Nonlocal Drag Thermoelectricity Generated by Ferroelectric Heterostructures
本文预测铁电体与金属膜异质结构中存在非局域ferron拖曳热电效应，导体电流通过长程电荷-偶极相互作用在铁电体中产生热流，该非局域Peltier与Seebeck效应可由电栅极控制，并在范德华铁电薄膜与石墨烯体系中表现显著。
2022-07-01 cond-mat.mes-hall
Electronic transmission in the lateral heterostructure of semiconducting and metallic transition-metal dichalcogenide monolayers
我们分别研究了半导体和金属过渡金属二硫属化物单分子膜MoSe $_2$和NbSe $_2$的横向异质结的电子输运性质。我们采用基于第一性原理能带结构的多轨道紧束缚模型计算了电子的传输几率。传输概率取决于自旋和谷自由度。这种依赖性通过界面结构而发生质的变化。具有锯齿形界面的异质结构在传输过程中保留了电子的自旋和谷值。另一方面，扶手椅界面使导电电子能够随着谷的变化而传输，并由于谷翻转传输而增加了空穴掺杂结中的电导。我们还讨论了异质结中电流的自旋极化和谷极化。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Interlayer exciton dynamics in a dichalcogenide monolayer heterostructure
在由不同的过渡金属二硫属化物单层组成的异质结构中，可以发生交错的能带对准，导致光学产生的电子-空穴对快速电荷分离成相对的单层。这些空间上分离的电子-空穴对是库仑耦合的并且形成层间激子。在这里，我们研究了这些层间激子的异质结构组成的MoSe $_2$和WSe $_2$单层使用光致发光光谱。我们观察到一个非平凡的层间激子的线宽和峰值能量的温度依赖性，包括一个异常强大的初始红移的过渡与温度，以及显着的蓝移的发射能量随着激发功率的增加。通过结合这些观察与时间分辨的光致发光测量，我们能够解释所观察到的行为作为层间激子扩散和偶极，排斥激子-激子相互作用的组合。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall
Weak localization in transition metal dichalcogenide monolayers and their heterostructures with graphene
计算了掺杂过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜电导率的干扰修正。由于谷结构和固有自旋轨道耦合（SOC）之间的相互作用，这些材料表现出丰富的弱局域化（WL）行为，这与传统金属或类似的二维材料（如石墨烯）在性质上不同。我们的结果也可以用来描述石墨烯/TMDC异质结构，其中SOC是在石墨烯片中诱导的。我们讨论了新的参数制度，超越现有的理论，并可以用来解释最近的实验，以评估SOC和无序的强度。此外，我们表明，一个面内塞曼场可以用来区分不同种类的SOC的WL的磁导率的贡献。
2019-04-14 cond-mat.mes-hall
Large Proximity-Induced Spin Lifetime Anisotropy in Transition Metal Dichalcogenide/Graphene Heterostructures
范德华异质结构已经成为设计新材料和器件的范例，其中可以通过组合单个2D层的特性来定制特定的功能。单层过渡金属二硫属化物（TMD）是对石墨烯（Gr）的极好补充，因为Gr中的高质量电荷和自旋输运通过邻近效应富集了TMD的大自旋-轨道耦合。可控的自旋谷耦合使得这些异质结构对于自旋电子学和光谷电子学应用特别有吸引力。在这项工作中，我们研究了自旋进动在单层MoSe 2/Gr异质结，并观察到一个非常规的，戏剧性的调制的自旋信号，显示一个数量级更长的寿命的面外自旋（40 ps）相比，面内自旋（3.5 ps）。这一演示的大自旋寿命各向异性TMD/Gr异质结，是一个直接的证据，诱导自旋谷耦合Gr，并提供了一个可访问的路线Gr的自旋动力学的操纵，与TMD接口。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent refraction at the interface of lateral heterostructures of 2$H$-type transition-metal dichalcogenide monolayers
本文研究了空穴掺杂金属和半导体二硫属化合物单层横向异质结中电子波的折射效应。采用第一性原理计算和晶格格林函数相结合的方法，对2 $H$型MoSe $_2$ -NbS $_2$和WSe $_2$ -NbS $_2$结中的这种效应进行了理论研究.我们表明，电子波改变了在界面上的运动方向，并根据自旋沿两个不同的方向准直的速度。我们发现透射几率随电荷密度的增加而增加，折射电子束的方向相对于垂直于界面的轴接近于$\pm30^\circ$。金属过渡金属二硫属化物由于具有强的三角弯曲效应、大的费米面和塞曼型自旋轨道耦合，对折射效应是必不可少的。折射效应使得能够通过使用过渡金属二硫属化物单层的简单制造来产生自旋极化的电子电流。
2019-09-30 cond-mat.mes-hall
Near-Infrared and Visible-range Optoelectronics in 2D Hybrid Perovskite/Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures
二维钙钛矿结构由于其固有的宽禁带、大的激子结合能和较低的高波长光吸收，限制了其在近红外和可见光光电子学中的应用。在这里，我们表明，通过与低维材料，如单层过渡金属二硫属化物（TMD）共轭定制界面带排列，2D钙钛矿的功能可以扩展到不同的，可见范围的物理应用。基于对二维钙钛矿/TMD异质结构中各个组分的选择，我们的第一性原理计算证明了广泛可调的II型带隙、载流子有效质量和带偏移，从而能够有效分离光生激子，以增强光电探测和光伏应用。此外，我们还展示了实现基于复合的光发射器的I型能带对准以及隧道器件的III型配置的可能性。此外，我们评估应变对异质结构的电子性质的影响，以显示出显着的应变耐受性，使它们成为柔性光传感器的潜在候选者。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect and Weak Antilocalization in Graphene/Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures
我们报告的自旋霍尔效应（SHE）和弱反定域化（WAL）在石墨烯/过渡金属二硫属化物（TMDC）异质结构的理论研究，通过有效的实空间量子输运方法计算，并使用从从头计算参数化的现实紧束缚模型。石墨烯/WS 2系统被发现，以最大限度地提高自旋邻近效应相比，石墨烯上的二硫化钼2，WSe 2，或MoSe 2，与无序发挥了至关重要的作用，考虑到消失的SHE信号中存在的强谷间散射。值得注意的是，我们发现，较强的WAL效应是伴随着较弱的电荷-自旋转换效率。对于石墨烯/TMDC异质结构的进一步实验研究，我们的研究结果提供了达到自旋电流形成的上限和充分收获二维材料的自旋电子学应用的潜力的指导方针。
2017-09-06 cond-mat.mes-hall
Pseudo-spin triplet superconductivity in transition-metal dichalcogenide monolayers and Andreev reflection in the lateral heterostructures of 2$H$-NbSe$_2$
本文研究了过渡金属双硫属化物超导单层膜中电子对的赝自旋，表明赝自旋对超导单层膜和金属单层膜横向异质结的电输运性质有重要影响。形成库珀对的两个电子的伪自旋彼此平行，而不像真实自旋是反平行的。在横向异质结中，形成库珀对的电子输运，Andreev反射，被抑制与费米能级交叉的价带附近的边缘在金属单层。数值研究了半导体和超导过渡金属双硫族化合物、MoSe $_2$单层和NbSe $_2$单层的电荷掺杂横向异质结的电输运性质。通过改变电荷密度，我们发现了正常相和超导相电导差的符号变化，并指出这种符号变化是由赝自旋三重态超导电性引起的。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall
Metal-insulator transition in type II heterostructures based on transition metal dichalcogenides
解析地解决了过渡金属二硫属化物Ⅱ型异质结中载流子间库仑相互作用的屏蔽问题。在足够高的载流子密度下，得到层间激子能量的密度依赖性。层间激子的能量在金属-绝缘体转变点趋于零。所提出的计算方案使得有可能找到这种转变的密度的温度依赖性。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge-separated electron-hole liquid in transition metal dichalcogenide heterostructures
被认为是基于过渡金属二硫属化物的单层（双层）的II型异质结构中的电子空穴液体的形成的可能性。它表明，额外的山谷中的导带，这是存在于双层，需要其观察。用变分法求出了层间激子的结合能。给出了电子-空穴液体复合线形状的解析公式。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Momentum-space indirect interlayer excitons in transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures
过渡金属二硫属化物（TMDC）的单层具有由激子（紧密结合的电子-空穴对）主导的特殊光学性质。通过确定性地堆叠单个单层来形成范德华异质结构允许通过选择材料和层的相对取向来调节各种性质。在这些结构中，出现了一种新型的激子，其中电子和空穴在空间上分离。这些层间激子允许探索多体量子现象，非常适合谷电子应用。大多数情况下，完全空间分离的电子和空穴源于单层布里渊区的$K$谷的基本模型被应用于描述这样的激子。在这里，我们结合光致发光光谱和第一性原理计算扩展层间激子的概念。我们确定了一个部分电荷分离的电子-空穴对在MoS $_2$/WSe $_2$异质结构驻留在$Γ$和$K$谷。我们控制这种新型的动量空间间接的，但强约束激子的相对取向的变化层的发射能量。这些发现代表了对TMDC异质结构和器件中激子效应的理解和控制的关键一步。
2018-03-13 cond-mat.mes-hall
Spin transport in graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
自发现以来，石墨烯一直是自旋电子学的一种有前途的材料：其低自旋轨道耦合，可忽略的超精细相互作用和高电子迁移率是长距离传输自旋信息的明显优势。然而，这种出色的输运特性也限制了主动自旋电子学的工程能力，其中强自旋轨道耦合对于创建和操纵自旋电流至关重要。为此，过渡金属二硫属化物，其具有较大的自旋轨道耦合和良好的界面匹配，似乎是高度互补的材料，用于增强石墨烯的自旋相关的功能，同时保持其优越的电荷传输性能。在这篇综述中，我们提出的理论框架和实验进行检测和表征的自旋轨道耦合和自旋电流在石墨烯/过渡金属二硫族化物异质结构。具体来说，我们将集中在最近的测量汉勒进动，弱反局域化和自旋霍尔效应，并提供一个全面的理论描述这些现象之间的相互联系。
2018-04-26 cond-mat.mes-hall
Interfacial ferroelectricity in rhombohedral-stacked bilayer transition metal dichalcogenides
范德华（vdW）材料通过允许各个层以非平衡配置堆叠（例如通过控制扭转角），极大地扩展了异质结构的设计空间。这样的异质结构不仅结合了单个结构单元的特征，而且还可以通过层间相互作用表现出母体化合物中不存在的新兴物理性质。在这里，我们报告了一个新的家庭的紧急，纳米厚，半导体二维铁电体，其中个别成分是充分研究的非铁电单层过渡金属二硫属化物（TMD），即WSe2，MoSe2，WS2和MoS2。通过平行堆叠两个相同的单层TMD，我们获得电可切换的菱形堆叠配置，与平面外的极化，翻转的平面内滑动运动。制造接近平行的堆叠双层，使莫尔铁电畴的可视化，以及电场诱导的畴壁运动与压电力显微镜（PFM）。此外，通过使用附近的石墨烯电子传感器的铁电场晶体管的几何形状，我们量化的铁电内置层间电位，在良好的协议与第一性原理计算。这四种新的TMD的新颖的半导体铁电性质开辟了研究铁电性和它们丰富的电学和光学性质之间的相互作用的可能性。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of polar domains in moiré heterostructures
扭曲双层中非常规铁电行为的发现促使人们考虑将莫尔异质结构作为极性材料。然而，对所观察到的铁电性的性质和起源的误解表明，需要对莫尔异质结构的极性性质有更好的理论理解。本文提出并用第一性原理计算验证了所有的莫尔异质结构都具有离面莫尔极域（MPD）结构。在过渡金属二硫属化物双层膜中，由于整个莫尔超晶格中堆叠排列的变化而发生层间电荷转移，导致局部面外偶极矩，其中MPD的大小和形状由硫属原子主导。虽然所有异质结构中的MPD对莫尔周期敏感，但只有在同质双层中，它们才能用平面外电场调谐。解决了对莫尔异质结构中铁电性的误解，并提出了MPD可以被认为是铁电畴的唯一情况是通过均匀双层中的三分之一的单元格的全局范德华滑动。最后，提供了莫尔异质结的极性特性的一般理论讨论。
2022-09-19 cond-mat.mes-hall
Magnetoexcitons in transition-metal dichalcogenides monolayers, bilayers, and van der Waals heterostructures
我们研究了在垂直于过渡金属双硫属化合物（TMDC）单层和异质结构的外加磁场中里德堡态的直接和间接磁激子。通过对薛定谔方程进行数值积分，计算了里德堡态1 $s$、2 $s$、3 $s$和4 $s$的磁激子结合能，对直接磁激子采用Rytova-Keldysh势，对间接磁激子采用Rytova-Keldysh势和磁势.后者允许理解筛选在TMDC异质结构中的作用。我们报告了磁场能量对直接和间接磁激子的结合能和抗磁系数的贡献。证明了磁场对直接和间接磁激子能量贡献的可调谐性。结果表明，间接磁激子的结合能和DMC可以通过hBN层的数量来操纵。因此，我们的研究提出了使用磁场来控制TMDC单层、双层和异质结构中的直接和间接磁致伸缩的结合能的可能性，并且通过改变TMDC层之间的hBN片的数量来为异质结构定制结合能和DMC打开了额外的自由度。TMDC异质结中间接磁激子的结合能和DMC的计算是新颖的，当它们可用时，可以与实验结果进行比较。
2021-07-18 cond-mat.mes-hall
Ferroelectric Quantum Point Contact in Twisted Transition Metal Dichalcogenides
University of Minnesota（明尼苏达大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过量子点接触探测单个铁电莫尔域，揭示其铁电行为与动态，为可调铁电量子器件发展奠定基础。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum phase transition in ferroelectric-paraelectric heterostructures
铁电性和量子顺电性之间的相变通过非热调谐参数可以导致量子临界行为和相关的涌现现象。铁电量子临界系统，然而，罕见的，尽管丰富的铁电材料。在这里，我们从理论上表明，在铁电-顺电异质结构中，在量子温度（即，铁电性开始时的温度被量子涨落抑制）可以通过厚度比来调节。这反过来又可以影响有效铁电态和量子顺电态之间的量子相变，使用厚度比作为调谐参数。相关的量子临界区在铁电量子临界领域提供了意想不到的前景。
2022-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferron-Polaritons in Superconductor/Ferroelectric/Superconductor Heterostructures
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）
研究通过超导/铁电/超导异质结实现铁电极化子与光子的强耦合，揭示了太赫兹频率下极端光-物质耦合的新型平台。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetotransport in heterostructures of transition metal dichalcogenides and graphene
我们使用范德瓦耳斯拾取技术来制造包含WSe $_2$（WS $_2$）和石墨烯的不同异质结构。通过等离子体蚀刻来构造异质结构，通过一维边缘接触来接触，并且沉积顶栅。对于石墨烯/WSe $_2$ /SiO $_2$样品，我们观察到$\sim$ 12 000 cm $^2$ /Vs的迁移率。对这些样品的磁场依赖性电阻测量显示在低磁场下电导率的峰值。这种下降归因于弱反局域化（WAL）效应，源于自旋轨道耦合。其中石墨烯包封在WSe $_2$（WS $_2$）和hBN之间的样品显示出高得多的迁移率，高达$\sim$ 120 000 cm $^2$ /Vs。然而，在这些样品中没有观察到WAL峰。我们把这归因于从扩散到准弹道制度的过渡。在低磁场下，由于边界散射，出现了一个电阻峰，我们将其归因于尺寸效应。完全封装的样品中的Shubnikov-de Haas振荡显示出所有整数填充因子，这是由于自旋和谷简并的完全提升。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Torques in Transition Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Heterostructures
近年来，人们对用于操纵非易失性磁存储器件中的磁化的自旋轨道转矩（SOT）的兴趣越来越大。SOT依赖于耦合到铁磁层的磁性材料的自旋-轨道耦合，以将施加的充电电流转换为铁磁体（FM）的磁化上的扭矩。过渡金属二硫属化物（TMD）是很有前途的候选人产生这些扭矩与高的电荷-自旋转换比，对称性和方向，这是有效的磁化操纵。此外，TMD提供了广泛的有吸引力的性质，如大的自旋轨道耦合，高结晶质量和不同的晶体对称性。虽然许多研究发表在SOT使用TMD/FM异质结，我们缺乏清晰的了解所观察到的SOT的对称性，方向和优势。为了照亮一些在文学作品之间的差异和相似之处，在这个小的审查，我们比较了各种TMD/FM设备的结果，突出用于制造设备和量化的SOTs的实验技术，讨论它们对界面质量和产生的SOTs的潜在影响。这使我们能够确定特定的制造步骤对所观察到的SOT对称性和方向的影响，并为其潜在的微观机制提供建议。此外，我们强调了最近的理论工作的进展SOTs使用TMD异质结，并提出了未来的研究方向。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall
Flavor Symmetry and Ferroelectric Nematics in Transition Metal Dichalcogenides
最近的磁输运实验提供了令人信服的证据，在几层过渡金属dichalcogenides的能量隔离的三倍Q谷简并的存在。我们研究了朗道三重态各为三分之一满态或空态时的味SU（3）对称性破缺，并预言在临界磁场以下和之上分别出现纯味电荷密度波相和无味电荷密度波相.令人惊讶的是，即使在零磁场下，电子也携带依赖于风味的电偶极矩，使向列相铁电，允许电场操纵风味，并导致风味电子学的概念。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Slippery paraelectric transition metal dichalcogenide bilayers
传统的铁电体经历热诱导相变，由此它们的结构对称性增加。相关的高对称性结构被称为{ \em顺电}。铁电过渡金属二硫属化物双层膜最近已被证明是顺电的，但没有太多的原子结构的这样一个阶段说。正如通过包括分子动力学的数值计算所发现的，它们的顺电性只能归因于具有相反的本征极化的铁电相的时间平均，其切换需要宏观上大的区域一致地滑移。
2022-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer excitons in transition metal dichalcogenide heterostructures
从单层过渡金属二硫属化物（TMD）中载流子的单粒子Dirac哈密顿量出发，构造了一个描述层间激子的四带哈密顿量，该层间激子由一个TMD层中的电子和另一个TMD层中的空穴组成.推导出电子-空穴相互作用势的表达式，同时考虑到两个TMD层的上方、下方和之间的介电环境的影响以及过渡金属层和TMD层的硫属元素层中的极化效应。计算了不同TMD异质结构的层间激子结合能和平均面内粒子间距。不同的介电环境上的激子结合能的影响进行了研究，并发现一个显着的依赖于两层之间的势垒的介电常数，导致竞争效应作为一个功能的面内和面外的介电常数的障碍。硫族元素层中的极化效应（其通常降低激子结合能）可通过屏蔽衬底在强衬底效应存在下导致结合能增加。计算了层间激子吸收谱，发现层间激子峰与垂直电场成线性关系，这与最近的实验结果一致。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall
Highly sensitive photodetector based on two-dimensional ferroelectric semiconducting \{beta}-InSe/graphene heterostructure
本研究通过机械剥离制备二维铁电\{beta}-InSe/石墨烯异质结构，利用界面电子转移和光门控效应实现高灵敏度光电探测，响应度达2.12*10^4 A/W，探测率1.73*10^14 Jones，响应时间241微秒，为灵敏光电应用提供优秀材料平台。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Light matter interaction in transition metal dichalcogenides and their heterostructures
二维范德华（vdW）材料的研究是一个充满活力，快速发展和仍在增长的跨学科研究领域。2D vdW材料是真正的2D晶体，具有强的面内共价键和层之间的弱范德华相互作用，具有各种不同的电子，光学和机械特性。一类非常突出的2D材料是过渡金属二硫属化物（TMD），其中特别是半导体子类。它们的性质包括在近红外到可见光范围内的带隙，体面的载流子迁移率以及高（光）催化和机械稳定性和奇异的许多身体现象。这些特性使材料在基础研究和创新器件应用方面具有很高的吸引力。此外，该材料表现出强烈的轻物质相互作用，提供高达15%的太阳光吸收率在单层极限，强散射截面在拉曼实验和访问激子现象vdW异质结构。这篇评论的重点是在MoS2，WS2，MoSe2，和WSe2，这是由材料的复杂的介电函数和拉曼光谱研究的一阶声子模式的多样性决定的轻物质相互作用，以获得访问几个材料特性，如掺杂，应变，缺陷和温度。2D材料提供了一个有趣的平台，将它们堆叠成vdW异质结构，而没有晶格失配的限制，从而产生用于应用的新型器件，而且还可以研究奇异的许多体相互作用现象，例如层间激子。半导体TMD及其异质结构在光电子器件中应用的未来前景将被检查，并将讨论在光子激发下研究新兴的基本问题和多体量子现象的路线。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
Lateral heterostructures and one-dimensional interfaces in 2D transition metal dichalcogenides
二维（2D）材料的生长和剥落导致在具有不同组成或相的晶体之间的接合处产生边缘和新颖的界面状态。这些混合异质结构（HS）可以被构建为垂直范德华\emph{stacks}，从而产生2D界面，或者被构建为\emph{stitched}相邻单层晶体，从而产生一维（1D）界面。虽然大部分的注意力都集中在垂直HS，越来越多的理论和实验的兴趣在1D接口是显而易见的。不同2D材料之间的面内界面态继承了两种晶体的特性，从而产生具有独特的1D非抛物色散和强自旋轨道效应的稳健状态。由于这些独特的特性，这些状态为实现1D物理提供了一个令人兴奋的平台。在这里，我们回顾和讨论在一维异质结的进展，重点是半导体过渡金属二硫属化物$MX_{2}$（与$M$ =Mo，W和$X$ = S，Se，Te）之间的理论方法，以及如何界面状态可以被表征和利用。我们还解决了界面如何依赖于边缘几何形状（如锯齿形和扶手椅）或应变，晶格参数不同的界面，以及这些功能如何影响激子/光学响应。这篇评论的目的是作为一个资源，促进理论和实验研究，在这个迅速发展的领域。
2019-03-30 cond-mat.mes-hall
Enhanced Magnetism in Heterostructures with Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers
二维材料及其异质结构为纳米尺度的磁性开辟了新的可能性。在这项研究中，我们利用第一性原理模拟研究的结构，电子和磁性的$\textrm{Fe}/\textrm{WSe}_2/\textrm{Pt}$系统包含原始的，有缺陷的，或掺杂的$\textrm{WSe}_2$单层。铁磁Fe层的邻近效应进行了研究，考虑缺陷和钒掺杂的$\textrm{WSe}_2$单层。所有的异质结构被发现是铁磁性的，和插入的过渡金属dichalcogenide的自旋取向的重新分配和磁性原子的密度增加，由于磁化的$\textrm{WSe}_2$的结果。由于$\textrm{WSe}_2$，费米能级处的总态密度增加;然而，过渡金属二硫属化物可能由于比范德华耦合更强而失去其独特的半导体性质。自旋分辨的电子结构特性与$\textrm{WSe}_2$单层异质结构中发现的较大自旋塞贝克系数有关。
2022-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring interfacial nanostructures at graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
二维（2D）范德华（vdWs）材料与非二维材料的集成以实现混合维异质结构具有创造现有材料无法达到的功能器件的潜力，并且长期以来一直是材料科学界的追求。在这里，我们报告了单层/双层过渡金属二硫属化物（TMD）纳米结构的图案化与纳米精度，可调的尺寸和网站在石墨烯/TMD异质结构的界面。我们的实验表明，TMD纳米结构可以创建在选定的位置的接口使用扫描隧道显微镜光刻，更重要的是，界面的TMD纳米结构的尺寸可以调整与纳米级的精确合并相邻的TMD纳米结构或通过进一步的剪裁。明确观察到从体TMD中的六方相到界面纳米结构中的单斜相的结构相变，这在石墨烯上局部引入了定义明确的静电势。这些结果不仅使高质量的图案化pn结的vdWs异质结构的创建，但也提供了一个新的路线，实现定制设计的混合维异质结构。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trion gas, electron-hole liquid, and metal-insulator transition in doped heterostructures based on transition metal dichalcogenides
研究了掺杂对过渡金属二硫族化合物异质结构中电子空穴液体参数的影响。绘制了弹流润滑相图。结果表明，对于高温紧束缚弹流润滑的形成，以及从半导体态（激子态）到半金属态（电子-空穴等离子体/液体）的转变，在能带中掺杂更多的谷是有利的.采用修正的Mott判据和屏蔽势变分计算方法研究了从氚气体到电子空穴等离子体的转变。研究了在无激光激发的平衡态下掺杂对金属-绝缘体相变的影响。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity-tuned band topology and superconductivity in two-dimensional materials and related heterostructures
本综述聚焦二维材料及异质结构中铁电性对能带拓扑和超导电性的调控，总结预测与实验进展，并展望实现铁电超导及拓扑超导的新途径。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Exchange-mediated exciton splitting and linear dichroism in monolayer transition metal dichalcogenide induced by ferroelectric substrates
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
通过第一性原理静电嵌入方法和大规模GW加Bethe-Salpeter方程计算，预测了铁电扭曲双层hBN衬底支撑的单层TMD中出现的新型激子，包括光学暗的电荷转移激子和具有线性光学二色性的准一维Wannier激子，并通过层间交换相互作用实现了约3 meV的谷简并激子分裂。
2026-06-03 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
Moiré-Bose-Hubbard model for interlayer excitons in twisted transition metal dichalcogenide heterostructures
在半导体过渡金属二硫属化物的双层中，层之间的扭转角可以用于在与单位晶胞相比大的长度尺度上引入高度规则的周期性电势调制。在这样的结构中，可以出现相关态，其中异质结构中的激子由于激子-激子相互作用而强烈地局域化到电势最小值。我们探讨莫特和扩展激子相位之间的过渡的摩尔-玻色-哈伯德哈密顿量。跳跃和现场相互作用参数从层间激子波函数的Wannier表示获得，和非本地Rytova-Keldysh模型用于属性的二维材料中的激子的介电屏蔽。对于足够小的激子浓度和基板屏蔽我们的模型预测莫特绝缘状态的出现，建立扭曲的TMD异质结构作为可能的量子模拟玻色子多体系统。
2022-03-28 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
Tuning exciton emission via ferroelectric polarization at a heterogeneous interface between a monolayer transition metal dichalcogenide and a perovskite oxide membrane
本研究通过双栅器件集成BTO薄膜与单层MoSe2，利用电压脉冲调控铁电极化，以激子光致发光探测掺杂水平，发现载流子布居敏感依赖极化，为高灵敏传感设备提供新途径。
2024-04-18 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
The emergence of interface states in graphene/transition metal dichalcogenides heterostructure with lateral interface
研究了石墨烯/过渡金属二硫族化物异质结构中通过调控金属成分引发的拓扑交叉现象，发现具有侧向界面的Gr/(Mo-W)Se2异质结构能容纳拓扑保护的无能隙传播模式，其稳定性取决于系统尺寸。
2023-04-12 cond-mat.mes-hall
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
Resonant absorption and linear photovoltaic effect in ferroelectric moiré heterostructures
Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高级研究中心）；Kotelnikov Institute of Radio-engineering and Electronics of the RAS（俄罗斯科学院科特利尼科夫无线电工程与电子研究所）；HSE University（国立高等经济学院）；Institute of Physics of DFRS of the RAS（俄罗斯科学院达吉斯坦共和国科学中心物理研究所）
研究发现铁电莫尔异质结构中通过范霍夫奇点形成产生共振吸收与线性光伏效应，其中光伏效应由虚拟光学跃迁引发。
2026-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly anisotropic spin relaxation in graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures at room temperature
石墨烯由于其可调谐的电子特性，已成为未来二维自旋电子学的首要材料。在石墨烯中，自旋信息可以长距离传输，并且原则上可以通过使用磁相关或由邻近效应引起的大自旋轨道耦合（SOC）来操纵。特别地，当石墨烯与半导体过渡金属十硫属化物（例如二硫化钨（WS $_2$））界面连接时，已经预测了显著的SOC增强。这种增强的签名最近有报道，但在这些系统中的自旋弛豫的性质仍然未知。在这里，我们明确地证明了各向异性的自旋动力学在双层异质结构，包括石墨烯和WS $_2$。通过使用面外自旋旋进，我们表明，自旋寿命是最大的自旋时，石墨烯平面的指向。此外，我们观察到的自旋寿命变化超过一个数量级取决于自旋取向，表明强自旋谷耦合WS $_2$中的双层中的印记，并认为传播的自旋。这些发现为探索二维材料中的耦合自旋谷现象提供了一个丰富的平台，并提供了基于自旋弛豫各向异性的新型自旋操纵策略。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Ferroelectric Control of Interlayer Excitons in 3R-MoS$_{2}$ / MoSe$_{2}$ Heterostructures
University of Rostock（罗斯托克大学）；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）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）；NIMS（日本材料研究所）
通过铁电域调控，研究揭示了3R-MoS₂/MoSe₂异质结构中层间激子能量的可调性，为铁电光电子器件发展提供新途径。
2025-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Control of Magnetism and Transport in Oxide Heterostructures
磁性和传输是现代电子设备中的两个关键功能成分。在氧化物异质结构中，铁电性可以提供一种新的途径来控制这两个属性通过电操作，这是科学上有趣的和技术上重要的。本文简要介绍了这一快速发展的研究领域的最新进展。将涉及几个分主题。首先介绍了界面磁性的铁电极化调谐，包括磁化强度、易磁化轴、磁相以及交换偏压的调谐。其次，铁电极化的横向和隧道传输调谐将进行审查。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Topological exciton bands and many-body exciton phases in transition metal dichalcogenide trilayer heterostructures
本文提出通过调节扭曲角，在对称TMD异质三层中实现拓扑激子能带，并利用三轨道紧束缚模型揭示交错超流与莫特绝缘体等多体激子相。
2025-04-14 cond-mat.mes-hall
Ultrasensitive acoustic graphene plasmons in a graphene-transition metal dichalcogenide heterostructure: strong plasmon-phonon coupling and wavelength sensitivity enhanced by a metal screen
针对实际异质结构中屏蔽石墨烯等离激元-声子极化激元耦合强度增强难的问题，本研究用量子静电异质结构模型证明金属衬底可增强其耦合强度与波长灵敏度，实现单层分辨率的异质结构探测。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant proximity exchange and valley splitting in transition metal dichalcogenide/$h\mathrm{BN}$/(Co, Ni) heterostructures
从第一性原理出发，研究了由六方氮化硼（hBN）和铁磁（FM）钴（Co）或镍（Ni）组成的自旋注入器几何结构中的过渡金属二硫属化物（TMDC）中邻近诱导的交换耦合.我们采用一个最小的紧束缚哈密顿量，捕捉低能带的TMDC周围的K和K'谷，提取轨道，自旋轨道，和交换参数。TMDC/hBN/FM异质结构计算表明，由于hBN缓冲层，TMDC的能带结构被保留，在能带中具有额外的邻近诱导的交换分裂。我们提取邻近交换参数在1- 10毫电子伏的范围内，根据FM。邻近诱导的交换和TMDC的固有自旋轨道耦合（SOC）的组合导致谷极化，转化为数十特斯拉的磁交换场。提取的参数是有用的，为随后的激子计算TMDC中存在的hBN/FM自旋注入器。我们计算的吸收光谱显示激子峰的大分裂;在MoS $_2$ /hBN/Co的情况下，我们发现约8 meV的值，对应于裸TMDC中约50特斯拉的外部磁场。原因在于能带结构，其中与Co $d$轨道的杂化导致大于10 meV的巨大价带交换分裂。与Ni的结构不显示任何$d$水平的杂交功能，但仍然相当大的邻近交换和激子峰分裂约2毫电子伏的存在于TMDC。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall
Multilevel recording in Bi-deficient Pt/BFO/SRO heterostructures based on ferroelectric resistive switching targeting high-density information storage in nonvolatile memories
我们证明了在Pt/Bi（1-d）FeO 3/SrRuO 3电容器中利用Pt/Bi（1-d）FeO 3界面所表现出的铁电阻变现象进行多级记录的可行性。一个可调的人口向上和向下铁电畴能够调制肖特基势垒的高度在Pt/Bi（1-d）的FeO 3界面可以实现通过收集的SET/SET电压或电流的顺应性。这种编程方案产生了定义良好的电阻状态，其形成了多级存储非易失性存储器的基础。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature quantum Hall effect in a gated ferroelectric-graphene heterostructure
本文提出在铁电绝缘体 CuInP2S6 封装的石墨烯异质结构中，通过静电栅控实现室温、适中磁场下的量子霍尔效应，为室温可控量子霍尔平台及紧凑电阻标准提供新途径。
2023-05-26 cond-mat.mes-hall
Electronic structures and optical properties of realistic transition metal dichalcogenide heterostructures from first principles
我们从第一性原理计算的电子结构和光学性质的过渡金属二硫属化物（TMD）的双层异质结构组成的二硫化钼层夹着WS 2，MoSe 2，MoTe 2，BN，或石墨烯片。与以前的工作相反，系统的构造方式，即组成无公度单层的无应变晶格常数被保留。我们发现在所有的TMD/TMD异质结构中，Γ-点态之间都存在强相互作用，这种相互作用可以导致间接带隙。另一方面，在K点附近的状态保持在单层中。当TMD与BN或石墨烯层配对时，Γ点周围的相互作用可以忽略不计，并且电子结构类似于两个独立的单层。对MoS 2/WS 2系统的光学性质的计算表明，即使当价带和导带边缘位于不同的层中时，光学跃迁的混合也是最小的，并且单层的光学特性在很大程度上保留在这些异质结构中。层间跃迁的强度被发现是可以忽略不计的小，一个令人沮丧的结果工程的TMD的光学间隙的异质结构。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of magnetic skyrmions in two-dimensional van der Waals heterostructures
磁性Skyrmions是一种手性纳米自旋织构，通常由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）引起。最近，在二维（2D）范德华（vdW）铁磁材料（例如Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$）中已经观察到磁skyrmion。Skyrmions的电控制对于它们在低功耗存储技术中的潜在应用是重要的。在这里，我们预测，在Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$单层的铁电体和磁性skyrmions可以通过相邻的2D vdW铁电体在$_{2}$ Se $_{3}$的铁电极化控制。基于密度泛函理论和原子自旋动力学模型，我们发现Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$ vdW异质结中界面对称性破缺产生了相当大的缺陷.我们证明了铁电极化反转可以控制自旋的大小，从而导致Skyrmion的产生和湮灭。此外，我们还发现在In $_{2}$ Se $_{3}$ /Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$异质结构中，随着铁电开关反转Skyrmion手征而改变.预测的电控skyrmion形成可能是有趣的自旋电…
2022-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Phase Transition Coupled with Spin-Valley Physics in Ferroelectric Oxide Heterostructures
探讨了在具有eg电子组态的铁电氧化物异质结构中实现自旋和谷物理耦合的可能性。我们表明，极性结构畸变诱导自旋谷耦合性能的外观，在同一时间负责从量子自旋霍尔绝缘相到平凡的带绝缘体的拓扑转变。耦合自旋谷物理的拓扑带反转的影响在一个非平凡的方式，而谷依赖的自旋极化的传导和价带被保存，贝里曲率和自旋谷选择规则的变化被预测，导致不同的圆二向色性响应以及谷和自旋霍尔效应。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Flexo-induced ferroelectricity in low dimensional transition metal dichalcogenides
我们发展了一个Landau型理论来描述低维过渡金属二硫属化物（TMD）中的极性现象，特别是探索了由于与衬底的相互作用引起的自发弯曲和反转对称破缺引起的极化的挠曲电起源。我们考虑的外观的自发出平面极化由于挠曲电耦合的应变梯度的自发表面波纹和表面诱导压电。计算结果表明，在非均匀电场作用下，波纹TMD中由挠曲电效应引起的面外自发极化是可逆的。与此相反，自发极化引起的失配应变和应变敏感的表面诱导的压电耦合，不能被逆转的外部电场。特别注意的是，线性介电常数和增益因子的光谱分析，这是至关重要的增强低维TMD的极性现象的观察的表面增强振动光谱。
2020-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Semimetals with $α$-Bi/SnSe van der Waals heterostructures and its Topological Currents
本文通过第一性原理和ARPES证明α-Bi/SnSe范德华异质结构利用邻近效应实现自旋-铁电性锁定，并展现出铁电可切换的非线性反常霍尔效应及巨大自旋-电荷转换效率。
2023-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
