Supercapacitors composed of graphene and boron nitride layers: A first-principles study
我们提出了一种纳米级超级电容器的模型，该模型由放置在两个相称的金属石墨烯层之间的二维绝缘BN层组成。对这些纳米级电容器进行的结构优化的总能量和自洽场电位的第一性原理密度泛函计算，用于不同的充电水平和不同数量的BN层，标记了每单位质量的电容值，其大于由其他碳基材料制成的超级电容器的测量值。我们的理论研究还比较了本纳米电容器与经典亥姆霍兹模型的结果，并揭示了关键的差异。我们的模型允许制造由外延生长的、顺序的和多个石墨烯/BN片组成的串联/并联混合组合。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Band alignment and interlayer hybridisation in transition metal dichalcogenide/hexagonal boron nitride heterostructures
在范德华异质结构中，层间能带的相对排列以及由此产生的能带杂化是决定一系列电子性质的关键因素。这项工作研究这些影响的异质结构的过渡金属二硫属化物（TMD）和六方氮化硼（hBN），一个无处不在的组合作为封装材料的hBN的作用。通过与实验的角度分辨光电子能谱（ARPES）的结果进行比较的密度泛函计算的结果，我们探讨的TMD和hBN层的价态之间的杂化，并表明，它引入了避免TMD和hBN带之间的交叉点，与umklapp过程打开“鬼”避免在个别频带的交叉点。MoSe $_2$ /hBN异质结构的DFT和ARPES谱之间的比较表明，与DFT相比，实验中MoSe $_2$和hBN的价带在能量上显著进一步分离。然后，我们表明，一种新的bandwidth运营商可以应用到hBN价态的DFT计算，校正的频带对齐，并使定量比较ARPES，解释避免交叉和其他功能的带可见性的ARPES光谱。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Seebeck drift of excitons and trions in MoSe2 monolayers
利用低温高光谱成像技术研究了六方氮化硼（hBN）包裹的MoSe $_2$单分子膜中激子和激子的传播。在强聚焦连续波激光激发下，中性激子和带电激子的空间分布在高激发密度下有很大不同。值得注意的是，在这一制度的trion分布发展的光环形状，类似于以前观察到的WS2单层在室温下和脉冲激发下。而激子分布只呈现出中等程度的展宽，没有出现晕。空间和光谱分辨的发光光谱揭示了一个显着的温度梯度在高激发功率的建设，这是由于光致热载流子的能量弛豫。我们表明，通过激子和trions的输运方程的数值解，可以解释为由于粒子电流中的Seebeck项的trions的热漂移的光环。该模型表明，trion和激子配置文件之间的差异可以简单地理解这两个准粒子的寿命非常不同。
2021-05-20 cond-mat.mtrl-sci
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
Molecular Beam Epitaxy growth of MoTe$_2$ on Hexagonal Boron Nitride
本文首次在六方氮化硼衬底上实现MoTe$_2$的分子束外延生长，并通过AFM和拉曼光谱揭示了2H与1T'相共存及退火对扩散常数的显著调控作用。
2023-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Step-directed Epitaxy of Uni-directional Hexagonal Boron Nitride on Vicinal Ge(110)
本研究利用邻位Ge(110)原子台阶导向CVD外延，制备单方向排列的大规模单层单晶hBN，并通过逐层组装获得洁净界面、可提升石墨烯与MoS₂载流子输运。
2025-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Highly Ordered Boron Nitride/Epigraphene Epitaxial Films on Silicon Carbide by Lateral Epitaxial Deposition
实现高性能的纳米电子学需要在纳米尺度上控制材料。在碳化硅上生产高质量外延石墨烯（EG）纳米结构的方法是已知的。下一步是在EG纳米结构上生长范德华半导体。六方氮化硼（h-BN）是一种宽带隙半导体，具有与石墨烯相匹配的蜂窝晶格结构，使其非常适合石墨烯基纳米电子学。在这里，我们描述了多层h-BN的制备和表征使用迁移增强的金属有机物气相外延工艺在EG上外延生长。作为横向外延沉积（LED）机制的结果，生长的h-BN/EG异质结构具有高度有序的外延界面，如所期望的，以便保持原始石墨烯的传输性质。通过第一性原理模拟分析了所观察到的2D外延h-BN膜的逐行生长机制的原子尺度结构和能量细节，证明了一维无成核能量无势垒生长。这种工业相关的LED工艺可以应用于各种各样的范德华材料。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ground and Excited Exciton Polarons in Monolayer MoSe2
单层过渡金属二硫属化物半导体，与多功能的实验上可访问的激子物种，提供了一个有趣的平台，研究激子和费米电荷海之间的相互作用。使用六方氮化硼封装的单层MoSe 2，我们研究了原子层中的基态和激发里德堡态的电荷密度调谐的影响。一致的激子极化子行为揭示在光致发光和反射光谱的A激子1s（A：1s）里德堡态，在以前的研究相反。2s里德堡态提供了一个机会，以了解这种相互作用大大降低激子结合能。我们发现费米海的影响变得更加剧烈。利用光致发光上转换技术，我们进一步验证了B：2s激子的排斥支的2s极化子样行为，其能量远高于裸带隙。我们的研究表明，类极化子相互作用的功能是相当通用的和高度鲁棒的，提供了关键的见解穿着在费米海的多体状态。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement of the Spin-Forbidden Dark Excitons in MoS2 and MoSe2 monolayers
激子的结合能为几百毫电子伏的控制过渡金属二硫属化物单层的光学性质。因此，了解这些激子的精细结构对于了解这些2D材料的光电特性至关重要。在这里，我们测量的激子精细结构的二硫化钼和MoSe 2单层封装在氮化硼的磁光致发光光谱在磁场高达30 T。在横向磁场中进行的实验揭示了MoS2单层中自旋禁戒暗激子的增亮：我们发现暗激子出现在亮激子下方14 meV处。在倾斜磁场中进行的测量提供了中性激子精细结构的可想象的描述。实验结果与考虑交换相互作用对亮、暗激子态以及与磁场相互作用的模型一致。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent dynamics and mapping of excitons in single-layer MoSe$_2$ and WSe$_2$ at the homogeneous limit
我们进行相干非线性光谱激子在单层的MoSe $_2$和WSe $_2$之间的薄膜的六方氮化硼封装。采用四波混频显微镜，我们确定几乎无序的自由领域，在均匀的限制产生激子的光学响应。专注于这些领域，我们测量激子均匀加宽的环境因素，即温度和激子密度的函数。利用四波混频成像，我们发现在这样的位置，激子激发态的非线性吸收和它们的相干耦合可以观察到。利用WSe $_2$异质结，我们推断了激子2S态的相干性和密度动力学。由于其增加的辐射寿命，在低温下，2S态的退相比1S跃迁的更长。虽然扫描各种异质结构在几十微米，我们得出结论，主要是由应变变化引起的障碍，仍然存在创造空间变化的不均匀加宽。
2020-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of spin-dependent tunneling in a MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ van der Waals heterostructure on exciton and trion emission
本研究通过低温光致发光和磁光克尔效应测量，发现MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$范德华异质结构中激子-三子发射比例依赖于激发螺旋性与磁化取向，揭示了与激子复合竞争的超快自旋依赖层间电荷转移机制。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-quality hexagonal boron nitride selectively grown on patterned epigraphene by MOVPE
本研究利用 h-BN 优先从石墨烯台阶成核的特性，通过预先图案化外延石墨烯并采用 MOVPE，实现高质量平坦 h-BN 的选择性生长与微/纳米异质结构制备。
2024-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular-beam epitaxy of monolayer and bilayer WSe2: A scanning tunneling microscopy/spectroscopy study and deduction of exciton binding energy
对二维过渡金属二硫属化物的兴趣促使了最近的一些努力，即使用分子束外延来外延生长这些材料的双金属层。然而，单层和双层WSe 2，过渡金属二硫属化物家族的重要成员，通过分子束外延方法的生长仍然未知，可能是因为难以从元素源产生钨通量。在这项工作中，我们提出了一个扫描隧道显微镜和光谱研究的分子束外延生长的WSe 2单层和双层，显示原子级平坦的外延膜，没有域边界缺陷。这与通过相同方法生长的外延MoSe 2膜形成对比，其中存在致密的畴边界缺陷网络。同一样品的单层和双层WSe 2域的扫描隧道光谱测量揭示，不仅从单层到双层的膜厚度增加时的带隙变窄，但也带弯曲效应跨越单层和双层域之间的边界。这种能带弯曲似乎是由双层岛的步骤处的边缘状态决定的。最后，将扫描隧道光谱测量的电子带隙与光致发光测量的激子发射能进行了比较，并由此估算了单层和双层WSe_2/MoSe_2中激子的结合能.
2015-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Moiré exciton polaron engineering via twisted hBN
本研究利用扭曲六方氮化硼（thBN）的莫尔超晶格近邻印刻单层MoSe₂，实现387±52meV的电势调制，观察到激子极化子形成，为二维材料光电子、谷电子应用提供调控平台。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exciton states in monolayer MoSe2 and MoTe2 probed by upconversion spectroscopy
过渡金属二硫属化物（TMD）是原子单层（ML）极限下的直接半导体，具有迷人的光学和自旋谷特性。单个ML的高达20%的强光学吸收由激子、受库仑吸引力约束的电子-空穴对控制。MoSe $_2$和MoTe $_2$单分子膜中的激子激发态由于其低振子强度和强非均匀加宽而至今难以得到。在这里，我们表明，封装在六方氮化硼的结果在发射线宽的A：1 $s$激子低于1.5毫电子伏和3毫电子伏，在我们的MoSe $_2$和MoTe $_2$单层样品，分别。这使我们能够调查两个单层材料的光致发光上转换光谱的激发激子状态。激发激光器被调谐成与A：1 $s$跃迁共振，并且我们观察到高于激光能量高达200 meV的激发激子态的发射。我们证明了这种非线性光学过程的效率的偏置控制。在上转换的起源，我们的模型计算表明，特定于TMD MLs的激子-激子（俄歇）散射机制涉及激发的导带，从而产生具有小波矢的高能激子。通过白光反射率、光致发光激发和共振拉曼散射进一步研究了光跃迁，证实了它们在单层薄半导体中的激发激子态起源。
2018-05-11 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
Sub-nm range momentum-dependent exciton transfer from a 2D semiconductor to graphene
Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；CNRS, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg（法国国家科学研究中心，斯特拉斯堡材料物理与化学研究所）；Université de Toulouse, INSA-CNRS-UPS, LPCNO（图卢兹大学，INSA-CNRS-UPS，LPCNO）；Research Center for Functional Materials, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构功能材料研究中心）；International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构国际纳米结构材料中心）
研究通过时间分辨光致发光光谱揭示了二维半导体与石墨烯异质结中激子转移机制，发现亚纳秒级转移时间及层间距离对转移过程的影响，揭示了电荷隧穿在激子动力学中的主导作用。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of a Single-Crystal Hybridized Boron Nitride and Graphene layer on a Wide-Band Gap Semiconductor
二维（2D）材料的垂直和横向异质结构为2D材料的物理和应用的开创性研究铺平了道路。通过化学气相沉积（CVD）在单晶金属或金属箔上制备了混杂的六方氮化硼（h-BN）和石墨烯横向结构（异质2D结构）。然而，一旦在金属上制造，h-BN/石墨烯横向结构就需要用于器件应用的附加转移过程，如对于在金属箔上生长的CVD石墨烯所报道的。在这里，我们证明了单晶h-BN/石墨烯横向结构可以在宽禁带半导体SiC（0001）上外延生长。首先，在850 oC下，使用环硼氮烷分子在Si封端的SiC衬底上生长了具有与块状SiC相同取向的单晶h-BN层。其次，当在真空中加热到1150 ℃以上时，h-BN层被部分去除，随后被石墨烯域取代。有趣的是，这些石墨烯域具有与h-BN层相同的取向，从而在整个样品区域上产生单晶h-BN/石墨烯横向结构。对于高于1600 ℃的温度，单晶h-BN层完全被单晶石墨烯层取代。利用低能电子衍射、角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜分别研究了h-BN/石墨烯横向结构的晶体结构、电子能带结构和原子结构。在宽禁带半导体衬底上制造的h-BN/石墨烯横向结构可以直接应用于器件，而无需进一步的转移过程，如对于SiC衬底上的外延石墨烯所报道的。
2015-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton Confinement in Two-Dimensional, In-Plane, Quantum Heterostructures
该研究通过连续外延生长在WSe2单层中制备面内MoSe2量子点，观测到尺寸依赖的激子横向限制、低温蓝移及单光子发射。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
$WSe_2$ 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
Atomically thin mirrors made of monolayer semiconductors
过渡金属二硫属化合物单分子膜是探索新的电子和光学现象以及实现原子级薄光电子器件的理想材料。它们拥有紧密结合的电子-空穴对（激子），可以被共振光场有效地激发。在这里，我们证明了一个单层的二硒化钼（MoSe 2）可以显着修改激子共振附近的光传输，作为一个电开关镜，反射高达85%的入射光在低温下。这种高反射率是由六方氮化硼封装的这种原子级薄半导体中激子的优异相干特性的直接结果。此外，我们表明，MoSe 2单层具有功率和波长依赖的非线性，源于激子为基础的晶格加热的情况下，连续波激发和激子-激子相互作用时，快速，脉冲激光激发。这些观测为研究量子非线性光学现象和拓扑光子学以及光学器件的微型化提供了新的可能性。
2017-05-20 cond-mat.mes-hall 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
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
