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
Excitonic Magneto-Optical Kerr Effect in 2D Transition Metal Dichalcogenides Induced by Spin Proximity
本文发展了零磁场下二维过渡金属二硫族化物克尔转角的激子理论。有限克尔角是由铁磁体的存在引起的自旋轨道分裂和邻近交换耦合之间的相互作用引起的。我们比较了激子效应与单粒子理论方法。我们表明，激子的2D材料的性质导致的光学响应函数的频率依赖性的显着变化。我们还发现，激子校正增强的光学响应的两个因素的情况下，二硫化钼在接近钴薄膜。
2020-01-01 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
Twist-angle dependence of the proximity spin-orbit coupling in graphene on transition-metal dichalcogenides
本文从理论上研究了以任意扭转角堆叠的过渡金属二硫属化合物单层石墨烯中的邻近自旋轨道耦合。我们发现，相对旋转极大地增强了石墨烯的自旋分裂，通常是非旋转几何结构的几倍到十倍，并且在$20^\circ$周围实现了最大分裂。通过旋转，诱导SOC可以从Zeeman型转变为Rashba型。自旋分裂对栅极诱导电势也非常敏感，当石墨烯的狄拉克点向TMDC带移动时，自旋分裂急剧上升。该理论方法不需要精确的晶格匹配，适用于任何无公度双层体系。这对于各种范德华邻近效应的扭角工程是有用的。
2019-01-21 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
Proximity spin-orbit coupling in graphene on alloyed transition metal dichalcogenides
石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMDC）堆叠异质结构中的邻近效应可以增强石墨烯中可忽略的固有自旋轨道耦合（SOC）。TMDC层的组成在确定石墨烯层中诱导的所得SOC的性质和强度中起关键作用。在这里，我们研究的邻近诱导SOC的TMDC层的演变是故意缺陷。用密度泛函理论模拟了不同组分（$χ$）和缺陷分布的合金化${\rm G/W_χMo_{1-χ}Se_2}$异质结构.与连续和紧束缚模型的比较，可以澄清的金属原子合金化的本地和全球的签名。我们的研究结果表明，尽管个别缺陷的局部参数的一些戏剧性的扰动，低能量的自旋和电子的行为遵循一个简单的有效介质模型，它只依赖于TMDC层中的金属物种的组成比。此外，我们证明，这种合金系统的拓扑状态可以通过控制这个比例进行可行的调整。
2022-06-30 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
Proximity induced spin-orbit splitting in graphene nanoribbons on transition metal dichalcogenides
我们利用第一性原理研究了石墨烯纳米颗粒（GNR）和过渡金属二硫属化物（TMD）单层形成的异质结构的电子结构。我们考虑半导体和金属的TMD，和不同的堆叠配置。我们发现，当TMD是半导体时，对GNR的能带结构的影响很小。特别是自旋分裂引起的GNRs带上的接近是唯一的顺序几毫电子伏的堆叠配置无关。当TMD是金属的，如NbSe 2，我们发现，自旋分裂诱导的GNRs可以是非常大的，强烈依赖于堆叠配置。对于最佳堆叠配置的邻近诱导的自旋分裂是扶手椅型石墨烯纳米带的20 meV的顺序，和高达40 meV的锯齿形石墨烯纳米带。这一结果对于利用GNR-TMD异质结实现支持Majorana模的准一维拓扑超导态的前景是令人鼓舞的。
2020-05-25 cond-mat.mes-hall
Graphene on transition-metal dichalcogenides: a platform for proximity spin-orbit physics and optospintronics
石墨烯和二维过渡金属二硫属化物（TMDC）的混合物具有将石墨烯自旋电子学提升到下一水平的潜力。正如我们在这里通过在单层MoS $_2$上执行石墨烯的第一性原理计算所示，这种混合物相对于原始石墨烯有几个优点。首先，石墨烯中的狄拉克电子表现出巨大的全局邻近自旋轨道耦合，而不会在零场下损害整个系统的半金属特性。值得注意的是，这些自旋轨道效应可以非常准确地描述一个简单的有效哈密顿量。第二，费米能级可以通过横向电场调谐以穿过MoS $_2$导带，从而产生耦合的大质量和小质量电子气体系统。在这样的系统中，电荷和自旋输运都应该是唯一的。最后，我们建议使用石墨烯/TMDC结构作为光自旋电子学的平台，特别是用于石墨烯的光自旋注入和研究TMDC和石墨烯之间的自旋转移。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall
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
Proximity effect in graphene-topological insulator heterostructures
我们制定了一个连续介质模型来研究由石墨烯形成的异质结构的低能电子结构的强三维拓扑绝缘体（TI）的情况下，公度和非公度堆叠。不可逆性可能是由于石墨烯和TI表面之间的扭转角或两个系统之间的晶格失配。我们发现，在石墨烯中的TI的接近诱导的自旋轨道耦合，可以通过扭转角调谐的强烈增强。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall
Tunable spin-polarized edge currents in proximitized transition metal dichalcogenides
我们探讨邻近诱导的铁磁性过渡金属二硫属化物（TMD），重点是钼二碲化物（MoTe $_{2}$）带锯齿形边缘，沉积在铁磁性氧化铕（EuO）。一个三轨道紧束缚模型采用了交流和Rashba领域诱导接近EuO基板。对于带隙费米能级，纳米晶体中的电子模式是强烈的自旋极化和沿边缘局部化的，充当具有可调自旋极化电流的一维（1D）导电通道。混合结构，如MoTe $_{2}$ /EuO配置可以作为自旋电子器件的构建块，并提供多功能平台，以进一步了解不同材料系统中的邻近效应。
2019-02-25 cond-mat.mes-hall
Mass inversion in graphene by proximity to dichalcogenide monolayer
由在TMD衬底层上沉积石墨烯层引起的邻近效应改变石墨烯中的电子态的动力学，诱导自旋轨道耦合（SOC）和交错电势效应。描述石墨烯中不同对称性破缺项的有效哈密顿量，同时保持时间反演不变性，表明反转质量带隙制度是可能的。不同的微扰项的竞争导致从倒置的质量相位过渡到双层异质结构中的交错间隙，如在其相图中所看到的。紧束缚计算的双层验证了有效的模型参数。层之间的相对栅极电压可以在实验上可获得的系统中产生这种相变。用Berry曲率和谷陈数表征了系统的相位，表明系统可能表现出量子自旋霍尔和谷霍尔效应.
2016-08-02 cond-mat.mes-hall
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
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
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
Magnetic Proximity Effect in 2D Ferromagnetic CrBr3/Graphene van der Waals Heterostructures
二维（2D）范德华异质结作为一个有前途的平台，利用各种物理现象在各种各样的新型自旋电子器件的应用。有效的自旋注入是这些器件的先决条件。最近发现的磁性2D材料导致了通过磁邻近效应（MPE）实现自旋注入的完全2D范德华自旋电子学器件的可能性。本文报道了利用塞曼自旋霍尔效应通过非局域测量研究二维CrBr 3/graphene范德华异质结构中的磁邻近效应。塞曼分裂场估计表明，即使在低磁场中也存在显著的磁邻近交换场。此外，在v = 0时，随着磁场的增加，在Dirac点R_（XX，D）处观察到的反常纵向电阻变化可能是MPE诱导新的基态相的结果。因此，在我们的CrBr 3/石墨烯范德华异质结构中揭示的这种MPE为下一代2D自旋逻辑和存储器件提供了坚实的物理基础和关键功能。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall
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
Observation of Magnetic Proximity Effect Using Resonant Optical Spectroscopy of an Electrically Tunable MoSe$_2$/CrBr$_3$ Heterostructure
范德华异质结构结合二维磁性和半导体层构成了一个有前途的平台，接口磁性，电子学和光学。在此，我们利用共振光学反射光谱技术观察了栅可调MoSe $_2$ /CrBr $_3$异质结中的磁邻近效应。高质量的界面导致MoSe $_2$中K和K'谷激子的巨大零场分裂，相当于12 T的外部磁场，具有弱但明显的电场依赖性，这暗示了磁化的电控制的潜力。磁邻近效应使我们能够使用共振光谱充分表征的CrBr $_3$磁铁，确定易轴矫顽场，磁各向异性能量，以及与自旋磁化率和磁化强度的临界指数。
2022-12-14 cond-mat.mes-hall
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
Dirac-Electrons-Mediated Magnetic Proximity Effect in Topological Insulator / Magnetic Insulator Heterostructures
在拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质结构中实现无耗散手征边缘电流的可能性是基于界面处的磁性邻近交换耦合由拓扑绝缘体的狄拉克表面态支配的条件。本文报道了用极化中子反射计观察到的体绝缘拓扑绝缘体（Bi $_{0.2}$ Sb $_{0.8}$）$_{2}$ Te $_{3}$ /磁性绝缘体EuS异质结构中的狄拉克电子介导的磁邻近效应。我们能够通过施加电背栅来将拓扑绝缘体的费米能级调谐到接近电荷中性点来最大化邻近感生磁性。基于抗磁屏蔽的唯象模型被发展来解释在高载流子密度下被抑制的邻近感生磁性。我们的工作为利用拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质界面的磁邻近效应进行低功率自旋电子学应用铺平了道路。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall
Boosting proximity spin orbit coupling in graphene/WSe$_2$ heterostructures via hydrostatic pressure
由多个少层晶体组成的范德华异质结构允许设计具有预定属性的新材料。作为示例，将石墨烯弱耦合到具有大自旋轨道耦合（SOC）的材料允许经由邻近效应在石墨烯中设计相当大的SOC。邻近效应的强度取决于原子轨道的重叠，因此，通过静水压力改变层间距离可以用来增强层间耦合。在这项工作中，我们报告的石墨烯/WSe $_2$异质结构暴露于增加静水压力的测量。随着压力的增加，从弱局域化到弱反局域化的明显转变是可见的，证明了石墨烯中诱导的SOC的增加。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall
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
Layer-Resolved Magnetic Proximity Effect in van der Waals Heterostructures
磁邻近效应是异质结构中自旋电子学、超导学和拓扑学现象的重要组成部分。这种效应对界面的电子性质，如电子波函数重叠和能带排列高度敏感。最近出现的范德华（vdW）磁体，使通过设计具有原子级清洁界面的异质结构来调节邻近效应成为可能。特别是，原子薄CrI 3表现出分层反铁磁性，其中相邻的铁磁单层反铁磁性耦合。利用这种磁性结构，我们发现了一个层分辨的磁性邻近效应形成的单层WSe 2和Bi/三层CrI 3的异质结构。通过对CrI 3的单层磁化强度施加磁场控制，我们发现WSe 2和CrI 3之间的自旋相关电荷转移主要由界面CrI 3层控制，而邻近交换场对整个层状磁性结构高度敏感.这些属性使我们能够使用单层WSe 2作为空间敏感的磁传感器映射出分层反铁磁畴结构在零磁场以及反铁磁/铁磁畴附近的自旋翻转过渡在双层CrI 3。我们的工作揭示了一种新的方法来控制邻近效应和探测界面磁序通过vdW工程。
2020-01-12 cond-mat.mes-hall
Reversible edge spin currents in antiferromagnetically proximitized dichalcogenides
我们探讨了沉积在反铁磁（AFM）绝缘衬底上的过渡金属二硫属化物带的邻近效应。我们模拟这些混合异质结使用紧结合模型，该模型采用了交流和Rashba领域接近原子力显微镜材料引起的。强大的边缘状态，分散在midgap的dichalcogenide强烈影响感应交换场，反映不同的AFM在基板上的顺序。这导致增强的自旋-轨道耦合效应和复杂的自旋投影内容的锯齿形带边缘上的状态。门控系统，移动费米能级在midgap范围内也表现出自旋极化电流在这些边缘。沿着边缘的反平行交换场导致自旋电流，其可以利用所施加的场来反转极化。这些混合结构的附加功能可以提供自旋电子器件和多功能平台，以进一步利用不同材料系统中的邻近效应。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall
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
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
Proximity effects of chiral magnetization on transition metal dichalcogenides monolayers
Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学）；University of Hamburg（汉堡大学）；Ioffe Institute（约费研究所）
该研究探究手性120°奈尔磁结构对过渡金属二硫化物单层的邻近效应，构建有效k·p模型，预测反常反铁磁霍尔效应，还提出可通过光学方法测量手性磁化的面内取向分布。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall
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
Giant proximity exchange and flat Chern band in 2D magnet-semiconductor heterostructures
由二维磁体和半导体形成的范德华异质结构为基础科学和自旋电子学提供了肥沃的土壤。我们目前的第一性原理计算发现一个接近交换分裂14毫电子伏相当于一个有效的塞曼场120 T的VDW磁半导体异质结构的MoS $_2$ /CrBr $_3$，导致二维自旋极化半金属的载流子密度范围高达$10^{13}$ cm $^{-2}$。因此，我们探讨了大交换耦合的电子能带结构时，磁性层主机手性自旋纹理，如skyrmions的效果。对于薛定谔电子，在磁化强度$\overline{m} \sim 0.2$的“魔术”值处发现了平坦的陈氏带，并且它通常发生在狄拉克电子上。磁邻近感生的反常霍尔效应使得能够基于输运的手性自旋纹理的检测，并且平坦的Chern带提供了用于工程化各种强关联态的途径。
2023-01-21 cond-mat.mes-hall
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
Proximity effects in Graphene and Ferromagnetic CrBr3 van der Waals Heterostructure
我们报告的第一性原理计算的磁性邻近效应在范德华异质结构形成的石墨烯单层诱导其与二维（2D）铁磁体（三溴化铬，CrBr 3）的相互作用。我们观察到，由自旋相关的层间耦合所产生的磁邻近效应敏感地依赖于层间电子构型。邻近效应导致石墨烯轨道的自旋极化高达63.6%，以及异质结构中约73.4 meV的能带分裂带隙和8%的磁矩增强（3.47 $μ$ B/cell）。费米能级在狄拉克锥中的位置被示出强烈地依赖于石墨烯-CrBr 3层间分离3.77埃。因此，我们还表明，垂直的电场可以用来控制的迷你带自旋分裂和透射谱。此外，由于两种不同成分的存在而产生的界面极化效应通过异质层中的静电屏蔽增强了导电性。这些发现指向潜在的纳米器件，其中电场驱动的磁邻近效应可以导致独特的自旋可控性和可能的自旋门控工程。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall
Proximity exchange effects in MoSe$_2$ and WSe$_2$ heterostructures with CrI$_3$: twist angle, layer, and gate dependence
二维范德华异质结构中的邻近效应提供了可控的方法来定制相邻材料的电子能带结构。交换邻近对于使材料具有磁性而不承载磁性离子特别重要。这种合成磁体可用于研究高迁移率2D材料中的磁输运，或高吸收性标称半导体中的磁光。使用第一性原理计算，我们表明，在单层MoSe $_2$和WSe $_2$由于铁磁单层碘化铬$_3$的邻近交换可以调整（甚至定性）通过扭曲和门控。值得注意的是，当使用反铁磁CrI $_3$双层时，邻近交换保持不变，为层状反铁磁体的光学和电学检测铺平了道路。有趣的是，邻近交换与相邻反铁磁层的交换相反。最后，我们表明，交换接近被限制在邻近层的CrI $_3$，并添加一个分离hBN屏障大大降低了邻近效应。我们补充我们的从头算结果与紧束缚建模和解决贝特-萨尔彼得方程提供实验验证的光学签名（激子光谱）的邻近交换效应。
2019-09-02 cond-mat.mes-hall
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
Influence of Electrostatic Environment on the Proximity Spin-Orbit Coupling in Graphene on Transition-Metal Dichalcogenides
University of Antwerp（安特卫普大学）；University of York（约克大学）
本研究通过紧束缚方法揭示扭转角和静电环境（电荷转移偶极子与能带对齐）显著调控石墨烯/TMD异质结中的邻近自旋轨道耦合，并解释文献中参数分散的根源。
2026-09-23 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
Spin Proximity Effects in Graphene/Topological Insulator Heterostructures
通过拓扑绝缘体的邻近效应增强石墨烯中的自旋轨道相互作用，可以创建一种新颖的2D系统，该系统将非平凡的自旋纹理与高电子迁移率相结合。为了设计具有这种石墨烯/拓扑绝缘体（Gr/TI）异质结构的实际自旋电子学应用，对混合自旋相关性质的理解是必不可少的。{然而，迄今为止，尽管大量的实验研究Gr/TI异质结报告了各种各样的显着的（自旋）输运现象，很少有人知道的真实性质的自旋纹理的界面状态，以及它们的作用上的测量性能。在这里，我们使用{ \it从头计算}模拟和紧束缚模型来确定与Bi $_2$ Se $_3$拓扑绝缘体连接的石墨烯中电子态的精确自旋纹理。我们的计算预测了石墨烯层中巨大的自旋寿命各向异性的出现，这应该是Gr/TI异质结构中自旋输运的可测量标志，并提出了新型自旋器件
2018-06-08 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
Proximity-Induced Spin-Orbit Coupling in Graphene-Bi$_{1.5}$Sb$_{0.5}$Te$_{1.7}$Se$_{1.3}$ Heterostructures
邻近耦合可以极大地增强石墨烯中微弱的本征自旋轨道耦合。在这里，我们报告的邻近诱导的自旋轨道耦合在石墨烯的六方氮化硼（hBN）转移到拓扑绝缘体Bi $_{1.5}$ Sb $_{0.5}$ Te $_{1.7}$ Se $_{1.3}$（BSTS），这是生长在hBN衬底上的气相固体合成。相位相干传输测量，揭示弱本地化，使我们能够提取的载波密度依赖的相位相干长度$l_ϕ$。虽然$l_ϕ$随着hBN/石墨烯/hBN参比样品中载流子密度的增加而增加，但由于BSTS与石墨烯的邻近偶联，其在BSTS/石墨烯中降低。后者的行为的结果从D 'yakonov-Perel型自旋散射在石墨烯与一个大的邻近诱导的自旋轨道耦合强度至少为2.5 meV。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall
Electron-Spin-Resonance in a proximity-coupled MoS2/Graphene van-der-Waals heterostructure
将石墨烯的优异的电子和自旋传输性质与更高的自旋轨道耦合材料耦合允许解决石墨烯中的自旋操纵的障碍，这是由于接近范德华层。在这里，我们使用磁输运测量研究在1.5K的石墨烯和MoS 2的组合系统的电子自旋共振。在18- 33 GHz的频率范围内进行电子自旋共振测量，这使我们能够确定系统中的g因子。对于我们的混合系统，我们测量到平均g因子为1.91，与在SiO2上的石墨烯中观察到的相比，这是相当大的变化。这是根据理论预测的石墨烯中邻近诱导SOC的明确指示。
2022-03-07 cond-mat.mes-hall
Multidimensional sensing of proximity magnetic fields via intrinsic activation of dark excitons in WSe$_2$/CrCl$_3$ heterostructure
University of Warsaw（华沙大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
通过WSe₂/CrCl₃异质结构中暗激子的内在激活，实现多维接近磁场传感与检测。
2023-04-24 cond-mat.mes-hall
Second harmonic generation control in twisted bilayers of transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）异质双层中的扭转角是一个强制性的自由度，决定了电子相关性和莫尔激子的横向约束周期。在这里，我们进行偏振分辨二次谐波产生（SHG）光谱的MoS 2/WSe 2异质结构。我们证明，通过选择合适的激光能量的两个单层之间的扭曲角可以直接测量组装异质结构。我们表明，从异质结构的SHG信号的振幅和偏振度的层之间的扭曲角和激子共振在SH能量确定。对于扭转角接近于零的异质结，我们观察到激子共振能量的变化和新的共振的出现在线性和非线性极化率。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
