Stability of extended defects on boron nitride and graphene monolayers: the role of chemical environment
我们进行从头计算表明，反相界（APB）的相对稳定性与扶手椅和锯齿形手性在单层氮化硼（BN）的合成过程中的硼和氮物种的化学势决定。在富氮环境中，具有富氮核的锯齿形APB是最稳定的结构，而在富硼或本征生长条件下，具有化学计量核的扶手椅形APB是最稳定的结构。这种稳定性的转变是由APBs的核心中的同极键（B-B和N-N）和弹性能成本之间的竞争引起的。此外，在碳源的存在下，我们发现，碳掺杂的锯齿形APB成为最稳定的边界附近的富氮限制。BN中两种类型的APB的电子结构被示出为是特别不同的，与锯齿形APB描绘的带隙中的缺陷样深电子带，而扶手椅式APB显示批量样浅电子带。
2012-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Alloying, de-alloying and reentrant alloying in (sub-)monolayer growth of Ag on Pt(111)
本文报道了Ag/Pt（111）表面合金化体系的原位纳米尺度研究。用低能电子显微镜研究了在800 K左右生长的Ag-Pt薄膜的形貌和结构。揭示了一个令人惊讶的丰富的动态行为，其中压力缓解起着主导作用。初始生长导致表面合金化，延长和延迟ad岛的成核。超过50%的覆盖率去合金化收益，加入了部分偏析的Pt对中心的大岛在激烈的过程。在聚结时，不规则形状的空位簇通过分离Pt而被填充，然后Pt采取紧凑的形状（黑点）。结果，在约85%的覆盖率下，最初的假形态膜的应变几乎完全减轻，并且Pt偏析处于其最大值。Ag的进一步沉积导致瞬时重入合金化和伪形态层的恢复。即使在几层厚的膜中/上，黑点也持续存在。非原位原子力显微镜的数据证实，这些可能是由非晶Pt（富）结构。（亚）单层膜是非常不均匀的。
2016-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced magnetism in MoS2 monolayer with defects
通过密度泛函计算，在具有原子单空位的单层MoS2中观察到了应变诱导磁性。计算得到每个空位缺陷的磁矩不小于2 μ B。应变引起的带隙闭合与磁性的发生是同时发生的。阐述了应变磁产生的可能物理机制。我们还证明了在实验中检验预测的磁性的可能性。我们的研究为利用富稀土氧化物材料MoS_2设计新型存储开关或逻辑器件提供了一个机会。
2014-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Hexcitons and oxcitons in monolayer WSe$_2$
在原型单层半导体WSe $_2$中，导带中自旋极化谷（低能袋）的不同排序允许不仅研究简单的中性激子和带电激子（即，trions），但也更复杂的多体状态，预测在更高的电子密度。我们讨论了富电子WSe $_2$单分子膜的磁光测量，并解释了谱线，出现在高电子掺杂的6体激子状态（“hexitons”）和8体激子状态（“oxcitons”）的光学跃迁。当光激发的电子-空穴对同时与多个费米海相互作用时，这些多体状态就会出现，每个费米海都有可区分的自旋和谷量子数。此外，我们确定的主要和卫星的光致发光光谱中的六激子的光学跃迁的能量。
2022-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Ferroelectric ZrO$_{2}$ Monolayers on Si
我们用密度泛函理论和Monte Carlo晶格模拟方法研究了Si（001）衬底上ZrO $_{2}$单分子膜的结构。最近，我们报道了在硅衬底上生长非晶ZrO $_{2}$单层膜及其铁电性能，标志着最薄铁电氧化物的成功[M. Dogan等人，Nano Lett.，18（1）（2018）]。在这里，我们首先描述了丰富的景观的单晶ZrO $_{2}$单分子膜的原子配置在Si上，并确定当地的能量最小值。由于我们发现的低能量配置的众多，我们认为不同配置的有限大小的区域的共存。我们创建了一个简单的最近邻晶格模型，从DFT计算中提取的参数，并使用簇蒙特卡罗算法数值求解。我们的研究结果表明，在室温下，ZrO $_{2}$单层由两个低能量配置的小畴相反的铁电极化。这解释了在实验膜中观察到的铁电行为，作为晶体区域的集合，其尺寸为几纳米，随着外部电场的施加而切换。
2019-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Fully spin-polarized nodal loop semimetals in alkaline-metal monochalcogenide monolayers
铁磁材料中的拓扑半金属由于在自旋电子学中的潜在应用而引起了人们的极大关注。利用第一性原理密度泛函理论和有效晶格模型，在碱金属单硫族化合物$MX$（$M$ = Li，Na，K，Rb，Cs; $X$ = S，Se，Te）单分子膜中提出了一类新的具有完全自旋极化节环的拓扑半金属.在$MX$单分子膜中，在费米能级处发现由两个自旋分量相同的交叉带形成的节环，从而建立了半金属铁磁性。由于$\mathcal{M}_{z}$镜面提供的对称性保护，即使考虑自旋-轨道耦合，这种节环半金属也能存活。通过将自旋从面外方向旋转到面内方向，也可以实现该系统中的量子反常霍尔态和类外尔半金属。因此，具有丰富拓扑相的$MX$单分子膜为实现先进的自旋电子学概念提供了一个极好的材料平台。
2019-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Phase engineering in tantalum sulfide monolayers on Au(111)
我们在H $_2$ S的反应背景下，通过蒸发Ta在Au（111）上制备了硫化钽单层膜。在富硫条件下，形成2 H-TaS $_2$的单层，而在贫硫条件下形成TaS，该结构可通过除去底部S层而从2 H-TaS $_2$衍生。我们用扫描隧道显微镜（STM）分析了Au（111）人字形重构中各层相对于衬底的取向以及与畴的关系。借助密度泛函理论（DFT）计算，我们可以确定这两个阶段与衬底的注册。我们开发了一种生长方法，可以在Au（111）上制备独特取向的2 H-TaS $_2$。2 H-TaS $_2$和TaS具有非常相似的面内晶格结构，我们观察到横向2 H-TaS $_2$ -TaS异质结构的形成，其具有原子级定义良好且无缺陷的边界。我们观察到镜像孪晶边界内2 H-TaS $_2$沿S-和Ta-边缘。
2022-11-28 cond-mat.mtrl-sci
BP_5 Monolayer with Multiferroicity and Negative Poisson's Ratio: A Prediction by Global Optimization Method
基于变组分全局优化算法，我们预测了一种稳定的二维磷化硼相，即五磷化硼（BP 5）单层，其形成能低于通常认为的石墨相（g-BP）。BP_5单分子膜是一种具有铁电性和铁弹性耦合的多铁性材料。预测的可逆应变高达41.41%，这是所有报道的铁弹材料中最大的。由于硼和磷原子的非中心对称结构和电负性差异，BP_5中出现了326.0 pC/m的面内自发极化。此外，在BP_5中还观察到最近发现的负泊松比性质。BP_5是一种带隙为1.34eV的间接半导体材料，具有明显的可见光各向异性吸收和高载流子迁移率等优良的光学和电学性质。BP_5丰富而非凡的性质使其成为一种潜在的纳米材料，用于设计机电或光电子器件，如具有方便读写能力的非易失性存储器。最后，我们证明了AlN（010）表面是一个适合于BP_5单层外延生长的衬底。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of Topological Bimerons in Monolayer CrSBr
本研究通过原子级模拟发现单层CrSBr在非平衡条件下出现拓扑双半子，其形成源于Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，且密度随冷却速率增加遵循Kibble-Zurek行为，为调控vdW磁体中的拓扑自旋织构提供了新途径。
2024-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Structure, short-range order, and phase stability of the Al$_x$CrFeCoNi high-entropy alloy: Insights from a perturbative, DFT-based analysis
本研究采用基于密度泛函理论的微扰分析方法，结合原子模拟，揭示了Al$_x$CrFeCoNi高熵合金在不同晶格结构下的化学有序性及相稳定性，为理解其原子有序趋势的物理起源提供了见解。
2024-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Correlation-driven eightfold magnetic anisotropy in a two-dimensional oxide monolayer
二维系统中的工程磁各向异性具有巨大的科学和技术意义。二维磁体普遍表现出的单轴各向异性只有两个稳定的自旋方向，需要在状态之间进行180度的自旋切换。通过在（SrRuO3）1/（SrTiO3）N超晶格中诱导自旋重取向，我们发现了磁性SrRuO3单层膜的八重各向异性，其中Ru自旋的易磁化轴由单轴方向（N = 1和2）转变为八重方向（N = 3，4，5）.<001><111>这种八重各向异性使71和109度的自旋开关SrRuO3单层，类似于71和109度的铁电BiFeO3极化开关。第一性原理计算表明，增加SrTiO 3层的厚度诱导紧急相关驱动的轨道有序，调谐自旋轨道相互作用和重新定向的SrRuO 3单层易轴。我们的工作表明，可以利用相关效应来大幅改变自旋轨道相互作用，稳定二维磁体中前所未有的特性，并为低功耗，多态器件应用开辟丰富的机会。
2020-04-23 cond-mat.mtrl-sci
High-performance Thermoelectric Monolayer γ-GeSe and its Group-IV Monochalcogenide Isostructural Family
本文通过第一性原理与玻尔兹曼输运理论研究发现，单层γ-GeSe及其同构家族γ-GeX具有优异热电性能，其中γ-GeSe在300-600 K下n型掺杂ZT值可达1.13-2.76，是一种有前景的中温热电材料。
2023-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic ferromagnetism and restrictive thermodynamic stability in MA$_2$N$_4$ and Janus VSiGeN$_4$ monolayers
非常稳定的MoSi $_2$ N $_4$单层的开创性实验发现已经导致了在MA $_2$ Z $_4$家族（M =过渡金属，A = Si，Ge，并且Z = N，P，As）中的少数预测的磁性二维（2D）材料。这些磁性单分子膜被预测为动态稳定的，但它们中没有一个被合成。在这封研究信中，从第一原理热力学稳定性分析，我们证明，只有氮化物是热稳定的，这发生在富氮条件下。基于这一发现，我们提出了两个铁磁，半导体Janus单层的家庭：VSiGeN $_4$和VSiSnN $_4$。它们都是动态和热稳定的，但只有前者是热稳定的。有趣的是，与VSi $_2$ N $_4$单层相比，Janus VSiGeN $_4$和VSiSnN $_4$单层显示出弱的面内各向异性。这两种新兴的Janus磁性半导体为研究自旋电子学应用的二维磁性和自旋控制提供了机会。
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab-initio exploration of Gd monolayer interfaced with WSe$_2$: from electronic and magnetic properties to the anomalous Hall effect
本研究通过从头算探究Gd单层与WSe₂形成的异质结构，揭示其强自旋轨道耦合与对称性破缺引发的反常霍尔效应及可调谐特性，为相关自旋电子器件设计提供理论依据。
2025-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Structural phase transition in monolayer gold(I) telluride: From a room-temperature topologicalinsulator to an auxetic semiconductor
半导体和拓扑绝缘体之间的结构相变在纳米电子学中有着丰富的应用，但在二维（2D）材料中却很少发现。在这项工作中，通过结合从头计算和进化结构搜索，我们研究了两个稳定的二维形式的金（I）碲化物（Au $_{2}$ Te）的正方形对称，记为s（I）-和s（II）-金$_{2}$ Te。s（II）-Au $_{2}$ Te是全局最小结构，是室温拓扑绝缘体。s（I）-Au $_{2}$ Te是一种具有高载流子迁移率和不寻常的面内负泊松比的直接带隙半导体。s（I）和s（II）相都具有超低的杨氏模量，这意味着高柔性。通过施加小的拉伸应变，s（II）-Au $_{2}$ Te可以转变为s（I）-Au $_{2}$ Te。因此，从室温拓扑绝缘体到拉胀半导体的结构相变被发现在二维形式的Au $_{2}$ Te，这使得相变电子器件的潜在应用。此外，我们还借助声子谱和群论分析阐明了相变的机制。
2020-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Wetting Phase Transition at the Surface of Liquid Ga-Bi alloys: An X-ray Reflectivity Study
X射线反射率的测量表明，在单晶温度$T_{mono}=222^{\circ}$ C以上和以下，二元液态Ga-Bi合金的表面结构明显不同。吉布斯吸附的Bi单层驻留在这两个政权的表面。然而，对于$T > T_{mono}$，30 μ m厚的富Bi润湿膜侵入Bi单层和富Ga块体之间。的润湿膜的内部结构确定与dielectric分辨率，显示出理论上意想不到的浓度梯度和高度扩散的界面与体相。
2004-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
First principles studies of the electronic and structural properties of the rutile VO$_{2}$(110) surface and its oxygen-rich terminations
采用密度泛函理论（DFT）研究了金红石VO $_{2}$（110）表面及其富氧末端的结构和电子性质.我们讨论了各种DFT泛函的性能，包括PBE，PBE+U（U = 2 eV），SCAN和SCAN+rVV泛函与非磁性和铁磁自旋序。我们预测存在的环状终止，这是电子和结构相关的V $_{2}$ O $_{5}$（001）单层，并显示出比纯氧吸附相更高的稳定性。尽管事实上，所计算的相稳定性取决于所选择的功能，我们的研究结果表明，采用自旋极化的扫描功能提供了一个很好的折衷产生的金红石VO $_{2}$体相的结构和电子性质的合理描述和形成的焓为不同阶段的钒氧化。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Effect of interlayer coupling and symmetry on high-order harmonic generation from monolayer and bilayer hexagonal boron nitride
高次谐波产生（HHG）是一个基本的过程，它可以简化为高能量光子的产生从一个材料受到强驱动激光场。这种高度非线性的光学过程包含了关于物质（例如气体、固体和液体）的电子结构和动力学的丰富信息。此外，由于固体的高次谐波谱可以携带电子-空穴带内动力学以及带间和带内电流动力学的信息，近年来引起了阿秒科学和凝聚态物理学家的广泛关注。本文通过分析单层和两种不同堆叠方式的双层六方氮化硼（hBN）的高次谐波产生，研究了层间耦合和对称性对二维材料的影响。这些模拟结果表明，高次谐波辐射模式强烈依赖于晶体反转对称性（IS），旋转对称性和层间耦合。
2021-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Monolayer 1T-NbSe2 as a 2D correlated magnetic insulator
单层V族过渡金属二硫属化物在其1 T相最近出现作为一个平台，以研究丰富的物质相，如自旋液体和铁磁性，导致强电子相关。虽然1 T相NbSe 2不会自然地以块体形式出现，但是已经发现，当通过分子束外延（MBE）生长单层NbSe 2时，1 T和1H相可以共存。这一发现激发了理论研究，预测集体现象，如二维铁磁性。在这里，通过控制MBE生长参数，我们证明了单相1 T-NbSe 2的成功生长。通过结合扫描隧道显微镜/光谱和从头计算，我们表明，该系统是一个电荷转移绝缘体，与上哈伯德带位于价带最大值以上。此外，通过创建一个垂直的1 T/2 H NbSe 2异质结，我们发现的证据之间的交换相互作用的本地磁矩在1 T相和金属/超导相，表现为近藤共振和Yu-Shiba-Rusinov束缚态。
2021-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chemical Bondings Induced Rich Electronic Properties of Oxygen Absorbed Few-layer Graphenes
利用第一性原理计算研究了氧化石墨烯的电子性质。它们对石墨烯层数、堆叠构型和氧分布的变化非常敏感。电子结构特征丰富，表现出狄拉克锥的破坏或扭曲、带隙的开放、各向异性的能量色散、O和（C，O）主导的能量色散以及额外的临界点。除单层氧化石墨烯为半导体氧化石墨烯外，其余均为半金属氧化石墨烯。对于前者，在费米能级附近的扭曲的Dirac-cone结构和O主导的能带被同时揭示。轨道投影态密度（DOS）有许多特殊的结构，主要来自于一个复合能带，抛物线带和部分平坦带。DOS和空间电荷分布清楚地表明了O-O、C-O和C-C键中的关键键，这是导致其多样性的原因。
2015-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Robust polaritons in magnetic monolayers of CrI3
本文通过第一性原理计算证明CrI3单层可实现强光-物质耦合，其激子与微腔光子杂化产生高达35 meV的Rabi劈裂和20 meV的Zeeman劈裂，为磁极化激元应用提供理想平台。
2022-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Phonons and Exciton Complexes in a Monolayer Semiconductor
自旋、电荷和晶格自由度之间的耦合在广泛的基本现象中起着重要的作用。单层半导体过渡金属二硫属化物已经成为研究这些耦合效应的杰出平台，因为它们具有独特的自旋谷锁定物理，用于承载丰富的激子物种和减少对强库仑相互作用的屏蔽。在这里，我们报告的观察多个谷声子，声子的动量矢量指向角的六边形布里渊区，以及由此产生的激子复合物中的单层半导体WSe 2。从Lande g因子和光致发光峰的偏振分析，我们发现，这些谷声子导致有效的谷间散射的准粒子在激子的形成和弛豫。这导致了一系列的光致发光峰作为谷声子副本的暗trions。使用确定的谷声子，我们还发现了一个谷间激子附近的电荷中性，并提取其短程电子空穴交换相互作用约为10毫电子伏。我们的工作不仅确定了一些以前未知的二维激子物种，但也表明，单层WSe 2是一个主要的候选人研究自旋，赝自旋和带边声子之间的相互作用。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant Raman signatures of bright and momentum-dark exciton coupled by intervalley phonon scattering in monolayer WSe2
University of Münster（明斯特大学）；Center for Soft Nanoscience (SoN), University of Münster（明斯特大学软纳米科学中心）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Walter Schottky Institut and Physics Department, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学沃尔特·肖特基研究所与物理系）；MCQST, München（慕尼黑量子科学与技术中心）
本研究通过低温共振拉曼光谱，揭示单层WSe₂中亮激子X_KK与动量暗激子X_d由谷间声子散射耦合，为解释其异常明亮的发射光谱提供了微观框架。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Dilute Magnetism and Edge-State Engineering in Monolayer SnO
Kwansei Gakuin University（关西学院大学）；National Institute for Materials Science (NIMS)（国立材料研究所）；Osaka University（大阪大学）
通过密度泛函理论研究过渡金属掺杂单层SnO的电子和磁性性质，发现杂质诱导局域磁矩并产生近费米能级无色散带，同时构建纳米带揭示边缘态行为，为自旋电子学和纳米电子学应用提供途径。
2026-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancies and dopants in two-dimensional tin monoxide: An ab initio study
层状氧化锡（SnO）提供了一个令人兴奋的二维（2D）半导体系统，具有巨大的技术潜力，为下一代电子和光催化应用。采用第一性原理模拟和应变场分析相结合的方法，研究了单层SnO中氧空位的结构动力学及其通过C、Si、N、P、S、F、Cl、H和H $_{2}$等轻掺杂剂的功能化.我们的研究结果表明，O空位是占主导地位的本征缺陷下的Sn丰富的生长条件下，具有积极的扩散特性，是可比的石墨烯空位。取决于材料内的替代物种和其浓度的选择，显着的机会被揭示在掺杂的SnO系统促进$n$ / $p$型倾向，功函数降低，和金属化的单层。发现N和F掺杂剂表现出与主晶格的优异机械相容性，其中F特别可能参与取代并导致具有高露天稳定性的简并掺杂相。这里报道的研究结果表明，在富含Sn的条件下生长后填充O空位为掺杂2D一氧化锡提供了一个可行的通道，为利用缺陷工程SnO纳米结构用于新兴技术开辟了新的途径。
2020-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Structural and vibrational properties of two-dimensional $\rm Mn_xO_y$ nanolayers on Pd(100)
使用不同的实验技术结合基于密度泛函理论的方法，我们已经探索了形成界面稳定的锰氧化物结构生长在Pd（100）（子）单层覆盖。在实验观察到的众多阶段中，我们将注意力集中在四种结构上，这些结构可以分为两个不同的制度，其特征在于不同的构建块。两个富氧相被描述为MnO（111）类O-Mn-O三层，而其他两个具有较低的氧含量，并基于MnO（100）类单层结构。计算和实验扫描隧道显微镜图像和振动电子能量损失谱之间的良好协议允许探索模型的详细原子描述。
2008-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Meron-Like Topological Spin Defects in Monolayer CrCl3
低维磁性系统中的非共线自旋织构由于其独特的性质和广泛的应用前景而受到人们的关注。然而，拓扑自旋态的物质实现仍然有限。采用第一性原理和蒙特卡罗模拟，我们建议，单层铬铬（CrCl 3）可以是一个很有前途的候选人观察涡旋/反涡旋型拓扑缺陷，所谓的merons。涡和反涡的数量被发现是相同的，保持一个整体的整数拓扑单元。通过外部磁场的扰动，我们显示了这些介子对的鲁棒性，并揭示了丰富的相空间来调整铁磁有序和类介子缺陷之间的杂交。在外部磁场下的拓扑激发的签名也提供了重要的信息，实验的理由。我们的研究预测，具有弱自旋轨道耦合的二维磁体可以是一个有前途的家庭，实现meron类自旋织构。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Photo-induced electronic and spin topological phase transitions in monolayer bismuth
该研究通过从头计算揭示光可诱导单层铋产生四个瞬态相，并借助自旋带与自旋分辨Wilson环阐明其非平凡拓扑变化，为超快调控电子与自旋拓扑提供了新策略。
2024-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Morphology of Fine-Particle Monolayers Deposited on Nanopatterned Substrates
我们研究了规则基底图案的存在对纳米颗粒和胶体颗粒不可逆吸附的影响。沉积的半径$r_0$的磁盘被认为是，与允许的区域，其中心连接在平面上的正方形细胞排列在一个正方形的晶格图案。我们研究了一个广义版本的随机顺序吸附模型的堵塞状态的性质为不同的值的细胞大小，$a$，和细胞-细胞分离，$b$。该模型在两个无量纲参数$α=a/2r_0$和$β=b/2r_0$的空间中显示出令人惊讶的丰富行为。利用一种有效的算法对$500\times500$正方形晶格晶胞的系统尺寸进行了广泛的蒙特卡罗模拟，以表征堵塞状态的形态。
2008-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical strain induced topological phase changes of monolayer and bilayer ZrTe$_5$
Hungarian Research Network, HUN-REN Centre for Energy Research, Institute of Technical Physics and Materials Science（匈牙利研究网络，HUN-REN能源研究中心，技术物理与材料科学研究所）；MTA - HUN-REN EK Lendület "Momentum" Topology in Nanomaterials Research Group（匈牙利科学院-HUN-REN EK Lendület“动量”纳米材料拓扑研究组）；ELTE Eötvös Loránd University, Department of Physics of Complex Systems（厄特沃什·罗兰大学，复杂系统物理学系）；ELTE Eötvös Loránd University, Department of Biological Physics（厄特沃什·罗兰大学，生物物理学系）
本研究揭示单层与双层ZrTe$_5$的应变诱导拓扑相变存在差异，其中双层ZrTe$_5$可通过1-2%应变实现多种拓扑态调控，为拓扑材料的应变调控提供了候选体系。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Incoherent phonon population and exciton-exciton annihilation in monolayer WS2 revealed by time-resolved spontaneous Raman scattering
原子薄层过渡金属二硫属化合物因其丰富的光学性质和在纳米电子学领域的潜在应用而受到广泛关注。在本工作中，我们利用时间分辨自发拉曼散射光谱研究了单层WS 2中的非相干光学声子和激子布居动力学。在激子跃迁激发时，斯托克斯和反斯托克斯光学声子散射强度都表现出很大的降低。基于细致平衡，光学声子的人口被检索，这表明一个瞬间建立和弛豫寿命约4 ps的激子密度E12 cm-2。相应的光学声子温度上升了25 K，最终，在大约10皮秒之后，导致晶格加热仅约3 K。从瞬态振动拉曼响应中提取的激子弛豫动力学显示出强烈的激发密度依赖性，这表明双分子对衰变有重要贡献。激子弛豫速率为（70 ps）~（-1），激子-激子湮灭速率为0.1 cm ~ 2s ~（-1）。这些结果提供了有价值的洞察光激发后的热动力学和增强二维过渡金属材料中的基本激子动力学的理解。
2019-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer MnX and Janus XMnY (X, Y= S, Se, Te): A New Family of 2D Antiferromagnetic Semiconductors
我们提出了一个新的二维反铁磁（AFM）锰硫族化合物，即单层MnX和Janus XMnY（X，Y= S，Se，Te）的结构，电子和磁性的第一性原理结果，其中单层MnSe最近在实验中合成[ \href{https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.1c05532}{ACS Nano 15 (8),13794 (2021)} ]。通过声子色散和\textit{ab-initio}分子动力学模拟的计算，我们首先证实，这些系统，其特征在于由一个非常规的强耦合双层原子结构（由锰原子扣硫族元素形成顶部和底部铁磁（FM）平面与反平行自旋取向）是动态和热稳定的。磁性能的分析表明，这些材料具有强大的AFM秩序，保持了更低的能量比FM状态，即使在应变。我们的电子结构计算表明，原始的MnX和他们的Janus对应物是间接带隙半导体，覆盖了很宽的能量范围，并显示可调的带隙的应用双轴拉伸和压缩应变。有趣的是，由于不存在反转和时间反演对称性，以及在面外方向上存在不对称势，Janus XMnY成为自旋分裂带隙系统，呈现出丰富的物理尚待探索。我们的研究结果提供了新的见解，在这种物理，并强调了这些二维锰硫族化物在AFM自旋电子学的潜力。
2022-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-optical injection of charge, spin and valley currents in monolayer transition metal dichalcogenides
单层过渡金属二硫属化物最近成为自旋电子学和谷电子学研究的一个领域。它们的低能谱可以用布里渊区角上的狄拉克锥来描述，但由于自旋简并被提升，光学选择规则是谷依赖的，因此其物理性质比石墨烯更丰富。这已被利用的自旋和谷极化电流的应用程序的静态电场的光学注入。本文研究了注入电荷、自旋和谷极化电流的全光学方法。基波光场及其二次谐波的存在可以导致电流的注入，这是由于涉及单光子和双光子吸收过程之间的量子干涉的非线性效应。我们分析了如何注入量可以通过入射光场的参数进行控制，允许控制能力超出那些实现静态字段，并讨论了我们的结果的实验验证的条件。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multiple magnetic states, valley electronics, and topological phase transitions in two-dimensional Janus XYZH (X = Sc, Y, La, Y = Cl, Br, I, and Z = S, Se, Te): From monolayers to bilayers
本研究提出27种二维Janus XYZH铁磁半导体单层，揭示其谷极化、应变诱导拓扑相变及双层中的多铁性、层极化谷霍尔效应和交变磁性，为量子器件设计提供理论基础。
2025-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating single excess electrons in monolayer transition metal dihalide
本文利用STM/STS在单层CoCl2中实现四种极化子的可视化与单粒子级产生、移动、擦除和相互转化，揭示其不同稳定机制，为过渡金属卤化物中极化子操控提供了新途径。
2022-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of metallic electronic structure in a single-atomic-layer oxide
过渡金属氧化物（TMOs）中的关联电子表现出多种不同的出射相位。当TMO被限制在单原子层厚度时，迄今为止的实验表明，它们通常会失去各种特性并成为绝缘体。在试图扩大的范围内的单原子层氧化物的电子相，我们寻找一个金属相在单层厚的外延SrRuO $_3$膜。结合原子尺度外延和角分辨光电发射测量，我们表明，单层SrRuO $_3$是一个强相关的金属。系统的研究表明，尺寸和电子关联之间的相互作用，使单层SrRuO $_3$的非相干金属轨道选择相关。此外，单层SrRuO $_3$的独特的电子相被发现是高度可调的，作为电荷调制演示了二维金属的非相干到相干交叉。我们的工作强调了单原子层氧化物的潜在丰富的阶段，并提供了一个指导，其二维相关电子系统的操作。
2021-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic structure of monolayer-CrTe$_2$: an antiferromagnetic 2D van der Waals material
University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；Diamond Light Source Ltd.（钻石光源有限公司）
单层CrTe₂的电子结构通过DFT+U方法在石墨上被研究，揭示其反铁磁基态与低能电子结构的关系。
2025-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Predicting spin orbit coupling effect in the electronic and magnetic properties of cobalt (Co) doped WSe2 monolayer
研究采用DFT+U结合SOC，发现富硒环境下Co取代WSe₂的W位点能量有利，其磁矩约3.00 μ_B，居里温度随杂质浓度升高符合Zener模型，可用于自旋电子学等领域。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Self-Induced Valley Bosonic Stimulation of Exciton-Polaritons in a Monolayer Semiconductor
原子薄的二维过渡金属二硫族化物（TMD）中新发现的谷自由度为探索丰富的非线性物理，如旋量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）和新颖的谷电子学应用提供了一个有前途的平台。然而，临界非线性效应，如谷极化激元玻色子激励，长期以来一直是一个悬而未决的挑战，由于有限的极化激元基态密度的产生所需的诱导特定谷中的极化激元的受激散射。在这里，我们报告的自诱导谷玻色子刺激激子极化激元通过自旋谷锁定在WS 2单层微腔。这是通过在特定的能量和波矢下共振注入谷极化激元来实现的，这允许自旋极化极化激元有效地填充它们的基态并诱导谷依赖的玻色子刺激。结果表明，在谷相关的基态中，我们观察到极化激元辐射的非线性自放大。这一发现为研究TMD极化激元BEC中的自旋有序和相变铺平了道路，为在莫尔极化激元系统和自旋激光器中实现极化激元自旋晶格提供了一条有希望的途径.
2023-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Distinctive signatures of the spin- and momentum-forbidden dark exciton states in the photo-luminescences of strained WSe$_2$ monolayers under thermalization
光激发过渡金属二硫属化物单分子膜（TMDC-ML）的低激发态光谱具有丰富的精细结构，包括谷内亮激子态以及谷内和谷间暗激子态。后者的状态可以归类为自旋和动量禁戒暗激子根据违反光学选择规则。由于光的不可见性，这两种暗态在常规光谱中很难被观察到，甚至无法区分，尽管它们对TMDC-ML的光学和动力学性质的影响已经被人们所关注。在这封信中，我们提出了一个理论和计算研究的激子精细结构和温度依赖的光致发光光谱的应变钨二硒化单分子膜（WSe $_2$ -MLs），其中谷内自旋禁阻暗激子位于最低的激子状态和其他动量禁阻态是在较高的能量，是可调的外部应力。数值计算是通过求解WSe $_2$ -ML中激子在应力控制下的Bethe-Salpeter方程来进行的，该方法是从密度泛函理论的第一性原理计算中建立的紧束缚方案。通过数值计算和支持性模型分析，揭示了应变WSe $_2$ -ML的自旋和动量禁戒激子态在变温光致发光中的独特特征，并提出了推断这两类DX的相对能量位置的指导原则.
2019-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing Coulomb and electron-phonon interactions in NbS$_2$
库仑和电子-声子相互作用与热涨落和量子涨落的相互作用促进了二维电子系统中丰富的相图。层状过渡金属二硫属化物承载电荷，激子，自旋和超导秩序在这方面形成一个缩影材料类。对NbS $_2$等材料的理论研究主要集中在电子-声子耦合上，而库仑相互作用（在单层极限下特别强）基本上保持不变。在这里，我们分析的相互作用的短期和长期的库仑以及电子-声子相互作用的NbS $_2$单分子膜。这些相互作用的组合导致电子相关性，这些电子相关性与单独从相互作用项中预期的电子相关性根本不同。完全相互作用的电子光谱函数类似于非相互作用的能带结构，但具有明显的展宽。一个意想不到的共存的强电荷和自旋波动把NbS $_2$接近自旋和电荷的顺序，表明单层NbS $_2$作为一个平台的原子尺度工程的电子量子相位。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The first-principles phase diagram of monolayer nanoconfined water
该研究结合多种第一性原理计算方法构建类石墨烯通道内单层水的相图，揭示其随温度与范德华压力变化的丰富相态，并预测六方相和电导率超过电池材料的超离子相。
2022-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
High-temperature ferromagnetism and antiferromagnetism in monolayer \ce{CrTe2}: Roles of strong spin-lattice coupling and charge doping
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）
通过第一性原理计算和蒙特卡洛模拟，揭示了单层CrTe2中晶格应变与载流子密度调控的丰富磁相图，预测了新型双条纹反铁磁相，并实现了室温铁磁和反铁磁性。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
