Intrinsic disorder in graphene on transition metal dichalcogenide heterostructures
石墨烯等二维材料的电子性质对其环境非常敏感，尤其是底层衬底。与非晶绝缘衬底相比，平面范德华键合衬底（诸如六方氮化硼（hBN））已经显示出通过减少形貌变化和电荷波动而大大改善石墨烯器件的电性能。半导体过渡金属二硫属化物（TMD）是范德华键合材料的另一个家族，其最近作为石墨烯的hBN的替代基底以及新型石墨烯基器件异质结构中的组分而受到关注。此外，它们的半导体性质允许动态栅极电压控制与石墨烯的相互作用强度。通过局部扫描探针测量，我们发现TMD固有的晶体缺陷诱导石墨烯中的散射，这导致异质结构质量的显著退化，特别是与hBN器件上的类似石墨烯相比。
2014-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipolar interlayer excitons in transition metal dichalcogenide alloy heterobilayers
Foundation for Research and Technology-Hellas（希腊研究与技术基金会）；University of Crete（克里特大学）；National Institute for Materials Science（国家材料科学研究所）
本文报道了MoS$_{1.4}$Se$_{0.6}$/MoSe$_2$合金异质双层中偶极层间激子的光致发光特性，展示了其纳米级寿命和可调偶极相互作用，为研究激子多体物理提供了新平台。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent imaging and dynamics of excitons in MoSe$_2$ monolayers epitaxially grown on hexagonal boron nitride
利用四波混频显微镜测量了分子束外延生长在六方氮化硼薄膜上的MoSe $_2$单分子膜中激子和激子的相干响应和超快动力学。我们评估不均匀和均匀加宽的过渡光谱线型。声子对均匀退相的影响通过退相的温度依赖性来推断。四波混频映射，结合原子力显微镜，揭示了激子振子强度，非均匀加宽和样品形态之间的空间相关性。外延生长的过渡金属二硫属化物的相干光学响应的质量现在变得与通过机械剥离产生的样品相当，从而实现创新材料（如磁性层或Janus半导体）的相干非线性光谱。
2023-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the p-type Schottky barrier in 2D metal/semiconductor interface: boron-sheet/\mose, and /\wse
用第一性原理计算研究了二维金属/半导体范德华异质结的电子和结构性质。我们考虑了最近合成的硼化物[Science { \bf 350}，1513（2015）]和平面硼片（S1和S2）[Nature Chemistry { \bf 8}，563（2016）]作为2D金属层，以及过渡金属二硫属化物（TMDC）\mose和\wse作为半导体单层。我们发现，这些2D金属/半导体异质结的能量稳定性主要是由vdW相互作用，然而，化学相互作用也发生在硼化物/TMDC。在金属/半导体界面处的电子电荷转移已经被映射，在那里我们发现从TMDC到硼片的净电荷转移。进一步的电子结构计算表明，由平面硼片S1和S2组成的金属/半导体界面呈现出p型肖特基势垒，其可以在外部电场下被调谐为p型欧姆接触。
2017-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Electron and hole doping of monolayer WSe2 induced by twisted ferroelectric hexagonal boron nitride
本研究发现折叠扭转 hBN 的铁电极化可在相邻单层 WSe2 中诱导局部 n/p 型掺杂，并以 WSe2 作为光学探针实现掺杂类型与密度的界面位置调控。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong electron-hole symmetric Rashba spin-orbit coupling in graphene/monolayer transition metal dichalcogenide heterostructures
尽管石墨烯具有极弱的固有自旋轨道耦合（SOC），但已显示石墨烯通过与剥离的过渡金属二硫属化物（TMD）的邻近耦合而获得相当大的SOC。在这里，我们展示了强烈的诱导Rashba SOC的石墨烯是接近耦合到一个单层TMD膜，二硫化钼或WSe 2，生长通过化学气相沉积具有显着不同的费米能级位置。石墨烯/TMD异质结构是利用六方氮化硼，作为一个平面模板，以促进密切接触，因此，强烈的界面之间的相互作用，如证明的TMD光致发光的淬灭的拾取转移技术制造。我们观察到强烈的诱导石墨烯SOC，表现在一个明显的弱反本地化（WAL）的石墨烯磁导效应。从WAL分析中提取的自旋弛豫速率随动量散射时间线性变化，并且与载流子类型无关。这表明一个占主导地位的Dyakonov-Perel自旋弛豫机制所引起的诱导Rashba SOC。我们的分析产生的Rashba SOC的能量约1.5 meV的石墨烯/WSe 2和约0.9 meV的石墨烯/MoS 2，分别。诱导Rashba SOC的近电子-空穴对称性质提供了可能的潜在SOC机制的线索。
2017-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of flat bands in the quasicrystal limit of boron nitride twisted bilayers
该研究通过经DFT验证的紧束缚模型，发现接近30°扭转的六方氮化硼双层膜在准晶极限下会出现不依赖堆叠方式的平带簇，其源于层间B-B耦合的莫尔诱导K谷散射，且该现象可推广至其他二维扭转双层膜。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon transport and thermal conductivity in two-dimensional materials
二维材料，如石墨烯、氮化硼和过渡金属二硫属化物，由于其在电子学和光电子学中的潜在应用而引起了越来越多的兴趣。二维材料中的热传输可能与三维块状材料大不相同。本文综述了二维材料中声子输运和热导率的实验测量和理论模拟的研究进展。我们集中我们的审查在几个典型的二维材料，包括石墨烯，氮化硼，硅，过渡金属二硫属化物，和黑磷。总结了二维材料中不同物理因素，如样品尺寸、应变、缺陷等对热输运的影响。我们还讨论了环境对二维材料热输运的影响，如衬底和二维材料以异质结构形式存在并插入无机组分或有机分子时。
2015-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Universal low-temperature Ohmic contacts for quantum transport in transition metal dichalcogenides
低载流子迁移率和高接触电阻是阻碍TMDC量子输运研究的两个主要障碍。在这里，我们展示了一种有效的方法来建立低温欧姆接触氮化硼封装TMDC器件的基础上选择性蚀刻和传统的电子束蒸发的金属电极。这种方法适用于近年来最广泛研究的TMDC，包括MoS 2，MoSe 2，WSe 2，WS 2和2 H-MoTe 2。在2K下实现低接触电阻。所有的几层TMDC器件的研究显示出优异的性能与显着改善的场效应迁移率范围从2300 cm 2/V s到16000 cm 2/V s，作为验证提取的高载流子迁移率从霍尔效应测量。此外，通过简单地使用适当的接触金属，可以实现高迁移率的n型和p型TMDC沟道。在这些高质量的TMDC器件中观察到了显著的Shubnikov-de Haas振荡。
2016-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in boron nitride single layer
氮化硼单层属于二维材料家族，其光学性质目前受到相当大的关注。强烈的激子效应已经被观察到的散装和更强的影响，预测单层。在这里，我们提出了一个详细的研究，这些属性相结合的\textit{ab initio}计算和紧束缚Wannier分析在实空间和倒易空间。由于简单的能带结构与单价（$π$）和导电（$π^*$）带的紧束缚分析成为准定量只有两个可调参数，并提供了工具的激子特性的详细分析。强烈偏离通常的氢模型的证据。基态激子不是真正的Frenkel激子，而是一种非常局域化的“紧束缚”激子。其他的类似于在过渡金属二硫属化物中发现的那些，虽然更局部化，但可以在Wannier-Mott方案中描述。
2016-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Approaching the Intrinsic Photoluminescence Linewidth in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
单层过渡金属二硫属化合物（TMDCs）中的激子态是近年来研究的热点。然而，由于外部环境不均匀性的影响，它们的内在特性可能会被掩盖。在这里，我们报告的方法，制造高品质的TMDC单层窄光致发光（PL）线宽接近本征极限。我们发现，封装在六方氮化硼（h-BN）急剧减少PL线宽，和钝化的氧化物衬底的烷基单层进一步降低线宽，也最大限度地减少了带电激子（trion）峰。这些样品制备方法的组合导致PL发射的空间变化大大减少，半高全宽低至1.7毫电子伏。PL线形状的分析产生1.43 $\pm$ 0.08 meV的均匀宽度和1.1 $\pm$ 0.3 meV的非均匀加宽。
2017-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Efficacy of Boron Nitride Encapsulation against Plasma-Processing in van der Waals Heterostructures
二维（2D）过渡金属二硫属化合物（TMDC）在光学、电子学、催化和储能等领域的应用是研究热点。当封装在无电荷无序的环境中时，它们的光学和电子性质可以显著增强。由于六方氮化硼（h-BN）是原子级薄，高度结晶，是一种强绝缘体，它是最常用的二维材料封装和钝化TMDC之一。在这份报告中，我们研究了如何在半导体器件制造和后处理过程中经常使用的高能氩等离子体中，BH-BN屏蔽底层MoS 2 TMDC层。像差校正扫描透射电子显微镜用于分析缺陷形成的h-BN和二硫化钼层，这些观察结果与拉曼和光致发光光谱。我们的研究结果强调，h-BN是短等离子体暴露（< 30秒）的有效屏障，但对于较长的暴露无效，这导致底层MoS 2中的广泛的撞击损伤和非晶化。
2020-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of nonlocal excitonic optical response on in-plane exciton polaritons supported by monolayer transition-metal dichalcogenides
Institute for Basic Science（基础科学研究院）；RIKEN（理化学研究所）
本研究发展非局域激子光学响应微观理论，研究hBN封装单层WS₂中面内激子极化激元，发现空间非局域性使色散向低波矢移动，产生更平滑且横向延伸的近场分布，并可通过hBN厚度调控多模式贡献。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Single- and narrow-line photoluminescence in a boron nitride-supported MoSe$_2$/graphene heterostructure
由范德华材料制成的异质结构提供了一个模板，以研究原子级尖锐的异质界面的邻近效应。特别是，近场电荷和能量转移的异质结构由半导体过渡金属二硫属化物（TMD）已吸引了兴趣，设计模型的2D“施主-受主”系统和新的光电元件。在这里，使用拉曼散射和光致发光光谱，我们报告了一个全面的表征的二硒化钼（MoSe $_2$）单层沉积到六方氮化硼（hBN）和覆盖的单层和双层石墨烯。与原子级平坦的hBN衬底一起，单个石墨烯外延层足以钝化MoSe $_2$层并提供均匀的环境，而不需要额外的覆盖层。结果，我们没有观察到光诱导掺杂在我们的异质结构和MoSe $_2$激子线宽得到窄至1.6 meV，因此接近均匀的极限。半金属石墨烯层中和2D半导体，并实现皮秒非辐射能量转移，其猝灭来自长寿命状态的辐射复合。因此，来自中性带边激子的发射在很大程度上主导MoSe $_2$ /石墨烯异质结构的光致发光光谱。由于该激子在低温下具有皮秒辐射寿命，与能量转移时间相当，因此在单层和双层石墨烯的存在下，其低温光致发光仅分别被$3.3 \pm 1$和$4.4 \pm 1$的因子淬灭。最后，虽然我们的裸MoSe $_2$ hBN表现出可忽略不计的谷极化在低温和近共振激发下，我们表明，接口MoSe $_2$与石墨烯产生一个单线发射器的谷极化和相干度高达$\sim 15\,\%$。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking and Thickness Effects on Cross-Plane Thermal Conductivity of Hexagonal Boron Nitride
本文通过非平衡分子动力学模拟和玻尔兹曼输运方程，揭示了六方氮化硼跨面热导率受堆叠方式与厚度的显著调控，并阐明其源于声子数目与弛豫时间的竞争效应。
2023-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum light in curved low dimensional hexagonal boron nitride systems
低维宽带隙半导体利用亚带隙激发为量子光学开辟了一个新的领域。在该领域中，已经报道了六方氮化硼（h-BN）承载单量子发射体（QE），将QE密度与周长联系起来。此外，过渡金属二硫属化物（TMDC）中的曲率/周长已经证明在QE形成中起关键作用。我们研究了一种曲率丰富的BN系统-准一维BN纳米管（BNNTs）通过无催化剂的方法制备。我们发现，未经处理的BNNT是一个丰富的来源稳定的QE和分析其发射功能下降到单个纳米管，比较分散/悬浮的材料。结合高空间分辨率的扫描电子显微镜，我们分类和针点发射源的规模小于20 nm，给我们一个一对一的验证发射源的尺寸小于激光激发波长，阐明纳米天线效应。出现了两种发射源：混合/包封BNNT。通过人工弯曲h-BN薄片，观察到类似的QE光谱特征。还证明了在商业产品和弯曲区域中使用的溶剂对排放的影响。BNNT中QE的“开箱即用”可用性，没有加工污染，是解开其原子特征的里程碑。这些发现为QE的精密工程开辟了可能性，将h-BN置于TMDC QE的类似“保护伞”下，并提供了一个模型，用于解释使用电子/离子辐照和化学蚀刻的QE空间定位/形成。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Enhanced optical properties of MoSe$_2$ grown by molecular beam epitaxy on hexagonal boron nitride
本研究通过分子束外延在六方氮化硼上生长单层MoSe$_2$，实现窄至5.5 meV的低温光致发光线宽，并观察到室温发光及激子特征，为集成电子器件奠定基础。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence from Single-Walled MoS$_2$ Nanotubes Coaxially Grown on Boron Nitride Nanotubes
通过去除单壁碳纳米管（SWCNTs）制备了小直径氮化硼纳米管（BNNTs），在BNNTs上同轴生长了单壁和多壁二硫化钼（MoS $_2$）纳米管，并对其进行了光谱学研究。在BNNT支撑的单壁MoS $_2$纳米管中观察到了很强的光致发光（PL），证实了直径约为6 - 7 nm的单壁MoS $_2$纳米管具有直接带隙结构.这一结果与我们的DFT结果一致：当纳米管直径大于5 nm时，单壁MoS $_2$纳米管由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体。另一方面，当在BNNT和MoS $_2$纳米管的异质纳米管内部存在SWCNT时，PL信号被显著淬灭。通过PL、XPS和Raman光谱表征了单壁碳纳米管与单壁MoS $_2$纳米管之间的电荷转移和能量转移。与单壁MoS $_2$纳米管不同，多壁MoS $_2$纳米管不发光。单壁和多壁MoS $_2$纳米管在共振和非共振拉曼光谱中表现出不同的拉曼特征。以BNNT为模板组装异质纳米管的方法为探索其他过渡金属二硫属化物纳米管的电学和光学性质提供了一种有效的途径。
2020-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Signatures of bilayer Wigner crystals in a transition metal dichalcogenide heterostructure
维格纳晶体，一种由强关联效应产生的规则电子晶格，是最早预测的集体电子态之一。这种多体状态表现出量子和经典相变，并已被提出作为量子信息处理应用的基础。在半导体平台中，二维维格纳晶体在磁场或基于莫尔的晶格势下被观察到，其中电子动能被强烈抑制。在这里，我们报告双层维格纳晶体的形成没有一个磁场或限制场在原子级薄的MoSe $_2$双层分离的六方氮化硼。我们观察到强大的相关绝缘态形成在对称（1：1）和非对称（4：1和7：1）电子掺杂的两个MoSe $_2$层在低温下的光学签名。我们将这些特征归因于双层维格纳晶体，该双层维格纳晶体由每层中的两个相称的三角形电子晶格形成，通过层间相互作用稳定。这些双层Wigner晶相是非常稳定的，并且在高达$6 \times10^{12}$ cm $^{-2}$的临界电子密度以上和约40 K的温度下经历量子和热熔融转变。我们的研究结果表明，原子薄半导体为实现强相关电子态、探测其电子和磁相变以及开发量子电子学和光电子学中的新应用提供了一个有前途的新平台。
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial single-crystal growth of transition metal dichalcogenide monolayers via atomic sawtooth Au surface
二维范德瓦尔斯层状单晶（SC）薄膜的生长是非常需要的，以体现本征材料科学和前所未有的工业应用设备。虽然已经成功地生长了圆片级SC六方氮化硼薄膜，但迄今为止还没有建立理想的双原子过渡金属二硫属化物（TMdC）薄膜生长平台。在这里，我们报告的SC生长的TMdC单分子膜在厘米尺度上通过原子镀金表面作为一个通用的生长模板。透射电子显微镜观察表明，金液一步凝固形成了原子齿槽表面。各向异性吸附能的TMdC集群，密度泛函计算证实，占上风的周期性原子阶边缘产生单向外延生长的三角形TMdC晶粒，最终形成SC膜，无论米勒指数。利用原子金表面作为通用生长模板生长了几种TMdC单层膜，包括WS_2、WSe_2、MoS_2、MoSe_2/WSe_2异质结构和W_1-xMoxS_2合金。我们的策略提供了一个一般的途径，SC生长的双原子范德华异质结在晶圆级，以进一步促进TMdCs在后硅技术的应用。
2020-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Beam Epitaxy Growth of Transition Metal Dichalcogenide (Mo,Mn)Se$_2$ on 2D, 3D and polycrystalline substrates
本研究利用分子束外延技术在多种衬底上生长磁性锰离子掺杂的 MoSe$_2$ 单层，多种表征手段证实 Mn 部分结合进晶格实现了合金化，并诱导了能量偏移和相变。
2023-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Exciton spectroscopy and diffusion in MoSe2-WSe2 lateral heterostructures encapsulated in hexagonal boron nitride
化学气相沉积（CVD）允许过渡金属二硫族化物异质结构的侧边外延，在光电子学中具有潜在的应用。载流子和激子传输的关键是构成单层的两种材料的质量和横向异质结的性质。由于大的非均匀加宽的光学跃迁的光学性质的重要细节是不可访问的生长的异质结构样品。在这里，我们在T = 4 K，也在300 K进行光谱，以访问从生长衬底转移并封装在hBN中的CVD生长的MoSe 2-WSe 2横向异质结构中的光学跃迁。光致发光（PL），反射对比度和拉曼光谱显示相当窄的光学跃迁线宽类似于高品质的剥离单分子膜。在高分辨率透射电子显微镜（HRTEM），我们发现近原子尖锐的交界处的典型程度为3 nm的共价键MoSe 2-WSe 2。在PL成像实验中，我们发现有效的激子扩散长度WSe 2比MoSe 2在低T=4 K，而在300 K，这种趋势是相反的。
2022-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Preferred Synthesis of Armchair Transition Metal Dichalcogenide Nanotubes
Zhejiang University（浙江大学）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；Westlake University（西湖大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Osaka University（大阪大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）；Peking University（北京大学）；Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；The University of Tokyo（东京大学）
本研究通过原位显微镜观察，首次实现了优先手性过渡金属二硫化物纳米管的合成，揭示了锯齿状纳米带向臂状纳米管的转变机制。
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Transition-Metal Nitride Halide Dielectrics for Transition-Metal Dichalcogenide Transistors
采用第一性原理计算，研究了HfNBr，HfNCl，TiNBr，TiNCl，ZrNBr和ZrNCl六种过渡金属氮化物卤化物（TMNHs）作为过渡金属二硫属化物（TMD）沟道晶体管的潜在范德华（vdW）势垒.我们计算了它们的剥离能和体声子能，发现这六种TMNH都是可剥离的，并且是热力学稳定的。我们计算的光学和静态介电常数在平面内和平面外的方向为单层和散装TMNHs。在单层中，面外静态介电常数范围从5.04（ZrNCl）到6.03（ZrNBr），而面内介电常数范围从13.18（HfNBr）到74.52（TiNCl）。我们发现TMNHs的带隙范围从1.53 eV（TiNBr）到3.36 eV（HfNCl），而亲和力范围从4.01 eV（HfNBr）到5.60 eV（TiNCl）。最后，我们估计的电介质漏电流密度的晶体管与六个TMNH单层沟道TMD（MoS 2，MoSe 2，MoTe 2，WS 2，和WSe 2）。对于p-MOS TMD沟道晶体管，与单层六方氮化硼（hBN）（一种众所周知的vdW电介质）相比，30种组合中的19种具有较小的漏电流。预测了以HfNCl为栅介质的p-MOS WS 2晶体管的最小单层漏电流为2.14*10- 9A/cm ~ 2。HfNBr、HfNCl、ZrNBr和ZrNCl也被预测在某些p-MOS TMD晶体管中产生小的漏电流。
2022-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Chemical vapor deposition of hexagonal boron nitride and its use in electronic devices
电介质是用于许多不同电子设备的绝缘材料，并在所有这些设备中发挥重要作用。目前先进的电子器件使用具有高介电常数的介电材料，并避免高泄漏电流。然而，这些材料显示出一些固有的问题，并且与相邻材料的不良相互作用。因此，为当前和未来的电子设备寻找合适的介电材料的竞赛仍然是开放的。在这种情况下，二维[2D]材料已成为一个重要的选择，不仅由于其先进的性能，而且由于可扩展的合成方法的发展。石墨烯是电子设备中探索最多的2D材料。然而，石墨烯没有带隙，因此不能用作电介质。MoS 2和其他2D过渡金属二硫属化物（TMD）是半导体2D材料，可以在电子器件中提供更多的通用性。在这篇博士论文中，我研究了单层和多层六方氮化硼（h-BN）作为电子器件电介质的用途，因为它是一种带隙为~5.9 eV的二维材料。我的工作主要集中在使用化学气相沉积合成h-BN，研究其在纳米尺度下的内在形态和电学性质，以及其在不同电子器件（如电容器和忆阻器）中作为电介质的性能。总的来说，我们的实验表明h-BN是一种非常可靠的介电材料，并且它可以成功地用于电容器和忆阻器。此外，h-BN还显示出传统MOSFET中从未观察到的额外性能，例如易失性电阻开关，这也可能为新的应用打开大门。
2018-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
From the synthesis of hBN crystals to their use as nanosheets for optoelectronic devices
在广阔的二维材料世界中，六方氮化硼（hBN）因其优异的特性而占有特殊的地位。除了热稳定性、化学稳定性和机械稳定性之外，hBN还表现出高导热性、低压缩性和约6 eV的宽带隙，使其成为许多突破性应用的有希望的候选材料，更具体地说，是光电子器件的候选材料。毫米级六方氮化硼晶体是通过一种破坏性的双重方法（PDC/PCS）获得的，该方法包括聚合物衍生陶瓷路线和压力控制烧结工艺的互补耦合。除了其优异的化学和结晶质量，这些晶体表现出0.43 ns的自由激子寿命，通过时间分辨阴极射线发光测量确定，确认其有趣的光学性质。为了在应用领域更进一步，然后剥离hBN晶体，并且使用所得氮化硼纳米片（BNNSs）来封装过渡金属二硫属化物（TMD）。这种范德华异质结构通过光谱学测试。BNNSs在TMD的发射光谱范围内不发光，4K下激子的光致发光宽度在2-3 meV范围内。所有这些结果表明，这些BNNSs是相关的未来光电应用。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Cathodoluminescence spectroscopy of monolayer hexagonal boron nitride
本研究利用自制阴极发光系统对单层六方氮化硼外延膜进行光谱分析，观察到6.04 eV特征峰，证实其直接带隙特性，为低维材料发射性质研究提供新方法。
2023-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Retrieval of fundamental material parameters of monolayer transition metal dichalcogenides from experimental exciton energies: An analytical approach
本研究提出一种解析方法，可从单层过渡金属二硫化物的实验磁激子能量中高精度提取屏蔽长度、带隙等关键材料参数，补充修正了现有数据，还可用于计算抗磁系数和激子半径。
2025-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Scalable synthesis of 2D van der Waals superlattices
异质结构材料构成了许多现代电子产品的基础，从晶体管到激光器和发光二极管。近年来，人们重新关注通过二维材料的垂直集成来创建异质结构，包括石墨烯、六方氮化硼和过渡金属二硫属化物（TMDC）。然而，与材料加工相关的基本挑战限制了材料质量并阻碍了可扩展性。我们展示了一种通过气相工艺将沉积在硅和蓝宝石上的亚纳米金属薄膜转化为TMDC异质结构的方法。与独立的TMDC相比，所得到的异质结构和超晶格表现出新颖的性质，包括降低的带隙、增强的轻物质耦合和改进的催化性能。这种强大的和可扩展的合成方法提供了新的机会，以产生广泛的人工堆叠的二维超晶格与控制的形态和组成。
2021-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging of interlayer coupling in van der Waals heterostructures using a bright-field optical microscope
来自不同层状晶体的垂直堆叠的原子层可以通过范德华力保持在一起，这可用于构建新型异质结构，为开发新一代原子薄，透明和柔性器件提供平台。这些器件的性能主要取决于层厚度和层间电子耦合，影响电子态的杂化以及层间的电荷和能量转移。电子耦合受到层的相对取向以及它们的界面的清洁度的影响。在这里，我们展示了一种有效的方法，用于监测层间耦合的异质结构中使用光致发光成像在明场光学显微镜从过渡金属dichalcogenides。在这样的图像中的颜色和亮度在这里被用来识别单层和少层晶体，并跟踪层间耦合的变化和层间激子的出现后，在机械剥离的薄片热退火，以及通过化学气相沉积生长的原子层的扭曲角的函数。所提出的成像技术的材料和晶体厚度敏感性使其成为表征通过多种方法组装的范德华异质结构的有力工具，使用通过机械或化学剥离和晶体生长获得的材料的组合。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Spectrally narrow exciton luminescence from monolayer MoS2 exfoliated onto epitaxially grown hexagonal BN
过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜（ML）中强的光-物质相互作用由强激子控制。已经取得了重要的进展，以控制周围的ML的介电环境，特别是通过六方氮化硼（hBN）封装，这大大减少了激子线宽的不均匀的贡献。大多数研究使用来自高压下生长的高质量薄片的剥离的hBN。在这项工作中，我们表明，hBN生长的分子束外延（MBE）在一个大的表面积基板具有类似的积极影响，从TMD ML的光发射。我们在Ni/MgO（111）衬底上用分子束外延法生长了MoS $_2$和MoSe $_2$多层膜。然后我们用剥离的hBN覆盖它们，以最终获得包封的样品：剥离的hBN/TMD ML/MBE hBN。我们观察到我们的样品相比，直接剥离在SiO $_2$基板上的TMD ML的光学质量的改善。我们的研究结果表明，分子束外延生长的hBN可以作为一个平坦的和免费的衬底，用于制造大规模的TMD基异质结构。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Long-Lived Interlayer Excitons in Monolayer MoSe2-WSe2 Heterostructures
二维（2D）材料，如石墨烯1，氮化硼2和过渡金属二硫属化物（TMD）3-5，在原子单层极限下引发了器件物理和技术应用的广泛兴趣。这些2D单层可以通过精确控制堆叠在一起，以形成新功能的新型范德华异质结构2，6-9。一种高度令人垂涎但尚未实现的异质结构是具有II型能带结构的不同单层TMD 10 -12。它们的应用潜力取决于键合单层的制造、理解和控制，其中束缚电子和空穴位于单个单层中，即层间激子。在这里，我们报告的第一个观察层间激子单层MoSe 2-WSe 2异质结构的光致发光和光致发光激发光谱。层间激子的能量和发光强度是高度可调的所施加的垂直栅极电压，这意味着异质结带排列的电控制。使用时间分辨的光致发光，我们发现层间激子是长寿命的，寿命约为1.8 ns，比层内激子长一个数量级13 -16。我们的工作证明了光泵层间电极化的强度的能力，并引发立即探索层间激子的凝聚现象，以及在2D发光二极管，激光器和光伏器件的新应用。
2014-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Temperature 2D/2D Ohmic Contacts in WSe$_2$ Field-Effect Transistors as a Platform for the 2D Metal-Insulator Transition
我们报道了六方氮化硼（hBN）封装的多端WSe $_2$霍尔条的制造与2D/2D低温欧姆接触作为研究二维（2D）金属-绝缘体转变的平台。我们证明，WSe $_2$设备表现出欧姆行为低至0.25 K，并在足够低的激励电压，以避免电流加热效应。此外，理想的霍尔棒几何形状的高质量hBN封装的WSe $_2$器件使我们能够准确地确定载流子密度。的温度（$T$）和密度（$n_s$）的电导率$σ(T,n_s)$的依赖性的测量表明缩放行为与金属-绝缘体量子相变由电子-电子相互作用驱动的一致，但在无序诱导的本地磁矩也存在。我们的研究结果铺平了道路，为进一步研究的基本量子力学性质的二维过渡金属dichalcogenides使用相同的接触工程。
2020-12-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of the Exciton Radiative Lifetime in van der Waals Heterostructures
原子级薄的过渡金属二硫属化物的光学性质由具有非常大的振子强度的鲁棒激子控制。在六方氮化硼（hBN）中封装诸如MoSe $_2$的单层产生接近均匀激子线宽的窄光学跃迁。我们表明，在这些范德华异质结的激子辐射率可以定制一个简单的变化的hBN封装层的厚度作为一个后果的Purcell效应。时间分辨的光致发光测量与连续波反射率和光致发光实验表明，中性激子的自发发射时间可以调谐的一个数量级取决于周围的hBN层的厚度。辐射复合的抑制可以产生高达$10$ ~ps的自发发射时间。这些结果与计算的弱激子-光子耦合区的复合率非常一致。分析表明，我们也能够观察到一个相当大的增强激子辐射衰减率。了解这些电动力学效应的作用，使我们能够阐明复杂的动力学弛豫和重组中性和带电激子。
2019-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Charge transfer between van der Waals coupled metallic 2D layers
该研究利用同步辐射角分辨光电子能谱分析SiC上K/石墨烯/Pb异质结构，定量揭示K层电子在石墨烯与第二近邻Pb单层之间的电荷分配。
2025-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoresponse of Natural van der Waals Heterostructures
由二维材料组成的范德华异质结构提供了一个通过设计获得材料的平台，并且由于新颖的电子态而非常有吸引力。二维范德华异质结构的研究主要集中在制备原子级厚度的一元或二元晶体。这样的系统包括石墨烯（Gr）、六方氮化硼（h-BN）和过渡金属二硫属化物家族的成员。在这里，我们提出了我们的实验研究的光电性质的自然发生的vdWH，被称为Franckeite，这是一个复杂的层状晶体组成的铅，锡，锑，铁和硫。本文报道了薄膜钙钛矿（60 nm < d < 100 nm）的窄带隙半导体特性，并显示出宽带光响应。我们在室温下观察到了~ 1500 nm（~830 meV）的带边跃迁和高的外量子效率（EQE~3%）。激光功率分辨和温度分辨的光电流测量表明，光生载流子的产生和复合主要是由带隙内连续分布的陷阱态。为了理解波长分辨光电流，我们还通过密度泛函理论计算了光吸收特性。最后，我们已经表明，该设备具有快速的光响应与上升时间快~ 1毫秒。我们的研究提供了一个基本的理解，在一个复杂的自然发生的vdWH的光电行为，并可以开辟生产新型的纳米级光电子器件定制性能的可能性。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
$WSe_2$ Monolayers Grown by Molecular Beam Epitaxy on hBN
Institute of Experimental Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院实验物理研究所）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国家材料科学研究所材料纳米构造研究中心）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（国家材料科学研究所电子与光学材料研究中心）
通过分子束外延在六方氮化硼上生长高质量WSe₂单层，提升其光学性能和可重复性。
2025-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Effect of distance on photoluminescence quenching and proximity-induced spin-orbit coupling in graphene-WSe2 heterostructures
石墨烯中的自旋轨道耦合（SOC）可以通过将其邻近耦合到过渡金属二硫属化物（TMD）如WSe 2来大大增强。我们发现，当使用六方氮化硼（h-BN）作为覆盖层时，石墨烯中获得的SOC的强度取决于异质结构的堆叠顺序，即，SiO2/石墨烯/WSe 2/h-BN表现出比SiO2/WSe 2/石墨烯/h-BN更强的SOC。我们利用光致发光（PL）作为一个指标来表征石墨烯和单层WSe 2生长的化学气相沉积之间的相互作用。我们观察到SiO2/graphene/WSe 2/h-BN堆叠中的PL猝灭比SiO2/WSe 2/graphene/h-BN堆叠中的PL猝灭强得多，并且相应地，前者中的弱反局域化（WAL）效应或诱导SOC比后者中的更强。我们将这两种效应归因于石墨烯和WSe 2之间的层间距离，这取决于石墨烯是否与h-BN直接接触。我们的观察和假设进一步得到了第一性原理计算的支持，该计算揭示了这两种堆叠中石墨烯和WSe 2之间的层间距离的明显差异。
2018-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric screening at TMD:hBN interfaces: Monolayer-to-bulk transition, local-field effect, and spatial dependence
本研究采用第一性原理介电嵌入GW方法，系统研究hBN衬底对不同TMDs的介电屏蔽效应的厚度依赖、局域场效应与空间依赖性，为能带结构工程提供定量依据。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Giant spin-splitting and gap renormalization driven by trions in single-layer WS$_2$/h-BN heterostructures
在二维（2D）半导体过渡金属二硫属化物（TMD）中，新的电子现象如可调谐带隙和强束缚激子和三重子出现于强多体效应，超出自旋-轨道耦合和晶格自旋诱导的自旋和谷自由度。将单层（SL）TMD与范德华异质结构中的其他2D材料相结合，提供了一种通过这些多体效应控制电子特性的有趣方法。在这里，我们采用微聚焦角分辨光电子能谱（microARPES）和原位表面掺杂来操纵六方氮化硼（WS $_2$ /h-BN）上的SL WS $_2$的电子结构。电子掺杂后，我们观察到SL WS $_2$价带（VB）自旋轨道从430 meV分裂到660 meV的一个意想不到的巨大重整化，以及至少325 meV的带隙减小，这归因于三电子准粒子的形成.这些研究结果表明，电子，自旋电子和激子性能是广泛的调谐在二维TMD/h-BN异质结构，因为这些是密切相关的准粒子动力学的材料。
2018-01-31 cond-mat.mtrl-sci
