Defect Tolerant Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
由于晶体缺陷而在半导体的带隙内形成的局部电子态可能对材料的光电性质有害。具有较低的形成缺陷诱导的深隙态的倾向的半导体被称为缺陷容忍的。在这里，我们提供了一个系统的第一性原理调查的缺陷容限在29个单层过渡金属二硫属化物（TMD）的纳米级光电子学的兴趣。我们发现，基于VI族和X族金属的TMD形成深间隙状态时，创建的硫属元素（S，Se，Te）的空缺，而基于IV族金属的TMD只形成浅的缺陷能级，因此预测是缺陷容忍。有趣的是，所有的缺陷敏感的TMD具有非常相似的轨道组成的价带和导带。这表明间隙的成键/反键性质，这反过来表明悬挂键将落入间隙内。通过引入一个描述符来度量导带和价带流形的相似程度，这些想法被定量化了。最后，研究被推广到非极性纳米带的TMD，我们发现，只有缺陷敏感的材料形成的带隙内的边缘状态。
2016-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of 2D Layered Transition Metal Dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）单层和异质结构已成为一类引人注目的材料，具有变革性的新科学，可用于新型器件技术。这些材料通常通过从大块晶体剥离薄片来制造，但是需要单晶膜的晶片级外延来推进该领域。本文综述了TMD薄膜所特有的范德华键合晶体外延生长的基本方面。TMD晶体的结构和电子特性最初描述了气相沉积的来源和方法。TMD外延的具体问题进行了严格审查，包括基板性能和膜基取向和键合。讨论了不同衬底类型上的TMD外延的现状以及大面积外延膜的表征技术。提出了未来的发展方向，包括衬底，在原位和全晶圆表征技术和异质结生长的发展。
2019-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Intercalation of metal into transition metal dichalcogenides in molten salts
提出一种熔盐中化学剪刀介导的金属嵌入方法，实现多种金属向不同 TMDCs 主体的嵌入，并揭示其结构调控与功函数相关机理。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Electrocatalytic H2 Evolution Mediated by 2D Janus MoSSe Transition Metal Dichalcogenide
最近，具有非对称电子结构的2D JTMD引起了现代科学技术的浓厚研究兴趣。采用基于第一性原理的周期性杂化色散校正密度泛函理论（DFT-D）方法，研究了具有析氢反应（HER）电催化活性的二维单层MoSSe JTMD的平衡结构、几何构型和电子性质.我们已经进行了非周期性量子力学DFT计算，以找出2D Janus MoSSe材料暴露表面上最有利的HER途径，即，在Mo边缘和S边缘或Se边缘上。为了探索电催化HER机制、反应途径和势垒，我们考虑了团簇模型系统Mo 10 S12 Se 9来说明2D单层MoSSe材料的Mo-边缘和S-或Se-边缘。本研究表明，Volmer-Heyrovsky反应机制是在Se封端的Mo-边缘析出H2的有利反应途径。结果发现，在Heyrovsky反应过程中，在Se-封端的Mo-边缘的自由能垒的变化是约3.93-7.10千卡·摩尔-1（在气相和溶剂相中），表明一个特殊的电催化剂HER具有最低的活化势垒。该研究表明，在2D Janus MoSSe材料的情况下，由于在H-迁移反应步骤的HOMO和LUMO过渡态TS 1中出现的氢的s轨道和Mo原子的d轨道的重叠，Tafel斜率（m）较低。HER限速步骤中原子轨道的更好稳定，即，氢迁移TS 1反应步骤（在溶剂相中）是降低反应势垒的关键，因此总体催化表明对于H2析出具有更好的电催化性能。
2022-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-bond-mediated structural variation of metal guanidinium formate hybrid perovskites with unit cell volume
混合钙钛矿是具有与无机钙钛矿相同的拓扑结构的配位框架，但具有由不同化学驱动的性质，包括主体-框架氢键。与无机钙钛矿一样，这些材料表现出许多不同的相，包括具有潜在可开发功能的结构。然而，人们对他们在压力下的行为知之甚少。本文用单晶X射线衍射和粉末中子衍射研究了加压下甲酸胍锰和甲酸胍钴的结构。值得注意的是，当压力降低这些材料的体积时，它们转变为与甲酸胍镉同构的相，甲酸胍镉具有更大的体积。使用DFT计算，我们表明，这种违反直觉的行为取决于胍离子的氢键网络，其作为支柱保护金属甲酸盐框架免受压缩。我们的研究结果更普遍地表明，在混合钙钛矿中设计理想的晶体结构将取决于实现合适的主客体氢键几何形状。
2018-08-22 cond-mat.mtrl-sci
An Atomistic-based Finite Deformation Continuum Membrane Model for Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
提出了过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的有限变形晶体弹性膜模型。单层TMD是具有排列在三个平行表面中的原子的多原子厚的二维（2D）结晶膜。在本公式中，TMD膜的变形配置通过其中间表面的变形图和垂直于中间表面的两个拉伸来表示。基于晶体弹性的运动学规则被用来表达的连续应变的变形键长和键角的TMD。由原子间相互作用势导出了TMD薄膜的连续超弹性应变能。在本构关系中还考虑了两个简单的TMD晶格之间的相对位移。一个光滑的有限元框架，使用B样条数值实现目前的连续膜模型。所提出的模型将纯2D膜（如石墨烯）的基于晶体弹性的膜理论推广到多原子厚的TMD晶体膜。数值结果表明了相对位移和两个正常拉伸的重要性。所提出的基于原子的连续体模型准确地匹配材料模量，复杂的后屈曲变形，和平衡能量预测的纯原子模拟。它还准确地再现了包含数千万个原子的大面积TMD样品的实验结果。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
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
Electronic origin of stability of 2D 1H-phase Janus transition metal dichalcogenides and beyond
本文揭示1H相Janus过渡金属二硫属化物稳定性对过渡金属族的依赖及其电子起源，提出电子补偿策略，并据此预测出具有本征铁磁谷性质的稳定二维Janus过渡金属卤化物。
2025-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the Counterintuitive Dynamic Charge in the Transition-Metal Dichalcogenides
本文基于密度泛函理论研究了过渡金属二硫族化合物的化学成键特性。三角形过渡金属二硫属化物的动态电荷非常大，而在它们的六方对应物中，它们的符号甚至是违反直觉的，即过渡金属带负电荷。这种现象不能简单地用静态原子电荷的变化来理解，因为它是局部极化变化的结果。我们提出了我们的理论理解这些现象的基础上的微扰系统的静态电场的响应，并通过调查附近的费米能级的分子轨道的杂化。此外，我们还建立了有机化学中玻恩有效电荷的符号与$π$ -背键之间的联系，并提出了一种实验方法来验证过渡金属二硫族化合物中动力学电荷的符号.
2017-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast control of coherent acoustic lattice dynamics in the transition metal dichalcogenide alloy WSSe
本研究通过超快光谱研究WSSe合金中的相干声学声子，发现其振幅超过对称母体晶体，归因于内建电场增强耦合，并实现双脉冲光学控制，展示了其在光机械和纳米声学器件中的应用潜力。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A Unified Picture of Lattice Instabilities in Metallic Transition Metal Dichalcogenides
$1T$多晶型物中的过渡金属二硫属化物（TMD）经受多种周期性晶格畸变，当不太强时通常称为电荷密度波（CDW）。我们从第一性原理的费米和声子色散的三个代表性的单层过渡金属二硫化物与不同的职业的$t_{2g}$亚壳层：TaS $_2$（$t_{2g}^1$），WS $_2$（$t_{2g}^2$），和ReS $_2$（$t_{2g}^3$）在很宽的掺杂水平。虽然强的电子-声子相互作用是这些不稳定性的核心，我们认为，远离半填充的$t_{2g}$子壳，掺杂依赖的计算CDW波矢量可以解释从简单的费米参数，使弱耦合嵌套图片是一个有用的起点理解。另一方面，当$t_{2g}$的子壳是接近半填充，我们表明，嵌套是无关紧要的，而一个真正的空间强耦合图片绑定Wannier函数是更合适的和简单的债券计数参数适用。因此，我们的研究提供了一个统一的图片的晶格畸变$1T$ TMDs的桥梁这两个制度，而这些制度之间的交叉可以通过调整填充的$t_{2g}$轨道。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron-phonon interaction and transport properties of metallic bulk and monolayer transition metal dichalcogenide TaS$_2$
过渡金属二硫属化合物是近年来发展起来的一类具有良好电子性质的二维材料。现有的内禀声子限制的电子输运的计算，到目前为止，集中在这个家庭的admincucting成员。在本文中，我们扩展了这些研究通过调查的电子-声子耦合的电子输运性质和带重整化的原型固有的金属块和单层TaS $_2$的影响。基于密度泛函微扰理论和半经典玻尔兹曼输运计算，发现有前途的室温迁移率和片电导，这可以与其他已建立的2D材料竞争，留下TaS $_2$作为透明导体或原子薄互连的有前途的材料候选人。在整个文件中，电子和输运性质的TaS $_2$相比，其等电子对应物TaSe $_2$和后者的额外信息。我们还评论了传统的超导电性在TaS $_2$，其中没有声子介导的增强TC在单层相比，体状态被发现。
2017-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Lattice Disorder in Charge Density Wave Phases of Exfoliated Dichalcogenides (1T-TaS2)
电荷密度波（CDW）及其伴随的周期性晶格畸变（PLD）控制着许多层状过渡金属二硫族化合物的电子性质。特别地，随着PLD变得与晶格相称，1 T-TaS 2经历金属到绝缘体的相变。在这里，我们直接使用原子分辨率扫描透射电子显微镜在室温和低温下的近相称（NC）和相称（C）在薄剥离的1 T-TaS 2相的PLD图像。在低温下，我们观察到相称的PLD超结构，这表明有序的CDW的平面内和平面外。此外，我们发现堆叠过渡的原子晶格中发生通过一个键长移位。有趣的是，NC PLD存在于堆叠域及其边界内。堆叠顺序的转变预计会在层之间的CDW中产生分数移位，并且可能是操纵层状二硫属化物中的电子相的另一种途径。
2016-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Optically Facet-Resolved Reaction Anisotropy in Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides
介观晶体化学反应中各向异性的定量化主要依靠电子显微镜和衍射的结合。在这项工作中，我们建立了晶体小面分辨动力学测量的氧化反应在2D过渡金属二硫属化物（TMD）使用光学二次谐波发生光谱和扫描探针显微镜。我们发现，他们的键断裂反应的面内各向异性是由他们的结构和强烈的材料依赖性之间的四个TMD。小平面分辨分析直接显示，反应进行最快（最慢）的硫族元素（金属）终止的锯齿形边缘与扶手椅边缘在中间。诱导三角氧化图案的各向异性的程度是高得多的二硫化钼和MoSe 2比WS2和WSe 2。基于边缘特定反应速率的动力学Wulff构建验证了材料依赖的介观反应模式。我们还表明，该反应是在基板介导的缺陷位于底部和顶部表面的二维TMD。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Chemical trends in the high thermoelectric performance of the pyrite-type dichalcogenides: ZnS2, CdS2 and CdSe2
系统地研究了三种黄铁矿型IIB-VIA 2二硫属化合物（ZnS 2，CdS 2和CdSe 2）的热电性能，并与原型ZnSe 2的热电性能进行了比较，以优化其热电性能。利用声子玻尔兹曼输运方程，我们发现它们都具有超低的晶格热导率。通过分析它们的振动特性，这些归因于软声子模式来自松散的束缚的摇铃状金属原子和强烈的非谐振动所造成的所有原子垂直于强束缚的非金属二聚体。此外，通过将这些性质与系列相关联，我们阐明了一些化学趋势。我们发现，较重的原子质量，较大的原子位移参数和金属和非金属原子之间的较长的键长可以是有益的金属原子的松散的嘎嘎声，因此导致较软的声子模式，和较强的非金属二聚体键可以提高非谐性，都导致较低的热导率。此外，我们发现，所有这三种化合物具有复杂的能量等值面在价带和导带边缘，同时允许大的态密度有效质量和小的电导率有效质量的p型和n型载流子。因此，计算的热电优值（ZT），可以达到大值的p型和n型掺杂。我们的研究说明了摇铃状金属原子和本地化的非金属二聚体的热输运性质的影响和不同的载流子有效质量的电输运性质的重要性，在这些黄铁矿型二硫属化物，这可以用来预测和优化热电性能的其他热电化合物在未来。
2022-03-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Insight into Two-Dimensional Borophene: Five-Center Bond and Phonon-Mediated Superconductivity
我们报告了一个以前未知的单层硼的同素异形体，我们称之为超级B与平面结构的从头计算的基础上。与许多其他典型的硼杂环戊二烯相比，它具有良好的热稳定性、动力学稳定性和机械稳定性。我们发现超硼分子具有一个迷人的化学键环境，包括标准的sp，sp2杂化和离域的五中心三电子$π$键，称为$π$（5c-3e）。这种特殊的电子结构在化学上稳定超级B中起着关键作用。通过额外的掺杂，super-B可以从原始金属转化为狄拉克材料。与石墨烯一样，它也可以承受小于24%的拉伸应变，这表明其具有优异的柔韧性。此外，由于小的原子质量和费米能级处的大的态密度，在环境条件下，超B在单元素超导体中具有最高的临界温度Tc，为25.3 K。我们把这种高Tc的super-B的两个线性声学声子分支和一个异常低的光学声子模式的巨大的非谐性。这些预测为低维硼纳米结构的化学性质提供了新的见解，并突出了设计柔性器件和高Tc超导体的潜在应用。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Negative Poisson's Ratio in 1T-Type Crystalline Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides
具有负泊松比的材料，也称为拉胀材料，表现出不寻常的和违反直觉的机械行为-拉伸时横截面变得更胖。这种行为主要归因于一些特殊的重入或铰链几何结构，而与材料的化学组成和电子结构无关。在这里，使用第一性原理计算，我们报告了一类新的拉胀单层二维（2D）材料，即，第6-7族过渡金属二硫属化物MX $_2$（M = Mo，W，Tc，Re; X = S，Se，Te）的1 T型单层晶体。这些材料具有不同于所有其它已知拉胀材料的晶体结构。它们表现出内在的面内负泊松比，这是由电子效应占主导地位。我们将这种拉胀行为的发生归因于硫族元素p轨道和基本三棱锥结构单元内的金属间t $_{2g}$键合轨道之间的强耦合。不寻常的拉胀行为与单层2D材料的其他显着性能相结合，可能会导致新的多功能性。
2017-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Nearly hyperuniform, nonhyperuniform, and antihyperuniform density fluctuations in two-dimensional transition metal dichalcogenides with defects
$d$维欧氏空间中的超均匀多体系统的特征在于完全抑制（归一化）的无限波长密度涨落，并且似乎被赋予了新颖的奇异物理性质。在这项工作中，我们分析了局部缺陷的影响，在整个长度尺度上的密度波动和超均匀性的实验样品的二维过渡金属二硫属化物。特别地，我们从具有2H结构的二维钨硫族化合物的时间序列环形暗场扫描透射电子显微镜成像数据中提取原子坐标，并构建了相应的原子间化学键信息配位网络。然后，我们计算各种对统计和键取向统计来表征样品。在低缺陷浓度下，相应的材料几乎超均匀。随着更多缺陷的引入，材料的（近似的）超均匀性逐渐被破坏，并且即使当材料仍然包含大量的结晶区域时，系统也变得非超均匀。在高缺陷浓度下，结构变得反超均匀发散（归一化）的大尺度密度波动。总的来说，缺陷材料具有不同程度的取向顺序，显然没有中间六角相出现。我们还构建了一个最低限度的结构模型，并证明了实验样品基本上可以被视为扰动蜂窝晶体与小的相关位移和双硫族元素空位。
2021-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Giant optical anisotropy in transition metal dichalcogenides for next-generation photonics
在宽光谱范围内观察到的大光学各向异性对于无数设备中的高效光操纵至关重要。虽然最近在中红外波长范围内观察到巨大的各向异性，但对于可见光和近红外光谱间隔，问题仍然尖锐，BaTiS 3和h-BN晶体中的最高双折射值为0.8。这激发了对天然和人造材料中巨大光学各向异性的深入研究。在这里，我们表明，层状过渡金属二硫属化物（TMDC）提供了一个答案，这是由于他们的层内强共价键和弱层间范德华相互作用之间的根本区别。为了做到这一点，我们进行了相关的远场和近场表征验证的第一性原理计算，揭示了前所未有的双折射率为1.5在红外和3在可见光的二硫化钼2。我们的研究结果表明，这种出色的各向异性允许解决衍射极限，从而为下一代片上光子学提供了一条途径。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Direct observation of charge mediated lattice distortions in complex oxide solid solutions
材料的性质敏感地依赖于由局部化学涨落引起的皮米尺度的原子位移。这种成分变化和相应的失真的直接真实空间，高空间分辨率的测量可以提供新的见解在原子尺度上的材料行为。使用像差校正扫描透射电子显微镜结合先进的成像方法，我们观察到原子柱特定的，皮米级位移引起的局部化学在复杂的氧化物固溶体。从密度泛函理论预测的位移被发现与所观察到的实验趋势。进一步分析键合和电荷分布，以澄清负责检测到的结构行为的机制。通过将实验电子显微镜测量扩展到以前无法访问的长度尺度，我们确定了与复杂氧化物结构内的键差相关的原子位移。
2014-09-15 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
Localization-induced optical properties of monolayer transition-metal dichalcogenides
杂质在半导体的复合过程中起着重要的作用。他们的重要作用是尖锐的原子薄过渡金属dichalcogenides的二维字符呈现电子和空穴非常容易受到远程带电杂质所造成的本地化。我们研究了大量的现象，所产生的相互作用的局域电子与激子复合物。重点是给予放大的声子辅助的双激子的复合时，它是由本地化的电子介导的，表明这种机制可以解释最近的光致发光实验在ML-WSe $_2$。此外，该机制的磁场依赖性进行了分析。这项工作的结果指出：（i）一个有趣的耦合之间的光的和单极声子模式，可以进一步阐明各种实验结果，（ii）背后的物理一系列的本地化诱导的光学跃迁在钨基材料，和（iii）本地化中心的重要性，促进双激子和激子-激子湮灭过程的创建。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reentrant Quantum Spin Hall States in Charge Density Wave Phase of Doped Single-Layer Transition Metal Dichalcogenides
利用第一性原理计算方法，我们揭示了单层1 T $'$ -MoTe $_2$和1 T $'$ -WTe $_2$在无掺杂时呈现量子自旋霍尔（QSH）边缘态的一系列相变随电子掺杂的变化.随着掺杂的增加，我们发现声子介导的超导相首先实现，其次是一个电荷密度波（CDW）相与非对称晶格对称性。新发现的CDW相显示狄拉克或外尔能带的自旋轨道耦合的分数带填充的情况下，重新进入拓扑绝缘相与完全填充的带。与CDW相共存的QSH态的强劲复苏被证明是源于通过强电子-声子相互作用引起的非对称晶格畸变引起的能带反转，从而表明仅通过掺杂就可以在二维晶体上实现超导，密度波和拓扑态之间的各种界面态。
2017-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical versus electron diffraction imaging of Twist-angle in 2D transition metal dichalcogenide bilayer superlattices
原子薄的二维（2D）材料可以垂直堆叠范德华键，这使得层间耦合。在过渡金属二硫属化物（TMD）双层的特定情况下，两个单层之间的相对方向（被称为扭转角）修改晶体对称性并产生具有激发性质的超晶格。在这里，我们展示了一种全光学方法，通过偏振分辨二次谐波产生（P-SHG）显微镜，分辨率为0.23度的扭曲角的像素映射，我们将其与四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）进行比较。据发现，扭曲角成像的WS 2双层膜，使用的P-SHG技术是在良好的协议与使用电子衍射得到的。光学方法的主要优点是，表征是在创建器件的同一衬底上进行的，并且比4D-STEM快三个数量级。我们设想光学P-SHG成像可以成为TMD超晶格基器件质量检测的金标准。
2021-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Hidden Breathing Kagome Topology in Hexagonal Transition Metal Dichalcogenides
由两个不同方向的三角形组成的Kagome晶格具有许多量子涌现现象。在键强度的呼吸各向异性下，该晶格可以成为高阶拓扑绝缘体（HOTI），其具有拓扑保护的角态。HOTI在呼吸Kagome晶格上的实验实现已经被报道用于各种人工系统，但没有用于具有电子呼吸Kagome晶格的简单天然材料。在这里，我们证明了一个呼吸Kagome晶格和HOTI隐藏在六方过渡金属二硫属化物（h-TMD）的电子结构。由于三角棱柱对称性，类似$sp^2$的混合d轨道产生具有各向异性的位间和位上跳跃相互作用的电子Kagome晶格。我们证明HOTI h-TMD三角形纳米片托管拓扑保护的角态，这可能是量子力学纠缠与三重简并。由于h-TMDS在环境条件下易于合成且稳定，我们的发现为基于简单凝聚态系统的量子物理开辟了新的途径。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flat-band plasmons in twisted bilayer transition metal dichalcogenides
扭曲双层过渡金属双硫族化合物是研究平带现象的理想平台。本文采用全紧束缚模型和无规相位近似，研究了掺空穴的双层扭曲MoS $_2$（tb-MoS $_2$）中的平带等离子体激元.当考虑tb-MoS $_2$中的晶格驰豫时，平带没有与远程价带分离，这使得带间跃迁在转换等离子体激元色散和能量方面的贡献显着不同。特别是，低阻尼和准平坦的等离子体出现，如果我们只考虑带内跃迁在掺杂的平带，而一个$\sqrt q$等离子体色散出现，如果我们也考虑带间跃迁的平带和远程带之间。此外，等离子体激元能量是可调的扭曲角和掺杂水平。然而，在没有晶格弛豫的刚性样品中，较低能量的准平坦等离子体激元和较高能量的带间等离子体激元可以共存。对于具有高掺杂水平的刚性tb-MoS $_2$，强烈增强的带间跃迁淬灭准平坦等离子体激元。基于晶格弛豫和掺杂效应，我们得出结论，两个条件，孤立的平带和适当的空穴掺杂水平，是必不可少的观察到低阻尼和准平坦的等离子体模式在扭曲双层过渡金属二硫属化物。我们希望我们对平带等离子体激元的研究能对将来研究扭曲双层过渡金属双硫族化合物等离子体激元介导的超导电性的可能性有所指导。
2022-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Torsional moduli of transition metal dichalcogenide nanotubes from first principles
采用从头算密度泛函理论计算了单壁过渡金属二硫属化物（TMD）纳米管的扭转模量。具体而言，考虑到45个选择TMD纳米管，我们进行了适当的DFT计算，以计算这些材料的扶手椅和锯齿形变体在低扭转制度和实际相关的直径的扭转模量。我们发现扭转模量遵循以下趋势：MS $_2$ $>$ MSe $_2$ $>$ MTe $_2$。此外，模量显示幂律依赖于直径，与缩放一般接近立方，如各向同性弹性连续模型预测。特别是，剪切模量计算与各向同性关系的杨氏模量和泊松比，这两个也是使用自适应DFT计算的预测是在良好的协议。最后，我们开发了一个线性回归模型的TMD纳米管的扭转模量的基础上的性质/特征的金属-硫族元素键，并表明，它是能够作出合理准确的预测。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of transition metal dichalcogenides
本文通过第一性原理计算系统研究了2H-MX₂过渡金属二硫属化物的弹性质，揭示金属型与半导体型TMDs在晶格参数和力学模量上的根本差异，并建立了模量随原子序数和化学组成变化的规律。
2025-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First principles study of electron transport through diarythylene transition metal dichalcogenide molecular switch
计算方法正迅速成为纳米电子设计过程中不可或缺的一部分。随着计算能力的提高，电子输运模拟方法如非平衡格林函数（NEGF）方法现在在新电子器件的研究和设计中具有希望。单分子电路作为优化的器件尺寸涵盖了重要的电子传输，这源于分子的固有性质。在本研究中，我们研究并设计了一种基于过渡金属二硫属化物（TMD）电极（二硫化钼（MoS 2））和光致变色分子的单分子开关。选择的分子，二芳基乙烯，是仅有的几个热不可逆的光致变色剂之一。TMD单层膜的1 T相具有金属性质，可以作为这些分子开关的导电电极。此外，1 T相可以使用硫醇化学进行官能化，这导致共价C-S键的形成，其使得能够将官能光致变色基团进一步添加到TMD表面。在这份报告中，我们比较和对比不同的化学和间隔基团相对于他们的响应作为一个分子开关，专注于在费米能级的ON/OFF传输比。我们确定化学品进行进一步的实验。如果在实验上实现，这些开关有望成为各种应用的组成部分，包括分子存储器，光子探测器和逻辑器件。
2021-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Stability of Hafnium Zirconium Oxide on Transition Metal Dichalcogenides
铁电氧化物与过渡金属二硫属化物（TMDC）的界面提供了一个很有前途的路线向铁电基器件由于缺乏悬挂键的TMDC表面上导致一个高品质的和突然的铁电/TMDC接口。在这项工作中，该界面的热稳定性进行了探索，首先沉积铪锆氧化物（HZO）直接在地质二硫化钼和生长的WSe 2，然后在超高真空（UHV）中的温度范围（400-800 °C）的顺序退火，并通过X射线光电子能谱学（XPS）检查界面。我们发现，通过原子层沉积（ALD）生长的HZO的成核和稳定性的变化取决于功能化的TMDC，和沉积条件可以导致钨氧化WSe 2。观察到沉积在非官能化MoS 2上的HZO在退火时不稳定且挥发，而官能化MoS 2上的HZO在400-800 °C范围内稳定。HZO/WSe 2界面在700 °C之前是稳定的，之后Se开始从WSe 2中析出。此外，有证据表明，在HZO膜中的氧空位在高温下被钝化。最后，使用X射线衍射（XRD）来确认在所研究的温度范围内HZO的结晶。
2020-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Squeezed metallic droplet with tunable Kubo gap and charge injection in transition metal dichalcogenides
将大块金属的尺寸缩小到纳米级会导致电子能级的离散，即所谓的久保间隙。重整化的电子性质与一个可调的和尺寸依赖的Kubo间隙呈现迷人的光子发射和电子隧穿。与通常的三维（3D）金属簇相比，在这里我们证明了Kubo间隙可以用二维（2D）金属过渡金属二硫属化物（即，1 T ′-相MoTe 2）纳米团簇嵌入半导体多晶型物（即，1H相MoTe 2）。这种1 T ′-1H MoTe 2纳米畴类似于在2D空间中挤压的3D金属液滴，其显示出强的极化灾难，同时保持其键的完整性，这在传统的δ-间隙3D簇中是不存在的。宿主2D MoTe 2的弱屏蔽导致这种伪金属系统的光子发射和载流子在1 T '-1H-1T'同质结中的弹道注入，这可以在传感器和2D可重构器件中找到应用。
2022-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stabilizing sample-wide Kekulé orders in graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
Kekulé相是石墨烯中的Peierls样晶格畸变，预测其具有石墨烯以外的新电子态（1-8）。虽然通过在高磁场中引入电子-电子相互作用（9-11）或吸附原子超晶格（12-15）在石墨烯中实现了Kekulé相，但在实验中获得大面积的石墨烯Kekulé相仍然是一个极具挑战性的问题。在这里，我们证明，样品范围内的Kekulé扭曲的石墨烯可以稳定通过使用过渡金属二硫属化物（TMD）作为衬底和诱导的Kekulé订单是相当强大的整个石墨烯/TMD异质结构与不同的扭曲角。异质结构的相称结构提供周期性散射中心，其打破石墨烯的平移对称性并耦合石墨烯中的两个谷的电子，这使石墨烯朝向全局凯库勒密度波相位倾斜。出乎意料的是，在不同能量下稳定的三种不同的Kekulé键织构在每个石墨烯/TMD异质结构中直接成像。我们的研究结果揭示了一个意想不到的敏感性，在石墨烯的电子性能的支持衬底，并提供了一个有吸引力的路线设计新的阶段在石墨烯/TMD异质结构。
2022-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sliding properties of Transition Metal Dichalcogenide bilayers
本研究利用密度泛函理论（DFT）对多种过渡金属二硫化物（TMDs）双层的滑动特性开展第一性原理研究，揭示其层间相互作用、波纹度等特性与滑动阻力的关联，为TMDs作为固体润滑剂的应用提供理论依据。
2025-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Emitters at Telecommunication Wavelengths based on Carbon Defects in Transition Metal Dichalcogenides
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Mahidol University（马希托大学）
本研究通过利用过渡金属二硫化物双层的间接带隙和点缺陷掺杂，克服了室温下量子发射体的光致发光淬灭问题，展示了碳掺杂的TMD双层作为电信波长量子发射体的潜力。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Stability, efficiency, and mechanism of n-type doping by hydrogen adatoms in two-dimensional transition metal dichalcogenides
单层和少层过渡金属二硫属化物（TMDC）为电子和光电子器件提供了理想的二维半导体材料。对于TMDC上的电子器件，必须掺入在图案化掺杂后位置稳定的n型和/或p型掺杂剂。在这里，我们通过第一性原理计算研究TMDC（MX 2，M = Mo、W，X = S、Se、Te）纳米片的氢掺杂，以解决扩散和掺杂性质。我们发现，吸附在TMDC中的氢原子在能量上最稳定的间隙网站上的Mo或W平面上，并有大量的能量障碍，对扩散的硫化物，硒化物，碲化物的顺序增加。氢原子位于Mo或W平面上最稳定的间隙位置，以每个氢原子一个电子的极高速率在导带中产生电子，带隙内没有任何明显的缺陷态。我们分析了掺杂剂周围的化学键合特性和这种高效率电子掺杂的机理。我们还考虑了氢分子和Te空位的性质进行比较。我们的工作表明氢掺杂是在TMDCs上开发高度集成电子器件的有希望的途径
2019-08-12 cond-mat.mtrl-sci
At the verge of topology: vacancy-driven quantum spin Hall in trivial insulators
材料结构中的空位--降低其原子密度--使系统更接近原子极限，所有系统在拓扑学上都是平凡的。在这里，我们展示了介导的空缺之间的相互作用诱导拓扑非平凡相的机制。在{\it ab initio}方法中，我们探索了过渡金属二硫属化物中空位密度与拓扑跃迁的关系。作为一个案例的研究，我们专注于PtSe $_2$，原始形式是一个平凡的半导体与$1.2$\，eV的能隙。空位态导致原始系统能隙内的$180$\，meV的大拓扑能隙。我们推导出一个有效的模型描述这种拓扑相在其他过渡金属dichalcogenide系统。驱动拓扑相的机制允许在半导体宿主中嵌入后向散射保护的金属通道的构建。
2021-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Toward Mass-Production of Transition Metal Dichalcogenide Solar Cells: Scalable Growth of Photovoltaic-Grade Multilayer WSe2 by Tungsten Selenization
本研究通过硒化预图案化钨实现晶圆级多层WSe2薄膜的可扩展合成，载流子寿命达144 ns，封装太阳能电池转换效率约22%，为低成本量产高效TMD太阳能电池铺平道路。
2024-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Chiral charge density waves in transition metal dichalcogenide
CNR-IFN, Institute for Photonics and Nanotechnologies（国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）
研究1$T$-TiSe$_2$中电荷密度波相手性微观起源，通过密度泛函理论和对称性分析，发现近简并亚稳CDW相堆积顺序，其具有双重物理性质，确定局部探针中“自发”手性是相堆积域统计分布，建立光致旋光序机制。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Role of Chalcogen atoms in In Situ Exfoliation for Large-Area 2D Semiconducting Transition Metal Dichalcogenides
本文研究不同衬底（Au、Ag）和硫族原子（S、Se）对 KISS 方法制备大面积二维 WS2 和 WSe2 的影响，发现 WSe2 始终优于 WS2，且二维材料与衬底间无共价键，证明 KISS 是一种可扩展的非破坏性制备方法。
2025-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Realization of 2/3-layer transition metal dichalcogenides
通过STM针尖操控技术去除顶层Te原子，在1T'-WTe2中实现2/3层结构，产生独特的电荷密度波态，扩展了对TMDCs的理解。
2024-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of dark excitons in exciton-polariton optics of transition metal dichalcogenides
研究了暗激子对hBN封装的WSe$_2$和MoSe$_2$单层动量分辨吸收谱的影响，发现声子介导的散射使WSe$_2$下极化激元支吸收显著增强，为通过动量分辨吸收确定暗激子态能量提供了新思路。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon and Raman scattering of two-dimensional transition metal dichalcogenides from monolayer, multilayer to bulk material
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）纳米片具有显著的电学和光学性质。具有代表性的MoS $_2$、WS $_2$、WSe $_2$和MoSe $_2$ TMD的2D特征、相当大的带隙以及在合成、表征和器件制造方面的最新进展使得TMD在纳米电子学和光电子学中非常有吸引力。与石墨和石墨烯类似，2D TMD中每层内的原子通过共价键连接在一起，而范德华相互作用将层保持在一起。这使得2D TMD的物理和化学性质依赖于层。在这篇综述中，我们讨论了单层，多层和体TMD的基本晶格振动，包括高频光学声子，层间剪切和层呼吸声子，拉曼选择规则，声子的层数演化，多重声子副本，以及在布里渊区边缘的声子。拉曼光谱的广泛的能力，在调查的TMD的属性进行了讨论，如层间耦合，自旋轨道分裂，和外部扰动。层间振动模式用于快速和无衬底表征多层TMD的层数和探测TMD异质结构中的界面耦合。拉曼光谱在研究TMD纳米片方面的成功为其他二维晶体和相关范德华异质结构的实验铺平了道路。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Activating Basal Planes in Transition Metal Dichalcogenides for CO2 Reduction to CO through Alloying
Institute of Materials Science & Engineering, Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校材料科学与工程研究所）；Department of Computer Science & Engineering, Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校计算机科学与工程系）；Department of Mechanical Engineering & Materials Science, Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校机械工程与材料科学系）；Department of Chemistry, Incheon National University（仁川国立大学化学系）
本研究通过硫空位激活和合金化调控过渡金属二硫属化物基面，筛选出(Nb,Ta)S2作为高效CO2还原催化剂，建立了缺陷工程与合金化协同的理性设计框架。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Unusual negative formation enthalpies and atomic ordering in isovalent alloys of transition metal dichalcogenide monolayers
常见的替代式等价半导体合金通常形成具有正的过量形成势（ΔH）的无序亚稳相。相反，过渡金属二硫属化物（TMDs）MX2（M = Mo，W; X = S，Se）的单层合金总是具有负ΔH，表明原子有序，然而，这尚未在实验中观察到。通过第一性原理计算，我们发现阳离子混合TMD合金的负ΔH是由弱Mo-X键向最近的强W-X键的电荷转移引起的，而阴离子混合TMD合金的负ΔH是由Se原子向最近的S原子的电荷转移引起的能量增益大于晶格失配引起的能量损失引起的.因此，阳离子混合和阴离子混合的合金应该积极地分别优选具有Mo-X-W和S-M-Se有序。然而，原子的顺序，只是局部有序，但无序的长期范围内，由于TMD单层的对称性，如所示的许多能量简并结构为给定的合金组合物。此外，局域有序和无序对宏观性质如带隙和光学损耗的影响可以忽略不计，使得局域有序TMD合金的实验观察具有挑战性。我们建议利用微观性质，如强烈依赖于本地原子配置的实验缺陷，以确定在TMD合金的无序和本地有序的优势。最后，通过混合阳离子和阴离子的四元TMD合金被研究为具有宽范围的光电应用的带隙。本文的工作对TMD合金的制备和应用具有一定的指导意义。
2017-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Magnonic Properties of $g$-Wave Altermagnetism in Intercalated Transition Metal Dichalcogenides
University of Florida（佛罗里达大学）
研究通过有效紧束缚和自旋模型结合第一性原理计算，探讨了Fe$_{1/4}$NbS$_2$和V$_{1/3}$NbS$_2$作为交替磁性材料的电子和磁性性质，揭示了$g$-波电子自旋分裂的起源以及磁激子中手性分裂的控制机制，进一步探讨了晶体对称性、非相对论自旋分裂与磁性性质的相互作用。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Oxide-mediated self-limiting recovery of field effect mobility in plasma-treated MoS$_2$
二维纳米材料的电子性质的精确可调性是当前材料科学这一领域研究的关键目标。层状过渡金属二硫属化物的化学改性导致这些材料的低维变体的异质结构的产生。特别地，含氧等离子体处理对二硫化钼（MoS $_2$）的影响长期以来被认为对材料的电性能有害。在这里，我们表明，流动性和导电性的MoS $_2$可以精确地控制和改善系统暴露于氧：氩等离子体，并利用先进的光谱学和显微镜检查的材料。通过证实电导率增强的补充理论模型，我们揭示了二维三氧化钼相（2D-MoO $_3$）在改善材料电子行为方面的作用。推导的有益作用的钼$_3$将有助于打开领域的新方法，就可调谐性的二维半导体的低维氧化物在纳米改性的异质结构。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated high-temperature superconductivity in ternary borohydride KB$_2$H$_8$ around 12 GPa
在富氢化合物中发现高温超导性，激发了人们寻找具有更有前途的超导性质的材料的热情。然而，合成和维持高温富氢超导体所需的超高压阻碍了这些材料的实验研究。对于实际应用，还非常希望找到在高温但在相对较低压力下超导的更多富氢材料。基于第一性原理密度泛函理论，计算了BH $_4$四面体嵌入面心立方钾晶格形成的三元硼氢化物KB $_2$ H $_8$的电子和声子能带结构.值得注意的是，我们发现，这种材料是动态稳定的，它的$sp^3$ -杂化$σ$ -键合带之一是金属化（即部分填充）高于中等高压。这种金属化的$σ$键带与声子强烈耦合，产生强超导配对势。通过求解各向异性Eliashberg方程，我们预测了该化合物的超导转变温度为134-146 K，约为12 GPa。
2021-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Strain-Induced Activation of Symmetry-Forbidden Exciton-Phonon Couplings for Enhanced Phonon-Assisted Photoluminescence in MoS$_2$ Monolayers
本研究通过Bethe-Salpeter方程计算与群论分析，发现双轴应变能激活MoS$_2$中对称性禁戒的声子模式，增强声子辅助光致发光，为通过应变工程提升二维材料发光效率提供了新途径。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Support-mediated activation and deactivation of Pt thin films
用从头算方法研究了α-Al 2 O3负载Pt膜界面上的电荷分布，并考虑了该界面对CO吸附的影响。我们表明，静电电荷转移和共价键合的组合控制的界面相互作用，这些相互作用在金属的反应性中起着重要的作用。通过改变界面和在纳米级范围内改变Pt膜厚度，可以显著增强或减弱CO吸附。这些观察结果可用于调整Pt颗粒的反应性。
2004-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.comp-ph
Unsaturated Single Atoms on Monolayer Transition Metal Dichalcogenides for Ultrafast Hydrogen Evolution
大规模实施电化学水裂解制氢需要廉价有效的催化剂来取代昂贵的铂。二硫化钼是最有前途的替代催化剂之一，但其固有活性仍不如铂。因此，有必要探索新的活性位点来源二硫化钼与超快反应动力学，并了解其机制。在这里，我们报告了一个通用的冷氢等离子体还原方法合成不同的单原子坐在二维单分子膜。在二硫化钼的情况下，我们设计并鉴定了一种新型的活性位点，即，不饱和Mo单原子上的共生单层二硫化钼。基于单片微电池测量，该催化剂显示出优异的固有活性，塔菲尔斜率为35.1 mV dec-1，100 mV时的转换频率约为10^3 s-1。理论研究表明，不饱和钼原子通过杂化作用增强了吸附的氢原子与基体的结合强度，从而提高了催化剂的吸放氢动力学性能，提高了催化剂的放氢活性。这项工作为制备用于水裂解和其他电化学过程的高效电催化剂提供了新的思路，并提供了在二维单分子膜上合成单原子的一般方法。
2020-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Numerical Modeling of Solvent Diffusion through the Transition Metal Dichalcogenides based Nanomaterials
Birla Institute of Technology & Science Pilani（比拉理工学院皮拉尼分校）
本文通过改进的菲克扩散定律和动态键渗透模型，研究了溶剂扩散对纳米颗粒层剥离及尺寸变化的影响，揭示了扩散率和迭代次数对纳米颗粒均匀性的作用机制。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Instability of Amorphous Oxide Semiconductors via Carrier-Mediated Structural Transition between Disorder and Peroxide State
在非晶氧化物半导体中，占据价带尾态的受激空穴诱导形成亚稳态O $_2^{2-}$过氧化物缺陷。价带尾态至少部分由O-O ppσ* 分子轨道表征，局域空穴介导的晶格不稳定性导致过氧化物缺陷的形成。随着O-O键的形成，ppσ* 态被提升到导带，两个电子相应地被掺杂到电子基态。从O $_2^{2-}$过氧化态到正常无序态的能垒在混合密度泛函理论中被发现是0.97 eV。空穴介导的形成的亚稳定的过氧化物缺陷和它们的亚稳定性被认为是在非晶氧化物半导体中的负偏压和/或光照应力不稳定性的起源。
2011-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
On the origin of diverse interlayer charge redistribution in transition-metal dichalcogenides
Key Laboratory of Optic-Electronic Information and Materials of Hebei Province, Hebei Research Center of the Basic Discipline for Computational Physics, College of Physics Science and Technology, Hebei University（河北省光电信息与材料重点实验室，计算物理基础学科河北研究中心，河北大学物理科学与工程学院）
本研究通过理论分析揭示了二维层状材料中层间电荷密度再分布的三种机制，为理解其电子性质和应用提供了新视角。
2026-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling Defect-Mediated Carrier Dynamics in Monolayer Semiconductors by Spatiotemporal Microwave Imaging
原子级薄的过渡金属二硫属化物的光电性质与材料中缺陷的存在密切相关，这对于某些应用来说不一定是有害的。例如，缺陷可以导致增强的光电导，这是一个复杂的过程，涉及时域中的电荷产生和复合以及空间域中的载流子传输。在这里，我们报告同时在两种类型的WS2单分子膜的激光照明微波阻抗显微镜的空间和时间的光电导成像。扩散长度和载流子寿命分别从微波信号的空间分布和时间弛豫中直接提取。时间分辨实验表明，光激发载流子的临界过程是空穴从陷阱态的逃逸，这一过程决定了导带中可移动电子的表观寿命。因此，与直觉相反，CVD样品的光电导性比具有较低缺陷密度的剥离单层更强。我们的工作揭示了范德华材料对光激发的电响应的内在时间和长度尺度，这对于它们在新型光电子器件中的应用是至关重要的。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
