Monolayer fullerene networks as photocatalysts for overall water splitting
光催化分解水可以以环境友好的方式生产氢气，并为减少全球碳排放提供替代能源。最近，单层富勒烯网络已被成功合成[Hou $\textit{et al., Nature}$ $\textbf{2022}$，606，507]，由于其具有丰富活性位点的大表面积、与其他2D材料组合以形成异质结的可行性以及用于潜在氢存储的C $_{60}$笼，提供了新材料候选物。然而，高效的光催化剂需要合适的带隙和带边的适当位置与足够的水裂解驱动力的组合。在本研究中，我采用半局域密度泛函理论和混合泛函计算来研究单层富勒烯网络的电子结构。我发现，只有弱屏蔽的混合功能，结合含时Hartree-Fock计算，包括激子结合能，可以重现实验获得的单层C $_{60}$的光学带隙。单层富勒烯网络的所有相都具有合适的带隙，具有高载流子迁移率和适当的带边，以化学地驱动整体水裂解。此外，单层C $_{60}$的光学性质进行了研究，不同阶段的富勒烯网络表现出不同的吸收和复合行为，提供了独特的优势，无论是作为电子受体或电子供体在电子束。
2022-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Anisotropic and isotropic elasticity and thermal transport in monolayer C$_{24}$ networks from machine-learning molecular dynamics
College of Physical Science and Technology, Bohai University（渤海大学物理科学与技术学院）；Department of Physical Chemistry, School of Chemistry, Tel Aviv University（特拉维夫大学化学学院物理化学系）
本研究通过机器学习势能模型，揭示了单层C₂₄网络中各向异性与各向同性弹性及热传输特性，发现其刚性和热导率增强源于分子结构变化，且化学键拓扑影响热传输机制。
2025-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Boosting photocatalytic water splitting of polymeric C$_{60}$ by reduced dimensionality from 2D monolayer to 1D chain
本研究通过第一性原理计算比较聚合富勒烯链与单层网络，发现从二维降至一维可优化光催化水分解效率，一维链提供更高电位和双倍活性位点，更利于析氢反应。
2023-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable quantum anomalous Hall effect in fullerene monolayers
提出通过工程化定制C26富勒烯二维蜂窝晶格构建量子反常霍尔效应材料，该系统具有铁磁基态且高度可调，产生丰富相图，为实验合成提供了可行平台。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Monolayer C$_{60}$ networks: A first-principles perspective
本文从第一性原理视角综述单层 C$_{60}$ 网络的稳定性、热膨胀、光催化判据及维度调控，阐明其作为可定制碳基材料的应用潜力。
2025-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Synthesis and electrical properties of fullerene-based molecular junctions on silicon substrate
本文报道了在硅衬底上制备富勒烯基分子结的方法和电学性质。在硅衬底上，高π共轭分子C60（π量子阱）通过烷基链（σ隧道势垒）与电极隔离。首先，Si/SiO2/ \sigmaC 60结构通过顺序合成（3种不同路线）或通过直接接枝预合成的C60-σ-Si（OEt）3分子来制备。我们描述了这些路线的化学合成和分子单分子膜的物理化学性质。然后，在Si/SiO2/σC60结上用硫醇化的悬汞电极添加第二个σ隧道势垒。我们比较了Si/SiO2/σC60//Hg和Si/SiO2/σC60// \sigmaHg分子结的电子输运性质，并通过跃迁电压谱证明了通过改变C60核与Hg金属电极之间的烷基链长度（即C60核与Hg金属电极之间的烷基链长度），可以将富勒烯LUMO -金属费米能级偏移从~ 0.2 eV调整到~ 1 eV。e.从直接C60//Hg接触到14个碳原子隧道势垒）。
2010-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative and positive anisotropic thermal expansion in 2D fullerene networks
该研究以二维富勒烯网络为对象，揭示结构柔性与横向振动如何共同导致沿不同分子间键的正负各向异性热膨胀，并据此发现C60之外的可调热膨胀分子网络。
2025-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Structural, electronic, thermal and mechanical properties of C60-based fullerene two-dimensional networks explored by first-principles and machine learning
本研究结合第一性原理计算与机器学习原子间势，预测并系统评估了新型C60富勒烯低维及多孔网络的稳定性、电子性质、热导率、热膨胀与力学性能。
2023-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Smallest [5,6]fullerene as building blocks for 2D networks with superior stability and enhanced photocatalytic performance
该研究利用最小稳定[5,6]富勒烯构建二维C$_{24}$网络，其稳定性和强度优于C$_{60}$，带隙与TiO$_2$相当，活性位点数量多三倍，展现出优异的光催化水分解性能。
2024-11-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atm-clus
The nature of highly anisotropic free-electron-like states in a glycinate monolayer on Cu(100)
利用扫描隧道光谱研究了甘氨酸根离子在Cu（100）表面手性p（2x4）单层膜上的类自由电子态[K. Kanazawa等人，J. Am. Soc.129，740（2007）]从密度泛函理论计算中显示出源自具有高度各向异性色散的清洁表面的表面布里渊区边界处的Cu Shockley表面态。表面上的甘氨酸根离子的存在导致了进入该表面状态的显著增强的隧穿，否则在裸表面上的隧穿中未观察到该隧穿。
2007-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Theory and Ab Initio Computation of the Anisotropic Light Emission in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
过渡金属二硫属化合物（TMDC）是一种直接带隙半导体材料，具有独特的发光潜力。然而，它们的光致发光（PL）还没有完全被理解。我们计算了单层TMDC中的辐射复合率作为光子发射方向和偏振的函数，并使用从头算Bethe-Salpeter方程获得了不同激发情况下PL的极坐标图。我们发现，激子在量子叠加态的K和K'不等谷发光各向异性复合后。我们的结果可以解释最近实验中测得的PL各向异性和偏振依赖性，并预测新的发光机制。当平均超过发射角和激子动量，我们的新的治疗恢复的温度依赖的辐射寿命，我们以前得到的。我们的工作提供了一个第一性原理的方法来研究二维材料中的光发射。
2018-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of substrate-induced anisotropic growth of monolayer WS2 by kinetic Monte Carlo simulations
二维材料的受控各向异性生长为大单晶和纳米带的合成提供了一种途径，其在低维半导体和下一代光电子器件中具有应用前景。特别地，由衬底诱导的过渡金属二硫属化物的各向异性生长由于其可操作性而引起极大兴趣。然而，迄今为止，它们的衬底诱导的各向异性生长通常是由实验参数的优化驱动的，而没有揭示基本机制。在这里，单层的二硫化钨在ST-X石英衬底上的各向异性生长是通过化学气相沉积实现的，并通过动力学蒙特卡罗模拟检查衬底诱导的各向异性生长的机制。这些结果表明，除了衬底吸附的变化外，硫族元素与金属（C/M）的比值是导致大的生长各向异性和过度生长与下层生长极化的主要因素;通过适当控制气体流量与温度之间的线性关系，当C/M = 2.0时，可以得到完全的各向同性或高的各向异性.
2019-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh stiffness and anisotropic Dirac cones in BeN4 and MgN4 monolayers: A first-principles study
多氮化铍，BeN 4是一种新型的层状材料，其最近在高压下制造（Phys. Rev. Lett. 126（2021），175501）。作为一种新型的二维材料，我们利用第一性原理计算研究了MN 4（M= Be，Mg，Ir，Rh，Ni，Cu，Au，Pd，Pt）单分子膜的稳定性和电子性质.所获得的结果证实了BeN 4，MgN 4，IrN 4，PtN 4和RhN 4单分子膜的动力学和热稳定性。有趣的是，BeN 4和MgN 4单分子膜的电子结构显示出各向异性的狄拉克锥。虽然PtN 4单层被预测为窄带隙半导体，IrN 4和RhN 4单层被发现是金属系统。我们还详细探讨了原子层数对BeN 4纳米片电子特性的影响，揭示了非常吸引人的物理学。我们的研究结果强调了BeN 4纳米片产生的弹性模量和机械强度，优于所有其他无碳2D材料。值得注意的是，预测RhN 4纳米片分别对于Li、Na和Ca离子存储产生562、450和900 mAh/g的高容量。这项研究提供了对MN 4纳米片内在性质的全面理解，并突出了其出色的物理特性。
2021-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic properties of monolayer 2D materials: an overview from the C2DB database
我们分析了C2DB数据库中一千多种二维材料的电子、磁性、弹性和输运性质中的面内各向异性的发生。我们确定了数百种各向异性材料，并根据它们的点群对称性和各向异性程度对其进行分类。统计分析表明，较低的点群对称性和结构中大量的不同元素有利于所有类型的各向异性，这可能与未来的材料设计方法有关。此外，我们确定了新的化合物，预测很容易剥离的母体散装化合物，各向异性，大大超过那些已知的二维材料。我们的研究结果为原子级薄晶体中各向异性响应的未来研究提供了全面的参考，并为下一代各向异性2D器件提供了新的先前未开发的材料。
2020-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Highly anisotropic two-dimensional metal in monolayer MoOCl$_2$
各向异性是材料的普遍特征。强各向异性可以导致有趣的物理性质和有用的应用。在这里，基于第一性原理计算和理论分析，我们预测了一个稳定的二维（2D）材料-单层MoOCl $_2$，并显示它具有有趣的属性与其高各向异性。单层MoOCl $_2$可以容易地从已经合成的范德华层状本体剥离。我们发现，一个高的面内各向异性体现在单层MoOCl $_2$的结构，声子，机械，电子和光学性质。该材料是一种具有高度各向异性费米表面的金属，在费米能级上产生开放轨道，可以在磁输运中探测。值得注意的是，高各向异性和金属特性的组合使得单层MoOCl $_2$成为几乎理想的双曲线材料。它有两个非常宽的双曲线频率窗口，从0.41 eV（99 THz）到2.90 eV（701 THz），从3.63 eV（878 THz）到5.54 eV（1340 THz）。前一个窗口与可见光谱有很大的重叠，并且该窗口的大部分耗散非常小。该窗口可以通过施加的应变进一步调谐，使得在选定的频率下，可以通过应变引起椭圆和双曲线特性之间的过渡。我们的工作发现了一种具有非凡性能的高度各向异性的2D金属，它在电子和光学应用中具有巨大的潜力。
2020-10-10 cond-mat.mtrl-sci
BN Doping in the Realm of Two-Dimensional Fullerene Network for Unparalleled Structural, Electronic, Optical, and HER Advancements: A Cutting-Edge DFT Investigation
本研究利用含vdW作用的PBE与HSE密度泛函理论，分析BN掺杂二维富勒烯网络的结构、电子、光学及输运性质，证明单对BN掺杂可调控带隙并实现高温超高电导率。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Mechanically-controllable strong 2D ferroelectricity and anisotropic optical properties of flexible BiN monolayer
采用密度泛函理论和现代Berry相铁电方法研究了具有类磷烯结构的二维BiN单层材料的结构、电子、铁电和光学性质.声子谱和分子动力学模拟均表明BiN单层膜是室温稳定的二维铁电体，极化强度高达580 pC/m。进一步的研究表明，通过施加2.54 N/m的拉伸[010]应力或-1.18 N/m的压缩[100]应力，BiN单层中的极化可以很容易地从[100]方向切换到桥鞍相上的[010]方向。这种相变使得其晶格常数与其他非铁电2D材料相比在大范围内变化。此外，通过施加平行于极化方向的单轴拉伸应力，可以固定极化，并将半导体能隙从直接能隙变为间接能隙。的光学性质的特点是一个非常强的各向异性的反射率低于4 eV的光子能量。所有这些显著的铁电、电子和光学性质使我们相信，2D BiN单层可用于制造可拉伸电子器件和光学应用。
2017-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Bi2O2Se(Te) Monolayer: Realizing Ultra-High Carrier Mobility and Giant Electric Polarization in Two-Dimension
在这里，我们已经确定了单层相的Bi 2 O2 Se作为一个有前途的二维半导体超高载流子迁移率和巨大的电极化的强度。由于强烈的重建起源于层间的静电力，我们已经应用结构预测算法来探索具有最低总能量的Bi 2 O2 Se单层的晶体几何形状。考虑到Se和Te属于同一族，基于类似的方案，我们也研究了Bi_2 O_2 Te单层膜。进一步的计算表明，单层相保持了较高的载流子迁移率，并且适度的带隙将导致在可见光区的强光吸收。特别是Bi 2 O2 Te中的电子迁移率在室温下可高达3610 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1），几乎是传统过渡金属二硫属化物（TMD）族的10倍。由于其强的结构各向异性，还显示出显著的自发面内和面外电极化的强度以及显著的压电性能，使其在光伏太阳能电池、光电材料和场效应晶体管等领域具有广阔的应用前景。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Two Dimensional Allotropes of Arsenene with Wide Range of High and Anisotropic Carrier Mobility
考虑到近年来用于制造2D材料的实验技术的快速发展，期望在不久的将来实验实现各种单层。受蜂窝状单分子膜研究的启发，利用第一性原理计算研究了非蜂窝状和多孔同素异形单分子膜的稳定性和载流子迁移率.除了五个蜂窝结构的砷烯，共八个其他结构被认为是在这项研究中。一个广泛的分析，包括能量，声子谱和力学性能证实，这些结构是能量和动态稳定。所有这些结构都是半导体，其带隙范围从约1 eV到约2.5 eV不等。值得注意的是，这些单层同素异形体具有高达几百cm^{2}V^{-1}s^{-1}的各向异性载流子迁移率，这与众所周知的2D材料如黑色磷烯和单层MoS_{2}相当。结合这种宽带隙和优越的载流子迁移率，这些单层同素异形体可以是下一代纳米器件的优越性能的有希望的候选者。我们进一步探索了这些单层同素异形体的光催化水分解，发现砷烯单分子膜具有潜在的可见光驱动的光催化水分解的用途。
2018-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Regulation of electronic structures in ReSeS monolayer with anisotropic deformations
本文通过第一性原理计算研究具有Janus结构的ReSeS单层，发现各向异性形变可调控其电子结构、金属性、有效质量及光谱响应，为可调控光电器件设计提供理论基础。
2025-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Tunable ferroelectricity and anisotropic electric transport in monolayer $β$-GeSe
低维铁电性由于其在器件应用中的巨大潜力而引起了人们的极大关注。在这里，基于第一性原理计算，我们预测的存在自发的平面内的电极化和铁电性的单层$β$ -GeSe，一个多晶型的GeSe与船构象在实验中新合成的。极化强度约为$0.16$ nC/m，与最近实验研究的单层SnTe的极化强度相当，本征居里温度估计在200 K以上。有趣的是，由于其褶皱结构，$β$ -GeSe的物理性质可以容易地通过应变控制。通过施加（$\sim 1\%$）拉伸应变，可以将居里温度提高到室温以上，并且通过扶手椅方向或锯齿形方向的应变，可以大大增加极化的幅度。此外，我们发现，与电子掺杂的情况下，施加应变可以很容易地调整的各向异性电输运的优选导电方向旋转的$90^\circ$，这是与应变诱导的Lifshitz转变。沿两个面内方向的有效质量之间的比率可以经历两个数量级的戏剧性变化，即使通过2%的应变。我们的研究结果表明，单层$β$ -GeSe作为一个有前途的平台，探索铁电性在二维和纳米机械电子器件的应用。
2018-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent anisotropic Gilbert damping in heterostructures of ferromagnets and two-dimensional ferroelectric bismuth monolayer
本文利用第一性原理计算研究了 Bi/Fe 异质结，发现界面自旋轨道耦合显著增强了 Gilbert 阻尼，并揭示了由界面与 Fe 本征 SOC 竞争导致的非单调厚度依赖性各向异性 Gilbert 阻尼机制。
2024-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic structural dynamics of monolayer crystals revealed by femtosecond surface x-ray scattering
X射线散射是以原子精度确定晶体构型的主要工具之一。然而，由于衍射体积的显着减少和数据分析的复杂性，单层晶体中的超快结构动力学的测量仍然是一个长期存在的挑战，禁止应用超快X射线散射来研究二维极限下的非平衡结构性质。在这里，我们展示了飞秒表面X射线衍射结合晶体模型细化计算，以量化的单层WSe $_2$晶体支持在基板上的超快结构动力学。我们发现吸收的光子能量优选地在2皮秒内耦合到面内晶格振动，而面外晶格振动振幅在前10皮秒期间保持不变。模型辅助拟合表明激发时的非对称层内间距变化。在二维材料中观察到的非平衡各向异性结构动力学与第一性原理非绝热模型在实空间和动量空间一致，标志着不同的结构动力学单层晶体从他们的散装同行。所展示的方法解锁表面敏感的X射线散射的好处，定量测量超快的结构动力学在原子级薄的材料和跨界面。
2018-11-28 cond-mat.mtrl-sci
PAW mediated ab initio simulations on linear response phonon dynamics of anisotropic black phosphorous monolayer for thermoelectric applications
一阶标准微扰理论结合从头算投影增广波算子，以线性计算效率挑战标准Sternheimer方程的实现。这种效率促使我们使用广义密度泛函微扰理论（DFPT）和玻尔兹曼输运理论（BTE）来描述二维（2D）黑磷单层中的电子-声子相互作用。随后，线性响应声子动力学行为的电导率，塞贝克系数和输运性质的热电应用集中。分析揭示了通过结构各向异性和单层结构的态密度的晶体取向依赖性。动量相关的声子人口动态与声子线宽是有效的倒易空间电子态。电子的热导率和Seebeck系数的优化值作为驱动力调制热电效应。作为功率因数的函数，计算出MLBP系统在300 K时的品质因数为0.074，在500 K时的品质因数为0.152。晶格热导率在室温下为37.15 W/mK，并遵循与温度的逆相关性。由于预期的优异性能，特别是在单层黑磷系统中，可以实现深刻的热电应用。
2018-10-04 cond-mat.mtrl-sci
High anisotropic inserted dendritic growth during first stage of Zn monolayer deposition on Ag(111) substrate
利用俄歇电子能谱、低能电子衍射和扫描隧道显微镜研究了室温下Zn在Ag（111）衬底上的亚单层物理层沉积。我们确定了一个原始的锌高度各向异性结构的形状指状插入枝晶前面的锌单层生长。在STM观察的基础上，提出了插入枝晶生长的机制及其向层状生长转变的机制。
2021-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of charge density wave with anisotropic gap in monolayer VTe$_2$ film
报道了单层1 T-VTe $_2$薄膜中电荷密度波（CDW）跃迁的实验证据。4在转变温度$T_{CDW}$ = 186 K以下，用低能电子衍射观察到$\times$ 4的重构峰。角分辨光电子能谱测量揭示弧状口袋各向异性CDW间隙高达50毫电子伏。各向异性的CDW带隙归因于CDW波矢的不完美嵌套，第一性原理计算揭示了在同一波矢处的声子软化，表明费米面嵌套和电子-声子相互作用在CDW机制中的重要作用.
2019-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting Monolayer Materials as a Tunable Platform for Excitonic Solar Cells
最近出现的二维单层材料具有可调的光电性能和高载流子迁移率提供了新的机会，高效，超薄激子太阳能电池替代那些基于共轭聚合物和小分子供体。使用第一性原理密度泛函理论和多体计算，我们证明，单层的六方氮化硼和石墨烯（CBN）结合常用的受体，如PCBM富勒烯或半导体碳纳米管可以提供激子太阳能电池与可调的吸收带隙，施主-受体界面能带对准，和功率转换效率，以及新颖的设备架构。对于CBN-PCBM器件的情况下，我们预测的限制的功率转换效率是在10 - 20%的范围内，这取决于CBN单层结构。我们的研究结果表明，在可调的，高效的，无聚合物的薄膜太阳能电池，其中未开发的激子和载流子传输制度发挥作用的单层材料的可能性。
2012-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocatalytic Properties of Anisotropic $β$-PtX$_2$ (X= S, Se) and Janus $β$-PtSSe monolayers
基于密度泛函理论，研究了各向异性 $β$-PtX$_2$ 和 Janus $β$-PtSSe 单层的光催化水分解性能，发现其具有合适的带隙、高载流子迁移率及优异的太阳能到氢能转换效率，是理想的候选材料。
2023-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Hexagonal boron-carbon fullerene heterostructures; Stable two-dimensional semiconductors with remarkable stiffness, low thermal conductivity and flat bands
本文基于B40和C36富勒烯，通过密度泛函理论首次预测了热力学和动力学稳定的六方硼-碳富勒烯二维异质结构，发现其具有半导体特性、拓扑平带、低热导率（4-10 W/mK）及优异的各向异性力学性能，为开发新型富勒烯基二维异质结构提供了可能。
2023-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Titanium trisulfide monolayer: A new direct-gap semiconductor with high and anisotropic carrier mobility
一种新的二维层状材料，即三硫化钛（TiS $_3$）单层片，被预测具有所需的电子性能的纳米电子应用。基于密度泛函理论和形变理论框架下的第一性原理计算，我们证明了TiS $_3$二维晶体是一种带隙为1.06 eV、载流子迁移率高的直接带隙半导体.更值得注意的是，2D TiS $_3$的面内电子迁移率是高度各向异性的，在\emph{b}方向上达到$\sim$ 10，000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，其高于MoS $_2$单层的面内电子迁移率。同时，空穴迁移率降低约两个数量级。我们还发现，散装的TiS $_3$具有较低的裂解能量比石墨，表明剥离的TiS $_3$单层或多层的可能性高。通过声子谱计算和\emph{NPT}系综中的Born-Oppenheimer分子动力学模拟，考察了TiS $_3$单层的动力学和热稳定性。预测的新的电子性能，使TiS $_3$单层在未来的纳米电子学应用有吸引力的二维材料。
2015-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study on Sub monolayer Epitaxy Growth under Anisotropic Detachment
采用动力学蒙特卡罗模拟方法研究了分子束外延亚单层膜生长过程中不同温度下扩散各向异性和成键各向异性对岛形成的影响。我们采用简单立方的固体模型和基于事件的Bortz，Kalos和Labowitch（BKL）算法的动力学蒙特卡罗方法来模拟物理现象。我们发现表面各向异性对岛的生长没有显著的影响，但对岛的形貌、生长指数和岛的尺寸分布有一定的影响。当包括键合各向异性时，得到细长的岛。
2019-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strong and Anisotropic Third Harmonic Generation in Monolayer and Multilayer ReS$_2$
我们报道了在单层和多层ReS $_2$中观察到的强的各向异性三次谐波产生。单层ReS $_2$，$\left| χ^{(3)} \right|$的三阶非线性光学极化率为$10^{-18} $ m $^2$ /V $^2$的量级，这比六方晶格过渡金属二硫属化物如MoS $_2$的报道结果高约一个数量级.多层样品的三阶非线性光学极化率也得到了类似的幅度。的THG场的强度被发现是依赖于入射光的偏振方向的单层和多层样品。点群对称性分析表明，这样的各向异性是不期望从一个完美的$1T$晶格，必须产生的ReS $_2$晶格中的扭曲。我们的研究结果表明，三倍频测量可以用来表征二维材料的晶格畸变，晶格畸变是重要的非线性光学性质的这种材料。
2016-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Raman Scattering and Mobility in Monolayer 1Td-ReS2 Controlled by Strain Engineering
二维过渡金属二硫属化合物（TMDs）的电子结构和迁移率截止率调控因其在电子器件设计中的潜力而受到广泛关注。基于密度泛函理论，从理论上确定了单分子层唯一畸变1 T（1 Td）ReS 2在外加应变作用下的各向异性拉曼散射和迁移率截止率.利用类Ag、类Eg-like和Cp模型的角相关拉曼光谱对结构各向异性进行了判别和分析，并利用应变调整了ReS 2的结构对称性和电子结构，使迁移率截止率提高了近6倍。我们的研究结果表明，应变工程在高品质的半导体开关器件中的应用。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly Anisotropic Electronic and Mechanical Properties of Monolayer and Bilayer As2S3
各向异性材料具有取向相关的性质，由于其在电子和光机械器件中引人注目的可调谐和柔性性能，引起了越来越多的关注。到目前为止，二维（2D）黑磷显示出最大的已知各向异性行为，这是高度期望的突触和神经形态设备，多功能定向存储器，甚至偏振敏感光电探测器，而它是不稳定的环境条件。最近，在实验中成功地剥离了具有优异化学稳定性的二维少层As2S3。然而，单层和双层As_2S_3的电子和力学性质仍然缺乏。本文通过第一性原理计算和一般角度依赖的胡克定律，研究了As_2S_3体系的各向异性电子和力学性质.单层和双层As2S3表现出杨氏模量的各向异性因子分别为3.15和3.32，这是大于黑磷与实验证实和各向异性因子为2。本研究为柔性取向纳米电子学、纳米力学的研究提供了一条有效的途径，并对相关实验研究具有一定的启示意义。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Strain Driven Anomalous Anisotropic Enhancement in the Thermoelectric Performance of monolayer MoS$_{2}$
基于第一性原理计算，研究单层 MoS$_{2}$ 在面内单轴应变下的热电性质，发现沿锯齿形方向的应变通过降低晶格热导率并增加载流子弛豫时间，在最佳掺杂下使热电效率提升近 $150\%$。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Structural reconstruction and anisotropic conductance in $4f$-ferromagnetic monolayer
二维磁体在纳米自旋电子学领域有着广阔的应用前景。目前，大多数可用的候选物基于$3d$过渡金属化合物，具有六边形或蜂窝状晶格几何形状。在这里，理论上研究了具有$4f$矩的GdCl $_3$单层，其可以从其现有的本体剥离。它的正交结构和十一面体离子笼在二维空间中是独特的。此外，一个显着的结构重建是由锂原子注入到其间隙位置，这也导致铁磁性通过双交换的过程。其高度各向异性的电导可能对纳米电子学特别有用。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spontaneous skyrmionic lattice from anisotropic symmetric exchange in a Ni-halide monolayer
拓扑自旋结构，如磁skyrmions，拥有巨大的承诺，数据存储应用，由于其固有的稳定性。在大多数情况下，skyrmion稳定的磁场在非中心对称系统显示手性Dzyaloshinskiiii-Moriya交换相互作用，而自发skyrmion晶格已被报道在中心对称巡回磁铁与长程相互作用。在这里，一个自发的反biskyrmion晶格具有独特的拓扑结构和手性的半导体和中心对称的金属卤化物，NiI $_2$的单层预测。我们的第一性原理和蒙特卡罗模拟表明，短程对称交换的各向异性，结合磁阻挫，可以导致一个新兴的手征相互作用，是负责预测的拓扑自旋结构。所提出的机制在二维磁体中找到了原型表现，从而拓宽了可以容纳自发skyrmionic状态的材料类别。
2020-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic Moiré Optical Transitions in Twisted Monolayer/bilayer Phosphorene Heterostructures
范德瓦尔斯异质结构的莫尔超晶格提供了一种强大的新方法来设计二维（2D）材料的电子结构。在不同的云纹异质结构中出现了许多新的量子现象，例如石墨烯系统中的相关绝缘体、超导体和Chern绝缘体以及过渡金属二硫属化物（TMDC）系统中的云纹激子。扭曲磷烯提供了另一个有吸引力的系统来探索莫尔物理，因为磷烯具有各向异性的矩形晶格，不同于石墨烯和TMDC中的各向同性六方晶格。在这里，我们报告新兴的各向异性莫尔光学跃迁扭曲单层/双层磷烯。磷烯云纹超晶格中的光共振敏感地依赖于单层和双层之间的扭转角。令人惊讶的是，即使对于大到19°的扭转角，莫尔异质结构也表现出与构成单层和双层磷烯中的光学共振完全不同的光学共振。新的莫尔光学共振表现出很强的线偏振，其主轴与双层磷烯的光轴接近但不同。我们的从头计算结果表明，与石墨烯和TMDC的六方晶格的K点带隙不同，磷烯的Γ点直接带隙和矩形晶格导致了大扭曲角磷烯异质结构中非常强的莫尔物理。我们的研究结果突出了探索磷烯和其他具有不同晶格构型的范德华异质结构中的莫尔物理的令人兴奋的机会。
2019-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crescent domain-wall pairs in anisotropic two-dimensional MnOI monolayer with fast dynamics
本研究利用第一性原理计算与原子模拟，在强各向异性二维 MnOI 单层中发现可由电流高效直线驱动的新月形拓扑畴壁对，为高速自旋电子器件提供新方案。
2025-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-performance and Low-power Transistors Based on Anisotropic Monolayer $β$-TeO$_2$
二维（2D）半导体为高性能和高能效器件提供了有希望的前景，特别是在亚10 nm区域。受2D $β$-TeO $_2$的成功制造以及所制造的场效应晶体管（FET）的高开/关比和高空气稳定性的启发[Nat.Electron.2021，4，277]，我们提供了对单层$β$-TeO $_2$的电子结构和基于该材料的亚10 nm金属氧化物半导体FET（MOSFET）的器件性能的全面研究。单层$β$-TeO $_2$的各向异性电子结构对MOSFET输运性质的各向异性起着关键作用。我们发现，根据国际器件与系统路线图（IRDS）2020年高性能器件目标，5.2 nm栅长n型MOSFET具有超过3700 μ A/μ m的超高通态电流，这得益于高度各向异性的电子有效质量。此外，单层$β$-TeO $_2$ MOSFET在通态电流、亚阈值摆幅、延迟时间和功率延迟积方面均能满足IRDS 2020的高性能和低功耗器件目标。这项研究揭示了单层$β$-TeO $_2$作为一个有前途的候选人，在未来的纳米电子学超规模的设备。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Possible high thermoelectric power factor in alkali-metal-intercalated BC$_3$: anisotropic multiple valleys originating from the van Hove singularity of graphene
本文理论预测碱金属插层BC3可实现高热电功率因子，源于石墨烯范霍夫奇点分裂产生的各向异性多谷，并通过钾插层抑制层间耦合保留有利电子结构。
2025-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Borophane: Stable Two-dimensional Anisotropic Dirac Material with Ultrahigh Fermi Velocity
最近在基底上合成单层硼化物（三角形硼单层）开启了硼纳米片的时代（Science，350，1513，$\mathbf{2015}$），但是结构稳定性和新颖的物理性质仍然是未解决的问题。在这里，我们证明了硼氢化物可以通过完全表面氢化来稳定，称为borophane，来自第一性原理计算。最有趣的是，它表明borophane具有方向相关的狄拉克锥，这主要是由平面内\emph{p$_{x}$}和\emph{p$_{y}$}轨道的硼原子。狄拉克费米子具有高达3.0 $\times$ 10 $^{6}$ m/s的π费米速度，比石墨烯的π费米速度高4倍。沿两个不同方向的杨氏模量计算为129和200 GPa $\cdot$ nm，这与钢相当。硼钒的高费米速度和高机械性能使其成为纳米电子学应用的理想材料。
2016-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Band Gaps, Excitonic Effects, and Anisotropic Optical Properties of Monolayer Distorted 1-T Diamond-chain Structures
我们报告了多体微扰理论计算的激发态性质的扭曲1-T金刚石链单层的二硫化物（ReS 2）和二硒化物（ReSe 2）。电子自能大大提高了它们的准粒子带隙，令人惊讶的是，单层ReSe 2转换为直接带隙半导体，这是，然而，被认为是一个间接的密度泛函理论计算。它们的光学吸收光谱由强束缚激子决定。与六方结构不同，畸变的1-T ReS 2的最低能量亮激子表现出完美的8字形偏振依赖性，而ReSe 2的最低能量亮激子仅表现出部分偏振依赖性，这是由于两个近简并的亮激子的偏振偏好不一致。我们的第一性原理计算与实验一致，为光电应用铺平了道路。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Anisotropic gap structure and sign reversal symmetry in monolayer Fe(Se,Te)
铁基超导体是揭示非常规超导和潜在拓扑超导之谜的理想平台。其中，单层Fe（Se，Te）/SrTiO 3（001），这被认为是拓扑非平凡的，显示界面增强的高温超导在二维极限。然而，单层Fe（Se，Te）薄膜超导配对机制的实验研究仍然有限。本文报道了通过测量单层Fe（Se，Te）/SrTiO_3（001）中的准粒子干涉，观察到大超导能隙的各向异性结构和不同电子袋上超导能隙的符号变化。结果与自旋涨落和自旋轨道耦合驱动的“成键-反键"+波配对对称性相一致。我们的工作不仅对铁基超导体的统一超导形式具有基础性意义，而且对理解高温超导体的拓扑超导性也具有重要意义。
2022-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic thermal expansion and thermomechanic properties of monolayer $β$-Te
近年来，人们利用分子束外延技术在高取向热解石墨衬底上成功地合成了具有矩形晶体结构的$β$ -Te（二维碲原子）。它具有超低晶格热导率和高热电效率等优异性能。在第一性原理计算的基础上，采用准谐方法研究了实验相单层$β$ -Te的热膨胀和热机械性质。发现$β$在高温下表现出较大的正热膨胀，而在很低的温度下沿某一方向的线性热膨胀系数为负。沿b方向的线性热膨胀系数在500 K时为4.9 × 10 - 4 $^{-5}$ K $^{-1}$，这在2D材料中相当大。$β$表现出很强的面内各向异性，包括热膨胀、二维弹性模量和泊松比。然而，弹性模量，泊松比和面内各向异性随温度的升高而减弱，并且变化由广义模式Grüneisen参数主导。
2019-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Lattice Expansion of Monolayer WSe2 Revealed by Ultrafast Electron Diffraction
已知块体层状MX2过渡金属硫属化物（M = Mo、W和X = S、Se）随着层数减少而表现出间接到直接的带隙转变。以前的时间分辨的工作主要集中在光激发后的能带结构的瞬态演化的调查，但伴随晶格重排的动力学的额外信息是需要充分理解这种现象。在这里，超快电子衍射被用来探测原子的运动和键膨胀单层WSe 2与飞秒时间分辨率。布拉格衍射点的强度变化的特征在于单指数动力学，与电子-声子和声子-声子平衡期间晶格的集体响应一致，其在用超快脉冲照射的许多小时内是可重复的。此外，观察到瞬态和高度各向异性的晶格膨胀。对这种行为的一个可能的解释是由激光激发引起的轴向应变，其破坏了面内声子模式的简并性，并且强烈地影响电子能带结构。这种简并断裂诱导的晶格畸变的特点是在静态应变测量，这里提出的结果提供了宝贵的见解的性质和时间尺度的结构重排发生后，在单层钨二硒光激发。
2023-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single layer of MX3 (M=Ti, Zr; X=S, Se, Te): a new platform for nano-electronics and optics
采用第一性原理计算研究了一系列二维钛、锆三硫族化合物纳米片MX3（M=Ti，Zr; X=S，Se，Te）.较低的解理能表明在实验中可以从大块晶体中剥离出稳定的二维单分子膜。电子学研究揭示了这些单分子膜中非常丰富的电子性质，包括金属TiTe 3和ZrTe 3，直接带隙半导体TiS 3和间接带隙半导体TiSe 3，ZrS 3和ZrSe 3。所有半导体的带隙都在0.57~1.90 eV之间，这意味着它们在纳米电子学中的潜在应用。计算得到的有效质量证明了所有半导体的各向异性导电特性。在光学方面，TiS 3和TiSe 3单分子膜分别在可见光和近红外区域表现出良好的光吸收，表明它们在光学器件中具有潜在的应用。特别是，TiS 3单层的高度各向异性的光学吸收表明它可以用于设计纳米光波导偏振器。
2015-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Electrene T'-Ca2P with Electron Gas Magnetic Coupling as Anode Material for Na/K Ion Batteries
由于自然界中锂的短缺，迫切需要高性能的可再充电电存储装置作为锂离子电池的补充或替代。在此，我们通过第一性原理计算提出了一种稳定的二维电子T '-Ca 2 P作为钠/钾离子电池的阳极材料。计算结果表明，T '-Ca_2 P单层膜是一种具有自旋极化电子气的反铁磁半导体。它对Na和K原子都有较好的吸附，在b/a方向上的各向异性迁移能垒分别为0.050/0.101 eV和0.037/0.091 eV。Na和K的理论容量均为482 mAh/g，而平均工作电压平台分别为0.171-0.226 V和0.013-0.267 V。结果表明，T '-Ca 2 P单分子膜作为Na/K离子电池负极材料具有良好的应用前景。
2022-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Floquet-engineered Valley Topology with Anisotropic Response in 1T'-WSe$_2$ and Janus WSeTe monolayers
本文通过Floquet工程在1T'-WSe₂和Janus WSeTe单层中实现谷拓扑相变，揭示了各向异性响应和谷极化QAH态的形成机制。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning electronic and optical properties of 2D polymeric C$_{60}$ by stacking two layers
本研究通过比较双层与单层聚合C$_{60}$，发现堆叠可保持带隙不变、增强激子吸收和输运各向异性，为调控二维聚合C$_{60}$电子与光学性质提供策略。
2025-01-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atm-clus
Janus $β$-PdXY (X/Y = S, Se, Te) Materials with high Anisotropic Thermoelectric Performance
结合DFT与玻尔兹曼输运理论，研究Janus $β$-PdXY单层材料在300-800K的热电性能，发现其高各向异性、低晶格热导率及高功率因子使p型材料在800K下ZT高达4.09，是理想热电器件候选者。
2023-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional PN Monolayer Sheets with Fantastic Structures and Properties
基于第一性原理计算，预测了三种具有奇异结构和性质的二维氮化磷（PN）单层片（分别命名为$α$ -，$β$ -和$γ$ -PN）. $α$ -PN和$γ$ -PN为屈曲结构，而$β$ -PN则表现出褶皱特征.其独特的结构赋予这些原子PN片具有高的动态稳定性和各向异性的力学性能。它们都是间接半导体，它们的带隙敏感地依赖于面内应变。此外，从这三个PN单层图案化的纳米带表现出显着的量子尺寸效应。特别地，Z字形$α$ -PN纳米粒子显示出尺寸依赖的铁磁性。它们的显著特性显示出在纳米电子学中的潜力。从理论上提出了PN单分子层三相的合成方法，值得在实验上进一步研究。
2015-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic ferromagnetism and quantum anomalous Hall effect in CoBr2 monolayer
在密度泛函理论（DFT）和紧束缚（TB）模型的框架下，采用Wannier基方法，研究了CoBr 2单分子膜的电子、磁性和拓扑性质.我们的DFT研究和蒙特卡罗模拟表明，由于大的面外磁晶各向异性能，在CoBr 2单层中存在本征的二维铁磁性。进一步的研究表明，自旋-轨道耦合使其成为具有量子反常霍尔效应和拓扑陈数C=4的拓扑非平凡绝缘体，并且可以通过改变其纳米带的宽度和施加应变来操纵其边缘态。CoBr 2单层可以从层状CoBr 2块体材料中剥离，因为其剥离能介于石墨烯和MoS 2单层之间，并且它是动态稳定的。这些结果使我们相信，CoBr 2单层可以使未来的高性能器件的一个有前途的自旋电子材料。
2017-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Beyond Graphene: Low-Symmetry and Anisotropic 2D Materials
低对称性二维材料--如ReS $_2$和ReSe $_2$单层、黑磷单层、IV族单硫属化物单层、硼化物等--具有比石墨烯、六方氮化硼和过渡金属二硫属化物的蜂窝晶格更复杂的原子结构。这些新兴材料的对称性降低，产生了不均匀的电子，光学，谷和自旋响应，以及全新的性质，如铁弹性，铁电性，磁性，自旋波现象，大非线性光学性质，光电效应和超导性。新的电子拓扑性质，非线性弹性性质和结构相变也可以发生由于低对称性。“超越石墨烯：“低对称性和各向异性二维材料”专题旨在突出这些新兴材料的最新实验和理论研究。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
