件与门控纳米收缩在单层WSe 2可以用作附近的量子点的电荷检测器。这些结果开启了在复杂的量子线路中实现基于二维材料的电荷检测方案的可能性。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall
Plasmon-Enhanced Interface Charge Transfer Exciton of 2D In-Plane Lateral and van Der Waals MoS$_2$/WS$_2$ Heterostructures
采用第一性原理计算和有限元电磁模拟相结合的多尺度计算方法，研究了二维横向和范德华2 H相MoS 2/WS 2异质结构的等离子体增强层间电荷转移激子.在2 H横向和范德华MoS $_2$ /WS $_2$异质结中观察到弱ICT激子。理论结果揭示了等离子激元与ICT激子强耦合产生激子的物理原理。金属等离子体激元能强烈增强弱CT激子，为观察弱CT激子提供了新的途径。我们的研究结果有助于加深对横向和范德华异质结中激子与等离子体激元强耦合作用所产生的激子的理解。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electronic structure and Magneto-transport in MoS$_2$/Phosphorene van der Waals heterostructure
在格林函数支持的密度泛函理论框架下，利用散射理论研究了含时自旋电流介导的自旋转移矩行为.在半导体模型MoS $_2$ /磷烯范德华异质结中揭示了量子磁输运特性。研究了自旋电流通道化异质层输运随磁化角旋转变化的动力学。据观察，随时间变化的自旋输运矩保持不变，无论磁化角方向。极化自旋电流是持久的外部磁场的潜在适用性对自旋电子学。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall
van der Waals Heterostructures of Germanene, Stanene and Silicene with Hexagonal Boron Nitride and Their Topological Domain Walls
我们研究了由锗烯、锡烯或硅烯与六方氮化硼（h-BN）构成的范德华（vdW）异质结构。这些弯曲的蜂窝材料的有趣的拓扑性质可以保持和进一步工程化的异质结构，其中衬底效应和外部电场之间的竞争可以用来控制可调的拓扑相变。使用这样的异质结构作为构建块，设计了各种vdW拓扑域壁（DW），沿其存在谷极化量子自旋霍尔边缘状态或谷对比边缘状态，其由谷（自旋）分辨拓扑电荷保护，并且可以通过异质结的图案化和外部场来定制。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall
Tunneling Devices with Perpendicular Magnetic Anisotropy Electrodes on Atomically Thin van der Waals Heterostructures
报道了范德华异质结隧穿器件中垂直铁磁电极的制备。我们发现MgO/Co/Pt薄膜在六方BN上表现出垂直磁各向异性（PMA），其易磁化轴垂直于衬底。真空退火增强了垂直各向异性。沿垂直方向的易轴持续到室温，Pt层厚度范围从1.5到5 nm。我们采用PMA电极在石墨烯和单层WSe 2上构建隧穿器件，其中在没有强肖特基势垒形成的情况下证明了自旋注入特性和场效应晶体管行为。
2017-10-30 cond-mat.mes-hall
Light-matter interaction in van der Waals heterostructures
即使单个二维材料具有各种有趣和意想不到的特性，这些层的堆叠也会导致范德华固体，该范德华固体将二维特性与源自层间相互作用的新颖特征结合在一起。在这篇专题综述中，我们涵盖了范德华异质结构的制造和表征，重点是由半导体过渡金属二硫属化物单层制成的异质双层。实验和理论技术来研究这些异质双分子层。最新的研究结果集中在不同的过渡金属dichalcogenides异质结和不同的谷之间可能的光学跃迁，外观的莫尔图案和签名的莫尔激子进行了讨论。对范德华异质双层膜的迷人和快速增长的研究为其作为新兴量子纳米材料的应用提供了有希望的见解。
2020-02-19 cond-mat.mes-hall
Versatile Electronic Devices Based on WSe2/SnSe2 Vertical van der Waals Heterostructure
由各种二维材料堆叠而成的范德华异质结构在电子学应用中具有广阔的前景。然而，大多数报道的基于范德华异质结的电子器件的性能与现有技术相比还有很大差距。在这里，我们报告的高性能异质结器件的基础上垂直堆叠的二硒化钨和二硒化锡。由于材料独特的能带排列和原子厚度，载流子输运和能垒都可以通过外加电场有效地调制。因此，异质结器件显示出卓越的特性，具有约3 × 108的高电流开关比，由于带到带隧穿而导致的五十年电流变化的平均亚阈值斜率为每十年126 mV，约3 × 108的超高整流比和超过104 A/cm 2的电流密度。此外，还成功地实现了基于多数载流子输运主导二极管的小信号半波整流器电路，在未来的高速电子应用中显示出巨大的潜力。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Control of the exciton valley dynamics in van der Waals heterostructures
在具有过渡金属二硫属化合物单层的范德华异质结中，激子谷动力学是由激子中电子和空穴之间的长程交换相互作用驱动的。它耦合在相反的圆极化导致在单层平面中传播的激子的纵向-横向分裂的活跃状态。在这里，我们从理论上研究的电介质环境的影响上的远程交换相互作用，并演示如何在六方氮化硼的封装修改激子横向分裂。我们计算激子自旋/谷极化弛豫由于长程交换相互作用，并表明单层环境的变化导致显着的，高达五倍，增强激子谷极化寿命。
2020-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Gate-tunable Spin-Galvanic Effect in Graphene Topological insulator van der Waals Heterostructures at Room Temperature
物质拓扑态中独特的电子自旋织构对于新兴的自旋轨道驱动存储器和逻辑技术是有希望的。然而，有几个挑战与增强其性能，电栅极可调谐性，从平凡的体状态的干扰，和异质结构接口。我们通过将二维石墨烯与三维拓扑绝缘体（TI）集成在范德华异质结构中来解决这些挑战，以利用其显着的自旋电子学特性和工程师邻近诱导的自旋电荷转换现象。在这些异质结中，我们实验证明了在室温下的栅极可调自旋电流效应（SGE），允许有效地转换成横向电荷电流的非平衡自旋极化。通过自旋开关、自旋进动和磁化旋转实验对各种器件几何结构中的SGE进行系统测量，建立了Gr-TI异质结构中自旋-电荷转换的鲁棒性。重要的是，使用栅极电压，我们揭示了一个强大的电场可调性的幅度和符号的自旋电流信号。这些发现为利用TI和石墨烯异质结构实现全电和栅极可调自旋轨道技术提供了一条有效的途径，可以提高自旋电子电路的性能并降低功耗。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
