Non collinear Magnetism and Phonon Dispersion Relation in Vacancy Induced Phosphorene Monolayer
采用基于rst原理的从头算方法研究了磷分子单分子膜的电子、磁性和线性声子色散行为。磷烯单层膜是一种半导体系统，其禁带宽度随尺寸变化。空位被用来研究单分子层体系的几何和物理行为。计算中包括了纯单层、空位诱导单层和空位诱导掺杂单层。通过优化算法很好地检查了掺杂剂浓度，以保持单层系统的稀磁半导体行为。态密度和分态密度表示系统中各个轨道的贡献。在空位态和掺杂空位态中观察到带闭合性质，表明了扰动相的闭合致密态和金属行为。计算中同时考虑了反铁磁有序和铁磁有序，得到了这两种有序对系统物理性质的影响。根据声子振动态密度和线性色散关系，通过具有线性色散关系的费米面映射了朗道能级分布。线性声子态密度的结果与电子态密度的结果一致。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Optical conductivity enhancement and thermal reduction of BN-codoped MgO nanosheet: Significant effects of B-N atomic interaction
本研究通过调控BN共掺杂MgO单层膜中B与N原子的吸引相互作用，实现带隙转变与光学性能提升、热容降低，并通过AIMD计算验证其热力学稳定性，为相关器件应用提供调控思路。
2023-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Exploring electronic, optical, and phononic properties of MgX (X=C, N, and O) monolayers using first principle calculations
本研究通过第一性原理计算探究三种MgX单层的多类物理特性，验证了其动力学与热力学稳定性，明确了不同材料的电学、热学及光学性能差异，为相关器件应用提供了理论依据。
2023-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-related color centers in twodimensional silicon carbide monolayers
本文通过密度泛函理论计算表征二维碳化硅中碳空位、硅空位及碳反位-空位对缺陷的超精细张量和光学激发态，并提出带负电碳反位-空位可用于近红外单光子发射，中性碳空位可用于可见光波段量子传感。
2023-12-19 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of chalcogen vacancy effect on the optoelectronic and photocatalytic properties of transition metal dichalcogenides monolayers
Department of Control Engineering, Faculty of Electrical Engineering, Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学电气工程学院控制工程系）；Engineering Materials & nCATS, FEE, University of Southampton（南安普顿大学电气工程学院工程材料与nCATS）
研究硫族元素空位对过渡金属二硫属化物单层光电子和光催化性能的影响，用量子力学计算，发现空位改变结构、影响带隙等，含缺陷单层有光催化能力，可为相关实验合成提供指导。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Charged Vacancy Defects in Black Phosphorus Monolayer Phosphorene
二维半导体磷烯在光电子学、自旋电子学、催化、传感器和能量转换等方面有着广泛的应用前景。为了利用磷烯的潜力，需要更好地了解本征缺陷如何控制载流子浓度、特性和迁移率。利用密度泛函理论和电荷修正方案，考虑适当的边界条件，我们进行了全面的研究结构对带电空位点缺陷的形成能，电子结构和电荷跃迁能级的影响。我们预测，中性空位表现出9-5环结构的形成能为1.7 eV，并在费米能级1.04 eV以上的价带最大值转变为带负电的状态。相应的光电荷跃迁显示相当大的Frank-Condon位移与0.3 eV的大斯托克斯位移。在n掺杂的磷烯中，磷烯空位应带负电，这将钝化掺杂剂并降低载流子浓度和迁移率。
2021-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Effect of interface states on spin-dependent tunneling in Fe/MgO/Fe tunnel junctions
用第一性原理计算研究了外延Fe/MgO/Fe（001）隧道结的电子结构和自旋相关隧穿。对于小的MgO势垒厚度的少数自旋共振带在两个接口的反平行磁化的隧穿电导作出了显着的贡献，而这些频带，在实践中，不匹配的无序和/或小的施加偏压的平行磁化。这解释了实验观察到的减少隧穿磁电阻（TMR）薄MgO障碍。我们预测，单层的Ag外延沉积在Fe和MgO之间的界面抑制隧道通过界面带，因此可以用于提高薄的障碍的TMR。
2005-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of CO and NO molecules on pristine, vacancy defected and doped graphene-like GaN monolayer: A first-principles study
本文利用DFT-D2计算CO和NO在原始、空位缺陷及金属掺杂GaN-ML上的吸附行为，发现N空位材料适合CO传感，N空位与Pt掺杂材料适合NO传感。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Effect of O-doping or N-vacancy on the structural, electronic and magnetic properties of MoSi2N4 monolayer
本文采用第一性原理计算研究了四种缺陷（ONout，ONin，VNout和VNin）对MoSi_2N_4单层膜结构、电学和磁学性质的影响。计算结果表明，这四种缺陷都导致了O掺杂或N空位周围的结构畸变，从而改变了晶格常数和单层高度h.具体地，ONout或ONin增加晶格参数，但VNout或VNin相反。ONout或VNout增加单层高度，而ONin或VNin的高度降低。这四种缺陷对MoSi_2N_4单层膜的电子性质都有重要影响，它们都能引起MoSi_2N_4从半导体到金属的转变。ONin或VNin在MoSi_2N_4单层中从非磁性到亚铁磁性的转变中起着至关重要的作用。随后研究了双轴应变对两个具有ONin和VNin的系统的磁性能的影响。结果表明，当应变从-3%增加到10%和从-9%增加到10%时，ONin和VNin两个系统的总磁矩对双轴应变的敏感性降低，而Mo原子上的局部磁矩则增加.此外，亚铁磁态和顺磁态之间的磁相变被发现发生在约-4%应变和范围从-10%到-9%的范围内的两个系统与ONin和VNin，分别。该研究可为MoSi 2 N4单层在自旋电子和磁性材料中的应用提供指导。
2020-12-08 cond-mat.mtrl-sci
The optical absorption spectra of V centers in deformed MgO under pressure
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了MgO中V^{0}和V^{-}心的电子结构和光学吸收谱.结果表明，在PBE 0泛函中，具有畸变的构型在能量上是有利的。Mg空位周围的六个O原子由于畸变而不等价。应用混合泛函计算方法得到了局域在带隙中的缺陷态，这对光学性质是非常重要的。在环境条件下，在~2.5和~2.6 eV处的吸收峰分别归属于V^{0}和V^{-}中心。随着压力的增加，吸收峰出现蓝移。这一趋势与实验观察相一致。
2017-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Role of defects in ultrafast charge recombination in monolayer MoS$_2$
在这项工作中，我们系统地研究了点缺陷的作用，单层MoS的复合时间$_2$使用含时从头算非绝热分子动力学模拟。各种类型的点缺陷，如S空位，S间隙，Mo空位和Mo间隙已被考虑。我们发现，缺陷强烈地加速电子-空穴复合，特别是间隙S原子这样做的3个数量级相比，原始的MoS $_2$。Mo缺陷（空位和填隙两者）经由能隙中的各种缺陷能级引入多个去激发路径。本研究的结果提供了一些基本的理解，在存在缺陷的光致去激发动力学在高度技术相关的二维MoS $_2$。
2021-03-24 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
Adsorption Sites of Individual Metal Atoms on Ultrathin MgO(100) Films
我们在Ag（100）上生长单层和双层MgO厚膜的过程中使用Ca掺杂，用扫描隧道显微镜来识别单个吸附原子的吸附位点。为此，我们结合原子分辨率图像的裸露的MgO层的吸附物的图像和在较大的尖端样品距离采取的替代钙原子。对于Ho原子，吸附位取决于MgO厚度。在单分子层上，它们根据O和桥位的丰度分别分布在O和桥位上，分别为1/3和2/3。在MgO双层上，Ho原子几乎完全占据O位点。吸附在镁上的第三种是由密度泛函理论预测，并可以通过原子操纵创建。Au原子吸附在桥网站的MgO厚度，而Co和Fe原子更喜欢的O网站，再次为两个厚度。
2017-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-Driven Electronic Reconstruction in Monolayer PtSe$_2$: Formation Thermodynamics and Charge States
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Beijing Normal University), Ministry of Education（教育部多尺度自旋物理重点实验室（北京师范大学））；College of Science, Liaoning Petrochemical University（辽宁石油化工大学理学院）
本研究基于第一性原理计算，探究单层PtSe₂中各类空位的形成热力学、电荷态等，发现Vₛₑ形成能最低，空位扩散受抑制，缺陷可调控其光学性质，为其器件设计提供指导。
2026-08-19 cond-mat.mtrl-sci
MoSSe Janus monolayer as a promising two dimensional material for NO2 and NO gas sensor applications
利用密度泛函理论研究了过渡金属二硫属化合物基JanusMoSSe单分子膜对H2S、NH3、NO2和NO有毒气体的气敏机理。原始和缺陷包括MoSSe层被认为是吸附研究的主体材料。研究了三种类型的缺陷（i）钼空位、（ii）硒空位和（iii）硫/硒空位，以了解它们对这些气体分子的电子性质和传感的影响。通过计算缺陷的形成能来预测这些缺陷的稳定性，发现硒空位是最稳定的缺陷。从吸附能、垂直高度、电荷差密度、Bader电荷分析、电子和磁性等方面对气体分子的吸附进行了评价。H_2S、NH_3、NO_2和NO分子在Janus MoSSe单分子膜上的最大吸附能分别为~-0.156eV、-0.203eV、-0.252eV和-0.117eV。硒和硫/硒缺陷显著改善了气体分子的感测。NO2气体分子解离并在含硒和硫/硒缺陷的MoSSe Janus单层中形成氧掺杂的NO吸附。含MoSSe层的Se和S/Se缺陷的吸附能值分别为~ -3.360eV和-3.404eV。此外，NO2分子的吸附诱导约1 μ/B的磁矩。相反，NO分子在硒和硫/硒缺陷的表面上表现出化学吸附，包括Janus MoSSe单层，而H2S和NH3分子表现出物理吸附，其吸附能分别在-0.146至-0.238 eV和-0.140至-0.281 eV的范围内。H_2S、NH_3、NO_2和NO分子在原始和缺陷单分子膜上的吸附表明，硒和硫/硒空位缺陷对NO…
2018-12-20 cond-mat.mtrl-sci
High tensile strength and thermal conductivity in BeO monolayer: A first-principles study
在最新的实验进展中，通过分子束外延在银表面上成功地生长了石墨烯样和绝缘BeO单层（ACS Nano 15（2021），2497）。受这一成就的启发，在这项工作中，我们进行基于第一性原理的模拟，以探索石墨烯类BeO，MgO和CaO单层的电子，机械性能和热导率。所考虑的纳米片被发现显示出理想的热稳定性和动态稳定性。BeO单层被发现显示出非常高的弹性模量和拉伸强度，分别为408和53.3 GPa。BeO，MgO和CaO单分子膜的电子带隙预测分别为6.72，4.79和3.80 eV，使用HSE 06功能。基于Boltzmann输运方程的迭代解，预测了BeO、MgO和CaO单分子膜的室温晶格热导率分别为385、64和15 W/mK。我们的研究结果表明，通过增加金属原子的重量，电子带隙，机械强度和热导率显着下降。这项工作突出了卓越的高热导率，载流子迁移率和机械强度的绝缘BeO纳米片，并建议他们作为有前途的候选人，设计强大的绝缘组件具有高热导率。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles study of the adsorption of MgO molecules on a clean Fe(001) surface
用密度泛函理论和投影缀加波方法研究了MgO分子在Fe（001）表面的吸附.确定了考虑不同吸附位点的能量最有利的配置。最优选的吸附几何形状是当MgO分子平行于表面时，其中Mg在间隙位点中并且O在Fe原子的顶部。在随后的MgO分子吸附在这种几何形状，一个尖锐的，非氧化界面之间的MgO吸附层和Fe（001）表面形成。垂直于表面的MgO的吸附，与氧结合在最上面的Fe层是不太可能的，但可能会导致FeO层的形成时，稳定与过量的氧原子。两种界面类型的结构，电子和磁性的MgO覆盖率从1/9到1单层（ML）进行了检查。电子和磁性的MgO覆盖敏感。对于较低的覆盖率的MgO，明确的杂交之间的Fe 3d和O 2 p状态。表面Fe原子的平均磁矩随着覆盖度而降低，对于1 ML MgO，达到2.78 $μ_{\rm B}$。
2015-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Surface Reactivity Enhancement by O2 Dissociation on a Single-layer MgO Film Deposited on Metal Substrate
由于它们在表面催化反应中的重要应用，提高绝缘表面上的反应性至关重要。本文采用第一性原理计算研究了O2在金属衬底上沉积的单层MgO（100）薄膜上的吸附。吸附构型，反应途径，分子动力学模拟，和电子性质的报告。我们发现，O2可以完全解离在表面上，这是形成鲜明对比的MgO（100）膜厚超过一个单层。解离的O2倾向于渗透到界面区域，表现得像开关一样触发随后的化学反应。例如，水和界面氧之间的相互作用导致羟基自由基的形成。该研究为实现所需的表面催化反应，特别是涉及氧气的表面催化反应铺平了道路。
2016-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Large enhancement of infrared absorption due to trimer comprised of doping-N and S-S divacancies in the imperfect monolayer MoS2: A first-principles study
本论文采用第一性原理方法，系统地研究了理想单层MoS 2（M）、S空位M（M@SV）、S位N掺杂M（M@ND）和S空位和S位N掺杂M（M@V-D）的晶体结构、电子结构和光吸收性质。结果表明，N原子倾向于位于Mo和S层之间，在原位留下一个空位，形成间隙N原子。因此，间隙N原子和S空位构成NI-VS二聚体。我们研究了具有五种原子构型的M@V-D，并发现具有NI-VS-VS三聚体的最稳定结构。结果表明，稳定的M@V-D体系在最远红外区的吸光度明显高于其它体系。结果表明，稳定的M@V-D的红外吸收的大幅增强主要归因于三聚体晶体结构所决定的特殊电子结构。认为M@V-D是一种很有前途的红外材料。
2019-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Bond reconstruction and vacancy clustering in monolayer silicon carbide from first principles
International Center for Young Scientists, National Institute for Materials Science（国际青年科学家中心，物质材料研究机构）
研究单层碳化硅中空位相关结构的键重构机制，采用密度泛函理论，揭示单空位及聚集体的重构情况，如孤立单空位的面内面外变化、碳单空位对光学活性的影响等，还发现一种稳定聚集体有望成为红外色心候选。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Generating nanoscale and atomically-sharp p-n junctions in graphene via monolayer-vacancy-island engineering of Cu surface
在石墨烯单层膜中建立高质量的pn结对于研究无质量狄拉克费米子的许多奇异现象至关重要。然而，即使石墨烯技术的快速发展超过十年，在石墨烯中产生纳米级和原子级尖锐的pn结仍然明显困难。在这里，我们采用铜表面的单层-空位-岛工程来实现纳米级pn结与石墨烯单层原子尖锐的边界。石墨烯-Cu分离在Cu单层-空位-岛的边缘周围的变化影响石墨烯中的狄拉克点的位置，这因此导致石墨烯中具有高达660 meV的高度的原子尖锐的pn结。所产生的尖锐pn结将Cu单层-空位-岛上方的石墨烯隔离为连续石墨烯片中的纳米级石墨烯量子点（GQD）。无质量的狄拉克费米子被限制在pn结中一段有限的时间，在量子点中形成准束缚态。利用扫描隧道显微镜观察了不同尺寸GQD中准束缚态的共振现象，直观地观察了GQD的几何结构对准束缚态量子干涉图样的影响，为在原子尺度上测试基于石墨烯的量子电子光学奠定了基础。
2017-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized Excitons in Defective Monolayer Germanium Selenide
硒化锗（GeSe）是一种具有良好光电性能的范德华键合层状材料，已被实验合成用于二维半导体应用。在单层中，由于降低了维数，因此，筛选环境，扰动，如缺陷的存在对其性能有显着的影响。我们应用密度泛函理论和多体微扰理论来理解在$-2$电荷态中含有单个硒空位的GeSe的电子和光学性质。我们预测，空位的结果在中间间隙的“陷阱状态”，强烈本地化的电子和空穴密度，并导致尖锐的，低能量的光吸收峰低于预测的原始光学带隙。激子波函数的分析表明，原始单层的2D Wannier-Mott激子高度局部化在缺陷周围，使其玻尔半径减小四倍，并且由于缺陷引起的对称性破缺而沿面外轴产生偶极矩。总的来说，这些结果表明，空位是一个强烈的扰动系统，证明了在材料设计的背景下考虑缺陷的重要性。
2020-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of Oleic Acid-Mediated Sulfur Vacancy Healing in monolayer WS$_2$
本研究揭示了油酸处理通过提供取代氧愈合单层WS$_2$硫空位以增强光致发光产率的机制，并基于密度泛函理论阐明了该过程，为过渡金属硫族化物的氧掺杂提供了新途径。
2025-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Upscaling DFT-trained machine-learning interatomic potential toward Quantum Monte Carlo accuracy: Sulfur-vacancy migration in monolayer MoS$_2$ as a testbed
Institute of Informatics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院信息学研究所）；Faculty of Informatics and Information Technologies, Slovak University of Technology（斯洛伐克技术大学信息技术学院）；Computational Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室计算科学部）；Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所）
本文提出了一种训练机器学习原子势的方法，以达到量子蒙特卡洛的精度，通过多保真度方法结合高精度QMC能量和处理后的低精度DFT原子力，显著提升了能量和原子力的准确性，并在单层MoS₂中的硫空位迁移测试中展示了接近QMC的精度。
2026-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Abnormal behavior of preferred formation of cationic vacancy from the interior in γ-GeSe monolayer with the stereo-chemical antibonding lone-pair state
本研究发现γ-GeSe单层中锗空位优先生成于内部而非表面，源于孤对态反键耦合，该空位具低形成能与扩散势垒，受表面层保护，可应用于量子发射、忆阻等领域。
2023-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Polarized Ground States and Ferromagnetic Order Induced by Low-Coordinated Surface Atoms and Defects in Nanoscale Magnesium Oxide
利用混合密度泛函理论研究了表面低配位原子对MgO纳米晶缺陷诱导磁性的影响。已经证明，当Mg空位被引入到立方体状MgO团簇的角部时，磁态的总能量比单重态的总能量低1-2 eV，导致自旋极化的基态。自旋密度不仅位于邻近角落Mg空位的周围O原子处，而且还沿着方向延伸到远处（1 nm或更长）的低配位表面O原子<110>。这种定向自旋离域允许远程Mg空位-Mg空位相互作用，最终导致自发的长程铁磁相互作用。
2012-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles and scanning tunneling spectroscopical evidences for thermodynamically stable "on-top" sulfur divacancy in monolayer WS$_{2}$
本文通过第一性原理计算与扫描隧道谱，证明单层WS₂中两个硫空位上下叠置的双空位构型是唯一热力学稳定的复合体，结合能为160 meV，并观察到140 meV的未占据态移动作为谱学证据。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption and dissociation of diatomic molecules in monolayer $1H$-MoSe$_2$
二维过渡金属二硫属化合物在气敏和催化方面有很好的应用前景。在这里，通过密度泛函理论，我们表征的吸附和解离选定的双原子分子（CO，H $_2$，O $_2$，和NO）的MoSe $_2$单层。我们认为，这些过程发生在原始的$1H$ -MoSe $_2$单层和附近的一个孤立的硒空位。Se空位的存在既增强了分子吸附又降低了解离所需的能量，使得其在能量上有利于O $_2$和NO分子的情况。对于每种情况下，我们评估的效果，每个吸附物上的电子结构的MoSe $_2$单层和吸附物和表面之间发生的电荷转移。值得注意的是，无论是CO或NO的吸附在Se空位诱导有限的自旋磁化的系统，是空间上很好地定位在周围的吸附物和三个最接近的钼原子。
2022-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of magnetic states of vacancy-decorated hexagonal boron nitride
具有可调磁态的新型材料在下一代自旋电子器件的发展中起着重要的作用。本文采用密度泛函理论计算研究了双轴应变对空位修饰六方氮化硼（h-BN）单分子膜电子性质的影响。我们发现，应变可以导致具有硼空位或双空位的h-BN单层的磁状态的切换。我们的发现为低维自旋电子器件的操作提供了一条新的途径。
2013-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic Scale Ordering of Sulfur Vacancies Enhances Charge Transport in Monolayer MoS$_2$
Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (ISMN) - Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（纳米结构材料研究所-意大利国家研究委员会）；University of Jena（耶拿大学）
该研究以单层MoS₂硫空位为对象，通过多类计算证实原子级有序空位排布可显著提升电荷传输性能，确立了缺陷排布作为二维材料设计的核心原则。
2026-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and kinetics of vacancies in monolayer graphene boron nitride heterostructures
石墨烯和氮化硼（GPBN）异质结构提供了一种可行的方法来实现可调的带隙，在石墨烯基纳米电子和光电子器件中有着新的机会。在本研究中，我们研究了单层GPBN异质结构中空位与石墨烯/h-BN界面之间的相互作用。利用第一性原理计算研究了单层GPBN异质结构中单空位和双空位的能量学和动力学。界面被证明是空位偏析的优先位置。同时，空位的动力学被发现在界面处被显著地修改，证明了最小能量路径（MEP）和相关的迁移势垒计算。讨论了界面键合构型、能态和极化对空位形成和扩散的影响。此外，我们还证明了识别不同空位的扩散前因子的差异对于准确确定空位扩散系数是重要的。我们的研究结果为GPBN异质结构中空位的建模提供了必要的数据，并为基于GPBN的器件设计中的缺陷，界面和量子域的精确工程提供了重要的见解。
2015-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Vanadium-Doped Molybdenum Disulfide Monolayers with Tunable Electronic and Magnetic Properties: Do Vanadium-Vacancy Pairs Matter?
本研究结合实验表征与理论计算，揭示了硫空位及其与钒原子的配对对钒掺杂二硫化钨单层磁有序的关键作用，还发现随钒浓度升高体系出现p型行为，为调控二维TMD基稀磁半导体性能提供了依据。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Oxygen vacancy driven mobility enhancement in epitaxial La-doped BaSnO3 from vacuum annealing
宽带隙（~3.1 eV）La掺杂BaSnO 3（LBSO）作为透明氧化物半导体材料之一，具有高载流子浓度（~10^20 cm-3）和高载流子迁移率（~320 cm 2 V-1 s-1）的优点，受到了人们越来越多的关注。为此，许多研究人员迄今为止已经制造了LBSO外延膜，但是由于晶格/结构缺陷的形成，与单晶相比，可获得的载流子迁移率相当低。在这里，我们报告，在LBSO薄膜的迁移率抑制可以解除一个简单的真空退火过程。MgO衬底上LBSO薄膜的真空退火由于氧空位的形成而增加了载流子浓度，从而导致同时发生横向晶粒生长。其结果是，载流子迁移率大大提高了真空退火，这不会发生在空气中热处理后。这些结果扩大了我们目前的知识点缺陷形成在外延LBSO薄膜，并表明，真空退火是一个强大的工具，提高迁移率值的LBSO薄膜。
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Large spin-orbit splitting of deep in-gap defect states of engineered sulfur vacancies in monolayer WS2
二维材料中的结构缺陷提供了一种有效的方法来设计新材料功能，超越半导体中的传统掺杂。具体而言，在单层过渡金属二硫属化物（TMD）中，硫属元素空位的深能隙缺陷态与有趣的现象有关。在这里，我们报告的原子和电子结构的单层WS 2中的硫空位的直接实验相关的CO-针尖非接触原子力显微镜（nc-AFM）和扫描隧道显微镜（STM）的组合。硫空位，这是不存在的生长样品中，故意通过在真空中退火。空位的两个能量窄的未被占据的缺陷态提供了该缺陷的独特指纹。通过STM和最先进的GW计算的缺陷轨道的直接成像显示，这些缺陷状态之间的252毫电子伏的大分裂是由自旋轨道耦合引起的。硫族元素空位的可控掺入和潜在修饰为定制TMD的光学、催化和磁性提供了一条新的途径。
2019-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of Vacancy-Assisted Reversible Phase Transition in Monolayer MoTe$_2$
结合机器学习势与平均场动力学理论，揭示了单层MoTe$_2$中空位辅助的2H与1T$^\prime$相可逆相变机制，发现其正向成核依赖空位扩散，而逆向相变为快速无扩散过程。
2025-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Native Pb vacancy defects induced p-type characteristic in epitaxial monolayer PbSe
本研究结合实验与理论，发现Au(111)上外延单层PbSe的两类本征缺陷中，Pb空位会使费米能级移入价带产生空穴，诱导p型特性，为相关器件研究提供参考。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically Coupled Noise Spectroscopy Quantifies Defect Passivation in Monolayer MoS2 FETs
Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育与研究学院特瓦拉纳普拉姆分校）
本研究结合多种表征技术，利用光学耦合低频电噪声谱探究单层MoS2场效应晶体管的硫空位钝化，实现了缺陷浓度降低、器件性能提升，证实该技术可灵敏量化TMDC器件的缺陷钝化效果。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
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
Prediction for structure stability and ultrahigh hydrogen evolution performance of monolayer 2H-CrS2
结合第一性原理计算和爬像轻推弹性带方法（ciNEB）研究了单层2 H-CrS 2的结构稳定性和析氢反应性能.结果表明，在含S空位的2 H-CrS 2单分子膜中，Volmer反应的自由能为0.07 eV，与Pt基催化剂相当，单分子膜表面的HER反应符合Volmer-Heyrovsky机理，没有能垒.我们认为，高HER性能源于d带中心的能级的降低。此外，S空位导致电子带隙中间的缺陷态，降低了S原子层与真空之间的势垒，有利于提高HER性能。
2020-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Measuring vacancy-type defect density in monolayer semiconductors
University of Cambridge（剑桥大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究国家研究所）
针对单层二维半导体缺陷密度难以定量的问题，本文提出氦原子微衍射结合晶格气体方程与从头算散射计算的方法，实现MoS2缺陷密度的快速测量，并可推广至多种二维材料及晶圆级表征。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unveiling the CO2 Adsorption Capabilities of Biphenylene Network Monolayers through DFT Calculations
本研究通过DFT计算发现，具有单原子空位的联二亚苯网络（BPN）单层比纯净BPN具有更高的CO2吸附能，缺陷区域可实现化学吸附，而纯净晶格仅发生物理吸附。
2023-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, magnetic and optical properties of MnPX$_3$ (X = S, Se) monolayers with and without chalcogen defects: A first-principle study
基于密度泛函理论（DFT），我们对二维过渡金属磷三硫属化合物MnPX $_3$（X=S和Se）的电子结构、磁性状态和光学性质进行了第一性原理研究。计算得到的MnPX $_3$单分子膜的层间裂解能表明了从体相剥离的能量可能性，具有良好的动力学稳定性，证实了声子谱中没有虚贡献。MnPX $_3$单分子膜都是Néel反铁磁（AFM）半导体，具有落入可见光谱的直接带隙。磁相互作用参数的海森堡模型内提取的AFM状态的起源进行调查。三个面内磁交换参数对Mn离子的AFM构型起着重要作用。通过蒙特卡罗模拟估计Néel温度（$T_\mathrm{N}$），分别获得2D MnPS $_3$和MnPSe $_3$的$103$ \，K和$80$ \，K的理论$T_\mathrm{N}$。在高自旋态下，Mn离子呈蜂窝状排列，自旋简并能带结构呈现谷极化，并考虑自旋轨道耦合（SOC），研究了不同双轴平面应变下Mn离子的自旋简并能带结构.二维MnPX $_3$单分子膜表现出优异的光学性能，并详细讨论了其吸收光谱，寻找其跃迁机制。在MnPX $_3$单层膜中引入了不同数量和构型的硫属元素空位，发现空位的几何结构对MnPX $_3$单层膜的电子结构有很大的影响，从而导致缺陷MnPX体系的磁状态和吸收光谱不同.
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
A meta-generalized gradient approximation-based time-dependent and dielectric function dependent method for optical properties of solid materials
本文提出结合metaGGA密度泛函与介电函数mBSE的含时方法，以较低计算成本预测体相和二维材料的光吸收、激子结合能与寿命。
2024-09-07 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the impact of As doping on the structural and electronic properties of MoS$_2$ monolayer
Echahid Cheick Larbi Tebessi University（埃查希德·谢赫·拉里·特贝西大学）
通过DFT计算研究As掺杂及空位对MoS₂单层电子性质的影响，发现缺陷引入中隙态，As掺杂可调控p/n型行为，在光催化、光伏和FET中有应用潜力。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling Intertwined Impacts between Lattice Vacancy and Substrate on Photonic Quasiparticles in Monolayer MoS$_2$
通过缺陷工程调制单层MoS$_2$硫空位密度，结合原子级显微分析，揭示了晶格空位与衬底疏水性对光子准粒子权重的独立及交织影响。
2023-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced magnetism in MoS2 monolayer with defects
通过密度泛函计算，在具有原子单空位的单层MoS2中观察到了应变诱导磁性。计算得到每个空位缺陷的磁矩不小于2 μ B。应变引起的带隙闭合与磁性的发生是同时发生的。阐述了应变磁产生的可能物理机制。我们还证明了在实验中检验预测的磁性的可能性。我们的研究为利用富稀土氧化物材料MoS_2设计新型存储开关或逻辑器件提供了一个机会。
2014-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Large spin Hall conductivity and excellent hydrogen evolution reaction activity in unconventional PtTe1.75 monolayer
基于第一性原理计算，提出由Te空位形成的PtTe1.75单层具有大自旋霍尔电导率和优异析氢反应活性，为寻找大SHC二维材料提供新思路。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Large-scale cooperative sulfur vacancy dynamics in two-dimensional MoS2 from machine learning interatomic potentials
Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学）；Institute of Micro- and Nanotechnologies（微纳技术研究所）；Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学）
本研究通过机器学习互原子势模拟揭示了二维MoS2中大规模协同硫空位传输机制，解释了实验观测到的辐照诱导空位模式，并对比了两种MLIP框架的性能。
2025-08-19 cond-mat.mtrl-sci
On the Electronic Structure of a Recently Synthesized Graphene-like BCN Monolayer from bis-BN Cyclohexane: A DFT Study
自石墨烯兴起以来，氮化硼单分子膜由于与石墨烯结构相似而得到了深入的研究。以bis-BN环己烷（B2 N2 C2 H12）为前体分子，合成了六方结构的类石墨烯硼-碳-氮（h-BCN）单层膜。在此，我们研究了这种新型的BCN材料的电子和结构特性，在存在单原子（硼，碳，氮）的空缺，通过采用密度泛函理论计算。这些空位赋予的结构的稳定性进行了验证，从内聚能计算。结果表明，碳原子空位的存在会使晶格发生强烈的畸变，导致晶格平面性的破坏和键的重构。单原子空位诱导了平坦的带隙中间态的出现。一个显着程度的电荷本地化发生在这些缺陷附近。观察到仅在硼空位情况下的自发磁化，其磁偶极矩约为0.87 μ B。我们的计算预测的直接电子带隙值约为1.14 eV，这是在很好的协议与实验。重要的是，该带隙值介于无带隙石墨烯和绝缘h-BN之间。
2020-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$\mathrm{BaAs_3}$: A narrow gap 2D semiconductor with vacancy-induced semiconductor-metal transition
本研究提出新型二维材料$\boldsymbol{\rm BaAs_3}$，验证其动力学与热力学稳定性，揭示其窄带隙、高空穴迁移率特性，证明可通过层数调控电子性质、空位诱导半导体-金属转变，为纳米电子器件提供候选材料。
2019-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Mo and O at S-vacancy on ReS2 surface of ReS2/MoTe2 vdW heterointerface
本研究采用密度泛函理论，探讨了存在硫空位的单层ReS2/MoTe2 vdW异质结构的电子特性，分析了缺陷诱导态及Mo和O原子吸附对带隙的调制，并基于吸附能评估了其绝缘态与导电态间的开关效能。
2024-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and thermoelectric properties of epitaxial Sc1-xVxNy thin films grown on MgO(001)
本文研究MgO(001)上外延Sc1-xVxNy薄膜的电子结构对热电性能的影响，发现V 3d态和N空位缺陷共同调控载流子类型与输运性质，为理解Sc-N体系V合金化的热电机制提供基础认识。
2024-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-Induced Boron Nitride Monolayers as Multifunctional Materials for Metal Ion Batteries and Hydrogen Storage Applications
本研究通过DFT、AIMD和热力学分析，发现硼空位氮化硼单层作为锂钠钾离子电池负极具有高比容量和低扩散势垒，同时金属功能化后展现出优异的储氢能力。
2024-07-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ab initio comparison of spin-transport properties in MgO-spaced ferrimagnetic tunnel junctions based on Mn$_3$Ga and Mn$_3$Al
我们报告的第一性原理自旋极化量子输运计算（从NEGF+DFT）在MgO间隔的磁性隧道结（MTJ）的基础上，两个不同的Mn基Heusler亚铁磁金属，即Mn $_3$ Al和Mn $_3$ Ga在其tetraxide DO $_{22}$相。前者是一个完全补偿的半金属亚铁磁体，而后者是一个低矩高自旋极化亚铁磁体，两者都具有一个小的晶格失配从MgO。在相同的对称和不对称的界面重建跨越3-单层厚MgO屏障的两个ferrimagets，线性响应（低电压）的自旋转移力矩（STT）和隧道磁阻（TMR）的影响进行了评估。在Mn $_3$ Ga的情况下发现较大的交错面内STT，而在Mn $_3$ Al中的STT远离界面迅速消失（类似于铁磁MTJ中的STT）。TMR的作用相反，在半金属Mn $_3$ Al基MTJ（使用保守定义）中TMR实际上为100%，而在Mn $_3$ Ga情况下为60%。弱依赖于精确的界面重建将建议Mn $_3$ Ga-Mn $_3$ Al固溶体作为一种可能的途径，在低偏压，低温传输制度的STT和TMR的最佳权衡。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
