Refractive uses of layered and two-dimensional materials for integrated photonics
科学界已经见证了对分层（即二维，2D）材料的研究的巨大扩展，最近越来越多地关注光子学的应用。层状材料对于在光子集成电路的受限几何结构中操纵光特别令人兴奋，其中关键材料特性包括强且可控的光-物质相互作用以及有限的光学损耗。层状材料具有可调的光学特性，相位是有前途的电光学，和一个多晶型物，建议一个丰富的设计空间的高度非微扰的光子集成器件的基础上相变功能。所有这些特征在带隙高于光子学相关的近红外（NIR）光谱带（$\sim$ 0.5 - 1 eV）的材料中是明显的，这意味着它们可以在折射（即非吸收）应用中被利用。
2020-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Topology-Scaling Identification of Layered Solids and Stable Exfoliated 2D Materials
材料项目晶体结构数据库已被搜索的材料拥有分层图案在其晶体结构中使用拓扑缩放算法。该算法识别和测量结构的晶胞中键合的原子团簇的尺寸，并确定它们随晶胞尺寸的缩放。该搜索产生了826个稳定的层状材料，这些材料被认为是通过剥离形成二维单层的候选材料。密度泛函理论计算每种材料的剥离能和681单层被发现表现出低于那些已经存在的二维材料的剥离能，表明它们从体相剥离的可能性。这些二维材料的晶体结构为今后稳定二维材料的理论研究提供了模板。所有826个单层的优化结构和其他数据见https://materialsweb.org。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Group-theoretical classification of multipole order: emergent responses and candidate materials
多极矩是固体中电子的一个既定概念。自旋、轨道和亚晶格自由度的纠缠由多极矩描述，自发多极序是强关联电子系统中普遍存在的现象。本文提出了固体多极序的群论分类理论。有趣的真实空间和动量空间的性质之间的对偶性揭示了奇宇称多极秩序，自发地打破反演对称性。在分类理论的基础上，阐明了奇宇称多极子态的电磁响应。多极矩与磁电效应、Edelstein效应、磁压电效应和二色性电子输运之间有直接的关系。通过群论分析确定了110多种奇宇称磁性多极材料。结合材料列表和多极序分类表，预测了候选材料的应急响应。
2018-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Mexican Hat and Rashba Bands in Few-Layer van der Waals Materials
各种少层二维材料的价带由布里渊区中的状态环组成。能量-动量关系具有“墨西哥帽”或Rashba色散的形式。二维态密度在带边处或附近是奇异的，带边模密度以阶跃函数的形式突变。模的大的带边密度增强了塞贝克系数、功率因数和热电优值系数ZT。电子和热电性能确定从从头计算为几层III-VI材料的GaAs，GaSe，InS，InSe，为Bi $_{2}$ Se $_{3}$，单层Bi，和双层石墨烯作为垂直场的函数。描述了层间耦合对少层III-VI材料和Bi $_{2}$ Se $_{3}$中这些性能的影响。分析模型提供了对所有这些少层材料相对一致的层相关趋势的洞察。垂直偏置的双层石墨烯可以作为测量这些效应的实验测试平台。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci
A Prompt-Engineered Large Language Model, Deep Learning Workflow for Materials Classification
本文提出结合大语言模型、提示工程与深度学习的材料分类通用方法，在金属玻璃数据集上较传统模型准确率最高提升463%，展示了利用LLM文本知识解决稀疏数据材料分类问题的潜力。
2024-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale buckling deformation in layered copolymer materials
在层状材料中，常见的变形模式涉及在垂直于层的方向上的拉伸变形下的层的屈曲。在从地质到纳米尺度的弹性材料中起作用的不稳定机制涉及不同层之间的弹性对比。在“硬”层和“软”层的规则堆叠中，张应力首先通过软层的大变形来适应。受抑制的泊松收缩导致在横向于拉伸变形轴的方向上的压应力。硬层承受这种横向压缩，直到发生屈曲，并产生波状结构。使用分子模拟，我们证明了这种情况下的三嵌段共聚物制成的材料。屈曲变形被观察到发生在纳米级，在一个波长，取决于应变速率。与通常假设的相反，波动的波长不是由微结构中的缺陷决定的。相反，它是动力学效应的结果，应变速率和不稳定性增长速率之间存在竞争。http://www.pnas.org/content/early/2011/12/23/1111367109.abstract
2012-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Layer-Dependent Surface Energy and Exfoliation Energy of van der Waals Materials
本研究通过密度泛函理论计算多种范德华材料的层依赖表面能与剥离能，发现单层表面能最低且随层内原子数增加而减小，从而解释不同材料剥离效果的差异。
2025-08-06 cond-mat.mtrl-sci
CEGANN: Crystal Edge Graph Attention Neural Network for multiscale classification of materials environment
材料设计和发现中的机器学习模型和应用通常涉及使用特征表示或“描述符”，然后使用学习算法将其映射到用户期望的感兴趣属性。大多数流行的基于数学公式的描述符在原子环境中不是唯一的，或者在不同的应用领域和/或材料类别中存在可转移性问题。在这项工作中，我们引入了Crystal Edge Graph Attention Neural Network（CEGANN）工作流程，该工作流程使用基于图形注意力的架构来学习独特的特征表示，并在多个尺度（从原子到介观尺度）和不同的类别（从金属，氧化物，非金属，甚至分层材料，如沸石和半有序材料，如中间相）中进行材料分类。我们首先展示了一个案例研究，其中分类是基于全局的，结构级的表示，如空间群和结构维度（例如，体、2D、簇等）。使用代表性的材料，如多晶和沸石，我们接下来展示了我们的网络在成功执行本地原子级分类任务，如晶界识别和其他异质界面的可移植性。我们还证明了分类（热）嘈杂的动态环境中使用的晶体成核和生长的沸石多晶型物从无定形合成混合物的一个代表性的例子。最后，我们描述了二元中间相的形成及其相变和冰的生长，证明了CEGANN在具有热噪声和成分多样性的系统中的性能。总的来说，我们的方法是不可知的材料类型，并允许多尺度分类的功能，从原子尺度的晶体结构，异质界面的微尺度晶界。
2022-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Proper ab-initio dielectric function of 2D materials and their polarizable thickness
在本文中，我们推导出一种形式主义，使我们能够分离层间的贡献，从层内的二维材料的周期性阵列的极化率。为此，引入了有效的剖面函数。它们构成了一个紧密结合样层局部化的基础，涉及两个长度，有效厚度$d$特性的二维材料和层间分离$L$。该方法允许，在相同的形式主义，从从头算周期性计算（自上而下的策略）或堆叠几个二维材料，以产生一个有限厚度的范德华异质结构（自下而上的策略）计算单层介电函数。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Silicon-Based Layered Structures for Optoelectronic Applications
提出了一种基于粒子群优化（PSO）算法的准二维（Q2D）材料设计方法。随着这一发展，预测了C、Si、Ge、Sn和Pb的各种单层和双层材料。一种新的硅双层结构被发现有一个非常有利的能量比以前广泛接受的配置。单层和双层Si材料都具有小的带隙，限制了它们在光电应用中的使用。因此，氢化已被用于调整Si层的电子和光学性质。我们发现两个氢化材料的层状Si_8H_2和Si_6H_2具有准直接带隙分别为0.75 eV和1.59 eV。讨论了它们在发光二极管和光电子器件中的潜在应用。我们的研究开辟了氢化硅层状材料作为下一代光电子器件的可能性。
2015-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Classification of materials with phonon angular momentum and microscopic origin of angular momentum
本文按对称性将材料分为五类，确定声子携带角动量的类别，揭示其源于原子位移或速度诱导的力，并由自旋-轨道相互作用驱动。
2023-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Engineering the Electronic Structure of Two-Dimensional Materials with Near-Field Electrostatic Effects of Self-Assembled Organic Layers
我们用密度泛函理论计算了二维自组装有机单分子膜修饰材料的电子结构。我们发现，2D材料受到强烈的影响，近场静电效应所造成的高多极的有机层电子密度。我们发现，这种效应可以导致显着（~0.5V）调制的平面内的电子在2D材料中经历的电位从分子层的~ 40 μ m，与近场和远场之间的过渡取决于分子的横向范围。我们开发了一个理论，这种效果，表明分子层的静电势可以近似由来自分子结构和多极的离散平面电荷密度。通过计算和分析解决这个模型，我们提出了这种效应的实现，以产生新的电子特性的电子在二维材料中，如带隙开放和各向异性群速度调制单层石墨烯从实验上可实现的分子组件。
2021-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependent Layer Breathing Modes in Two Dimensional Materials
二维材料的组成层的相对平面外位移产生独特的低频呼吸模式。通过计算动量空间中的高度-高度关联函数，我们证明了层呼吸模（LBM）可以一致地映射到一个简单的线性链模型的振动。我们计算的多层（FL）石墨烯和二硫化钼（MoS $_{2}$）的LBM频率的厚度依赖性与可用的实验非常一致。我们的研究结果表明，随着温度的升高，LBM频率的红移，这是一个直接的结果，存在于层间相互作用的非谐性。我们还预测了FL六方氮化硼（hBN）的LBM频率的厚度和温度依赖性。我们的研究提供了一个简单而有效的方法来探测层状材料及其异质结构的层间相互作用，包括非谐效应。
2018-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin dynamics of two-dimensional layered materials
不断增长的二维层状材料库为研究人员提供了丰富的机会来探索和调整纳米级的物理现象。本文综述了石墨烯、硅烯、磷烯、过渡金属硫属化合物、有机分子共价异质结构和拓扑材料中电子自旋动力学的实验和理论研究进展。自旋输运，化学和缺陷引起的磁矩，自旋轨道耦合和自旋弛豫的影响，也讨论了与自旋电子学领域。
2016-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Relating chemical bonding to physical properties: The origin of unexpected isotropic properties in layered materials
层状材料跨越非常广泛的固体范围，从范德华材料到高度复杂的晶体结构，如粘土。它们通常被认为具有高度各向异性的性质，这基本上归因于弱的层间相互作用。层状Mg3Sb2结构由于其出色的热电性能而受到广泛关注。基于定量化学键分析，我们解开，Mg3Sb2具有近各向同性的三维（3D）键合网络与层间和层内键是惊人的相似，这些独特的化学键合功能的起源，近各向同性的结构和热性能。各向同性的三维键合网络被发现是广泛适用于许多含镁化合物的层状CaAl2Si2型结构。有趣的是，基于电子密度的参数可以用作测量层状结构中晶格热导率各向异性的指标。这项工作扩展了我们对基于化学键分析的结构和性能的理解，它将指导搜索和设计具有定制各向异性性能的层状材料。
2018-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous elastic buckling of hexagonal layered crystalline materials in the absence of structure slenderness
异质层状晶体材料，如石墨烯、氮化硼、硫酸钨等，由于其独特的原子结构和优异的热、机械和物理性能的组合，引起了人们的极大关注。利用机械屈曲是一种很有前途的途径来控制其结构形态，从而调整其物理性能，从而产生许多新的应用。在本文中，我们采用有限元分析（FEA），分子动力学（MD）模拟和连续介质建模研究的机械屈曲的层状晶体材料与晶体层平行的纵向轴线制成的列。结果表明，随着长细比的减小，材料的力学失稳模式由弯曲失稳模式逐渐过渡到剪切失稳模式。当长细比趋于零时，临界屈曲应变εcr收敛到一个远小于材料机械强度的有限值，表明在适当的实验条件下是可以实现的。这种机械屈曲模式是反常的和反直觉的。对于一组典型的六方层状晶体材料，连续介质力学模型预测的临界屈曲应变εcr与有限元和分子动力学模拟的结果吻合得很好。对石墨的MD模拟表明，连续介质力学模型适用于20 nm的尺度。该理论模型还揭示了高度的弹性各向异性是在没有结构细长的情况下由层状晶体材料制成的柱的异常机械屈曲的起源。这项研究提供了工程层状晶体材料在各种纳米材料和纳米器件通过机械屈曲的途径。
2014-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Layer Response Theory: Energetics of layered materials from semi-analytic high-level theory
我们提出了一个易于计算的半解析层响应理论（LRT）的分析涉及二维层，如BN或石墨烯的内聚能量。该理论近似随机相位近似（RPA）相关能量。它的RPA特性确保了能量对于分离良好的层具有正确的范德华渐近性，与简单的成对原子-原子理论相反，该理论对于具有零电子能隙的层定性地失败。与此同时，我们的理论比完全RPA能量的计算密集度低得多。它也给出了准确的相关能量附近的结合最小值，相反，Lifshitz型理论。我们成功地将我们的LRT理论应用于石墨和BN，以及石墨烯-BN异质结构。
2016-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Lattice-mismatched and twisted multi-layered materials for efficient solar cells
本研究提出晶格失配或扭转的原子级薄层交替结构可提升太阳辐射吸收效率，通过拓展Shockley-Queisser方法计算其光伏效率，证实碰撞电离及聚光条件可带来显著效率提升，为高效太阳能电池设计提供新思路。
2024-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Interferometric 4D-STEM for Lattice Distortion and Interlayer Spacing Measurements in Bilayer and Trilayer Two-dimensional Materials
由单个原子层的堆叠组成的范德华材料由于其奇异的电子性质而引起了相当大的关注，所述奇异的电子性质可以通过例如操纵双层材料的扭转角或三层材料的堆叠顺序来改变。为了充分理解和控制这些少层材料的独特性质，需要一种能够提供有关其局部面内结构变形、扭曲方向和面外结构的信息的技术。原则上，布拉格盘的重叠区域中的干涉源自材料的单独层，其编码了关于原子在相应层中的相对位置的三维信息。在这里，我们描述了一种干涉四维扫描透射电子显微镜技术，利用这种现象，从几层材料中提取精确的结构信息与纳米级分辨率。我们展示了这种技术如何能够测量双层和三层石墨烯中的局部pm尺度面内晶格畸变以及扭曲方向和平均层间间距，因此提供了一种更好地理解电子特性与少层2D材料的精确结构排列之间相互作用的方法。
2021-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Origin of layer dependence in band structures of two-dimensional materials
我们研究了二维材料能带结构中的层依赖性的起源。我们发现，在密度泛函理论（DFT）水平上的层依赖性，是量子限制和交换相关泛函的非线性的结果。我们用它来开发一个有效的计划进行DFT和GW计算的多层系统。我们表明，DFT和准粒子能带结构的多层系统可以从一个单一的计算单层的材料。我们测试这个方案的多层的MoS $_2$，石墨烯和磷烯。这种新的计划产生的结果与标准方法在一小部分的计算成本非常一致。这有助于克服在2D材料的多层上执行完全收敛GW计算的挑战，特别是在涉及非常严格的收敛参数的过渡金属二硫属化物的情况下。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Tunable bandgaps and symmetry breaking in magneto-mechanical metastructures inspired by multi-layer 2D materials
在这封信中，我们介绍了一个范例，以实现磁机械的元结构的启发，多层二维材料，如石墨烯双层。元结构旨在捕获其纳米级对应物的两个方面。一种是多层几何结构，它是通过堆叠六边形晶格片来实现的。另一个是弱层间力的景观，这是由位于相邻层上相应晶格位置的磁体对之间的相互作用模拟的。我们通过一个三层原型来说明这种模式的潜力。两个刚性的外晶格作为控制层，而薄的内层在与外晶格交换的磁力的约束作用下自由地经历弯曲运动，从而表现为弹性地基上的晶格。内层可以相对于其他层自由旋转，从而产生丰富的层间相互作用模式。我们的目标是确定如何通过改变层间的扭转角来调整动态响应。具体来说，我们通过实验证明，不同堆叠模式之间的切换对声子景观产生深远的影响，在不同频率范围内打开和关闭带隙。
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Graphite Under Compression: Shift of Layer Breathing and Shear Modes Frequencies with Interlayer Spacing
层状材料由于其特殊的性质在各种应用中具有巨大的潜力。确定层间相互作用（或等效的层间距在不同的扰动）是至关重要的。在这封信中，我们专注于一个最突出的层状材料，石墨，并从理论上量化其层间距和层呼吸和剪切模式，这是层间相互作用的措施的振动频率之间的关系。本文所用的确定层间相互作用的方法可以进一步应用于其他层状材料。
2017-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Towards a Classification of the Effects of Disorder on Materials Properties
许多'有趣的;相关电子材料的测量特性对外部扰动，特别是对被测样品中的缺陷表现出不寻常的灵敏度。有人认为，除了它的不便，这种敏感性可能表明潜在的有用的属性。这种敏感性的原因的部分分类。
2003-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic transport properties of few-layer graphene materials
自从发现石墨烯-一层碳原子排列在蜂窝晶格中-很明显，这确实是一个独特的材料系统，具有前所未有的物理特性组合。石墨烯是自然界中最薄的膜-只有一个原子厚-它是最强的材料，它是透明的，它是一个非常好的导体，室温电荷迁移率大于硅中发现的典型迁移率。当考虑到石墨烯是一个更大的家族中最薄的成员时，这种新材料系统所发挥的重要性就更加明显了：少层石墨烯材料。尽管石墨烯和它的少层之间共享一些物理性质，但最近的理论和实验进展表明，每种特定厚度的少层石墨烯都是具有独特物理性质的材料。
2011-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A new twisting phase transition in layered materials
扭曲二维层状材料表现出许多新颖而独特的现象，如绝缘和超导转变、超润滑性等。然而，扭曲对这些现象的影响仍然不清楚。一个关键的挑战是扭转和材料性能之间缺乏联系。在这里，扭曲诱导的莫尔图案与双层石墨烯的构型熵直接相关，基于该构型熵，揭示了层状材料中新的扭曲相变。最关键的是，发现扭转相变是尺寸依赖性的。AB堆积和扭曲相之间的相变的多样性可以提供对双电子学和扭曲学的理解。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Electronic Structure of Few-Layer Graphene: Probing the Evolution from a 2-Dimensional to a 3-Dimensional Material
在保留单层石墨烯的许多不寻常特征的同时，少层石墨烯（FLG）提供了丰富和灵活的电子结构，使这组材料对基础研究和应用都具有极大的兴趣。然而，进步的关键是了解这些材料的电子结构随着层数的增加而演变。在这份报告中，FLG的电子结构的演变，N = 1 - 8原子层，已被表征的光学电导率谱的测量。对于每个层厚度N，在红外范围内发现了独特的峰，其位置服从简单的比例关系。的意见解释了一个统一的区域折叠计划，产生的电子结构的所有FLG材料的块状石墨。
2009-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chern number and orbital magnetization in ribbons, polymers, and layered materials
轨道磁化的现代理论在非相互作用水平上解决了晶体材料：其中可观察的是几何被积函数的k空间积分。或者，磁化强度允许在r空间中的局部表示，即“密度”，其也可以处理非晶体和/或非均匀材料;陈氏数允许类似的密度。在这里，我们提供了制定带状，聚合物和层状材料，其中k空间和r空间积分进入两个可观的定义。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Facile Method for Precise Layer Number Identification of Two-Dimensional Materials through Optical Images
光学显微镜被认为是识别二维材料层数的有效方法。然而，由于光源、相机及其参数因实验室而异，因此不可能仅通过将给定的光学图像与标准条件下的标准或计算图像进行比较来识别层号。本文提出了一种图像重建方法，将由任意光源和摄像机采集的原始光学图像转换为指定光源和摄像机下的重建图像。图像重建后，各层数的色差值与特定条件下的计算值基本一致。通过比较重建图像与特定条件下计算的色差，对实验室和已发表的文献中的二维材料（包括MoS2、WS2和WSe2）的层数进行了模糊识别。这项研究使得光学显微镜成为一种精确的方法，用于识别已知基底上二维材料的层数。
2019-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tri- & Tetra-Hyperbolic Iso-frequncy Topologies Complete Classification of Bi-Anisotropic Materials
我们描述了新的拓扑相位的等频k-空间表面的双各向异性光学材料-三，四双曲材料，这是诱导引入手征。这完成了双各向异性材料的等频拓扑的分类，因为正如我们所示，所有的光学材料属于以下拓扑类之一：四，三，双，单或非双曲。我们发现，这些类之间的相变发生在高k-矢量的零群速度的k-空间方向。这种分类是基于由材料支持的高k极化激元（HKP）的集合。我们得到了描述这些集合的方程，并表征了HKP的纵向极化阻抗。
2019-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz Defect Detection in Multi-Layer Materials Using Echo Labeling
本文受声学房间几何估计启发，提出一种基于THz-TDS和欧氏距离矩阵的多层材料缺陷检测方法，可区分高阶反射并实现无伪影精确定位。
2025-02-07 cond-mat.mtrl-sci eess.SP
Substrate-free layer-number identification of two-dimensional materials: A case of Mo$_{0.5}$W$_{0.5}$S$_2$ alloy
具有相似性质的两种或更多种二维（2D）材料中的任何一种都可以合金化成新的层状材料，即2D合金。二维合金中的单个单层通过范德华相互作用保持在一起。多层合金的性能是其层数的函数。在这里，我们研究了Mo $_{0.5}$ W $_{0.5}$ S $_2$合金薄片的剪切（C）和层呼吸（LB）模式及其与合金薄片层数的联系。研究表明，二维合金的C模和LB模不存在无序效应，单原子链模型可以用来估计C模和LB模的频率。我们演示了如何使用C和LB模式频率来识别沉积在不同基底上的合金薄片的层数。该技术不依赖于二维材料的基底、化学计量比、单层厚度和复折射率，为二维材料的层数识别提供了一种鲁棒且无基底的方法。
2015-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous control of thermoelectric properties in p-type and n-type materials by electric double-layer gating : New design for thermoelectric device
报道了一种新型的热电器件设计，该器件可以通过双电层门控同时控制p型和n型材料的热电特性。这里，p型Cu 2 O和n型ZnO用作双电层电容器结构的正电极和负电极。当在两个电极之间施加栅极电压时，空穴和电子分别在Cu 2 O和ZnO表面积累。通过沿电极上的累积层施加热梯度来测量热电势。我们在这里证明，积累层作为热电器件的p-n对工作。
2015-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Material Development and Physical Properties of BiS2-Based Layered Compounds
在2012年，我们发现了Bi 4 O 4S 3和LaO 1-xFxBiS 2的超导电性，其晶体结构由BiS 2型导电层和阻挡层的交替堆叠组成。自发现以来，许多相关的超导体和功能材料被合成。此外，在最近的理论和实验研究中提出了非常规超导的可能性。此外，显着的局部结构和物理性能之间的相关性已被揭示在BiS 2为基础的系统。在这篇综述文章中，我们总结了过去六年中开发的BiS 2相关材料的材料开发（可能是所有化合物）和物理性能。在基于BiS 2的化合物中出现体超导电性的关键参数是母相（带绝缘体）的载流子掺杂、压力诱导的结构转变、面内化学压力和面内无序的抑制。我们系统地回顾了这些参数和设计新的超导体与BiS 2层的方法。此外，还对BiS 2基化合物作为热电材料的研究作了简要的综述。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Features in Energy Accumulation in Double Layer on the surface of Graphene Material
研究了量子尺寸碳结构--石墨烯作为超级电容器电极的应用。确定了由于狄拉克点附近石墨烯态密度的奇异性而引起的物体量子性质的能量和功率密度的基本极限，并考虑了部分抵消负面因素的技术解决方案。确定了纳米结构电极材料的最大可能比电容。
2015-12-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A novel method to determine the layer number of 2D TMD materials based on Optical Microscopy and Image Processing
提出一种结合光学显微镜、CIE Luv色差特征与随机森林分类器的二维TMD层数识别方法，仅需单样本训练即可高精度确定MoS2等材料层数。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical modulators with two-dimensional layered materials
光调制是光子学和光电子学中的基本操作。随着现有和新兴技术对紧凑、高效、快速和宽带光调制器的需求日益增加，高性能光调制解决方案变得不可或缺。最近认识到，二维分层材料可以调制具有优越性能的光，这促使了深入的研究和重大进展，为实际应用铺平了道路。在这篇综述中，我们涵盖了最先进的光调制器的基础上的二维层状材料，包括石墨烯，过渡金属二硫属化物和黑磷。我们讨论了最近的进展，采用混合结构，如二维异质结构，等离子体结构，硅/光纤集成结构。我们还将展望未来的前景，并讨论尚未开发的机制，如磁光和声光调制的潜力。
2016-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Critical Temperature Tc and Charging Energy Ec between B-B layers of Superconducting diboride materials MgB2 in 3D JJA model
二硼化物材料MB 2（M = Mg、Be、Pb等）本文在Kawabata-Shenoy-Bishop的三维约瑟夫森结阵列（JJA）模型的基础上，讨论了B-B层在二硼化物中的分布与Cu-O层在铜氧化物中的分布的相似性。我们提出了一种可能的超导材料与MgB 2型结构，表现出更高的临界温度Tc超过39 K的MgB 2。我们指出了间隙离子原子的作用（例如，MgB 2中的Mg）作为B-B层之间的电容器，这降低了JJA中的充电耦合能量。
2001-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Viscoelastic fractures in stratified composite materials: "lenticular trumpet"
我们考虑断裂在一个分层的复合材料与固体层分离的薄片极软物质。与软层相关的粘弹性效应考虑通过最简单的模型弱交联聚合物。我们发现，某些小裂纹沿层采取一个新的“喇叭”形状与以前已知的形状完全不同。
2002-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Potential of MXene Materials as a Component in the Catalyst Layer for the Oxygen Evolution Reaction
MXenes是一类2D/层状材料，其具有高导电性、亲水性、具有大的电化学表面积并且易于加工成用于能量应用的电极。自从十多年前发现MXene以来，这些材料主要用于制备电池和超级电容器的电极。然而，由于它们的上述性质，MXene可以潜在地用作析氧反应（OER）的催化剂层中的组分。这篇评论文章将讨论由各种过渡金属氧化物（TMO）和MXene组成的混合催化剂领域的一些最新文献。我们还将讨论目前的缺点和未来的前景，在这个新的研究领域。
2022-12-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Layer breathing Raman mode in two-dimensional van der Waals material $\mathrm{Cr_2Ge_2Te_6}$
本研究利用拉曼光谱观测少层铁磁半导体$\mathrm{Cr_2Ge_2Te_6}$的层呼吸模式，结合群论分析与线性链模型拟合，定量提取层间力常数以表征其层间范德华耦合强度。
2025-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Material phase classification by means of Support Vector Machines
从随机异质材料获得的图像的像素分类是在作为随机重建的表征过程期间计算其物理性质（如有效传输系数（ETC））的相关步骤。一个坏的分类将影响计算的属性;然而，关于这一主题的文献主要讨论了关联函数或属性公式，很少或根本没有注意到分类;作者提到使用阈值或在少数情况下使用大津方法。本文提出了一种基于支持向量机（SVM）的分类方法，并与大津的方法进行了比较，基于准确性和精度。用于SVM训练的数据是更好分类的关键，这些数据是灰度值，像素梯度的大小和方向。例如，在案例研究中，像素的分类准确率为77.6%的支持向量机方法和40.9%的大津的方法。最后，讨论了对关联函数的影响，以显示该建议的好处。
2017-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Properties of layer-by-layer vector stochastic models of force fluctuations in granular materials
我们试图描述的应力分布的颗粒填料，使用基于格子的逐层随机模型，满足约束的力和扭矩平衡和非拉伸力在每个站点。在逐层方法中的固有不对称性似乎导致不对称的力分布，这与实验和一般的对称性考虑都不一致。垂直力分量的概率分布是稳健的，并且与标量q模型的预测一致，而水平力分量的分布是定性不同的，并且取决于实施的细节。
1998-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological classification and diagnosis in magnetically ordered electronic materials
我们发现，组合物的时间反演和空间对称性，也被称为磁空间群对称性，保护拓扑不变量以及表面状态，是不同于所有先前的拓扑状态。我们得到，通过明确和详尽的建设，拓扑分类的电子带绝缘体，磁有序的1421个磁空间群在三维空间中的每一个。我们还计算了每个非平凡类的基于对称性的指标，并通过这样做，建立了从对称表示到拓扑不变量的完整映射。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational Effects in X-ray Absorption Spectra of 2D Layered Materials
以石墨中的C $K$ -边和六方BN中的B $K$ -边为例，讨论了振动耦合和晶格畸变对二维层状材料中X射线吸收近边结构（XANES）的影响.通过求解多体微扰理论中的Bethe-Salpeter方程得到了理论XANES谱，其中包括了通过核-空穴和激发电子的关联运动产生的激子效应，我们表明，考虑零点运动对于解释和理解两种材料中测量的X射线吸收精细结构，特别是描述$σ^*$峰结构是很重要的.
2019-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Charge density wave surface reconstruction in a van der Waals layered material
本研究通过密度泛函理论计算证明，范德华层状材料1T-TaS2中的电荷密度波序可通过层间耦合引发表面重构，使其从Mott绝缘体转变为能带绝缘体，解释了此前未解的表面现象。
2023-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spintronic superconductor in a bulk layered material with natural spin-valve structure
多层材料提供了实现各种功能特性的迷人平台，可能导致未来由外部场控制的电子设备。特别是，与导电层耦合的层状磁体最近已被广泛研究，可能通过自旋结构控制其输运性质。在狄拉克费米子和拓扑/轴子材料中，已经报道了用反铁磁（AFM）层（所谓的自然自旋阀结构）成功控制材料中的量子输运性质。然而，磁性和超导层交替堆叠的大块晶体直到现在还没有实现，并且在其中寻找功能特性是材料科学中一个有趣但尚未探索的领域。在这里，我们发现超导性提供了这样一个理想的平台，在EuSn 2As 2与磁性Eu层和超导Sn-As层的范德华堆叠，并提出了第一次演示的自然自旋阀效应的超导电流。在超导转变温度（Tc）以下，电阻率在面内方向上变为零。相反，它，令人惊讶的是，保持有限下降到最低温度的面外方向，主要是由于结构的内禀磁性约瑟夫森结在EuSn 2 As 2。观察到的Eu层（或自然自旋阀）的磁序是非常软的，允许一个容易控制的面外到面内比从1到无穷大的弱外部磁场。具有磁性超导层的多功能材料的概念将为开发具有磁性可控超导性的新型自旋电子器件开辟一条新的途径。
2020-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
One-dimensional electron gas in strained lateral heterostructures of single layer materials
电子气沿着其中一个空间方向的限制为沿着许多实际电子应用的侧面研究量子输运的基本原理开辟了一条途径，高电子迁移率晶体管就是一个突出的例子。具有不同电子极化的两种材料的异质结可用于导电通道的工程设计。将这个概念扩展到单层材料导致一维电子气（1DEG）。MoS 2/WS 2横向异质结构被用作实现1DEG的原型。电子极化的不连续性是通过应变的异质结，利用在MoS 2和WS 2之间的压电耦合的差异。提出了一个完整的理论，描述了二维材料的横向异质结中的诱导电场分布，并通过第一性原理计算进行了验证。
2017-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Improving the efficiency of organic light emitting diodes by use of a diluted light-emitting layer
在有机发光二极管的空穴传输层和电子传输层之间使用由惰性稀释材料和发光材料组成的薄混合层导致外量子效率的增加。效率的提高高度依赖于稀释发光层的厚度和驱动电流。在低电流密度下看到的显着改善被解释在混合层的有效空穴限制，而在较高的电流密度下的效率适度降低可能是由于在空穴传输层/惰性稀释剂材料界面处的发光猝灭。用三种不同的惰性稀释剂材料证明了这种现象。对于40 μ m和60 μ m之间的稀释发光层厚度，发现约40%的最大外量子效率提高。
2011-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Excitons in two-dimensional atomic layer materials from time-dependent density functional theory
将含时密度泛函理论（TDDFT）应用于二维原子层材料吸收光谱的计算。通过多体微扰理论（MBPT）的计算，我们发现双层六方氮化硼（h-BN）的第一亮激子态的性质依赖于层的堆积类型，即，AA $'$堆叠中的电子和空穴存在于同一层中（层内激子），而A $'$ B堆叠表现出层间激子。我们表明，TDDFT方法与元广义梯度近似的交换相关（XC）的潜力，和Bootstrap XC内核可以捕获的吸收峰，对应于这些激子没有计算繁重的GW和Bethe-Salpeter方程计算。我们还表明，TDDFT方法提供了单层过渡金属二硫属化物，MoS $_2$和MoSe $_2$的吸收光谱。这项研究证实了TDDFT方法的有效性的第一次调查的复杂的二维原子层材料的光学性质的MBPT计算不能很容易地应用。
2020-01-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Raman Forbidden Layer-Breathing Modes in Layered Semiconductor Materials Activated by Phonon and Optical Cavity Effects
本文报道层状半导体中拉曼禁阻层呼吸模式，提出空间干涉模型，揭示光学腔与声子腔通过一维周期电子态介导实现空间相干光子-声子耦合，并阐明强度对层数、波长和折射率失配的依赖。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Materials design of dynamically stable $d^9$ layered nickelates
出于最近发现的超导性的Sr掺杂的层状镍酸盐NdNiO $_2$，我们进行了系统的计算材料设计的层状镍酸盐是动态稳定的，其电子结构更好地模仿高- $T_c$铜酸盐的电子结构比NdNiO $_2$。虽然镍$3d$轨道是自掺杂的$d^9$配置在NdNiO $_2$和Nd层的状态形成费米口袋，我们发现超过10个有前途的化合物的自掺杂几乎或甚至完全抑制。我们推导出这些材料的有效单带模型，并发现它们处于强关联状态。我们还研究了高$T_c$铜酸盐的钯酸盐类似物的可能性。一旦合成，这些镍酸盐和钯酸盐将为研究Zaanen-Sawatzky-Allen分类的Mott-Hubbard制度中的超导性提供坚实的基础。
2020-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Deep material network with cohesive layers: Multi-stage training and interfacial failure analysis
Livermore Software Technology, an ANSYS company（利弗莫尔软件技术公司（ANSYS旗下公司））
多尺度材料建模和设计中的一个基本问题是考虑界面处的牵引分离行为。通过在深层材料网络（DMN）中添加内聚层，提出了一种新的数据驱动的材料模型，该模型能够准确、高效地预测具有界面效应的非均匀材料的多尺度响应。在新调用的内聚构建块中，拟合参数具有与内聚层的长度尺度和取向相关的物理意义。结果表明，丰富的材料网络可以有效地优化，通过多阶段的训练策略，与训练数据生成的线弹性直接数值模拟（DNS）。通过单向纤维增强复合材料的脱粘分析证明了该方法对未知材料和加载空间的外推能力，其中界面行为由不可逆软化混合模式内聚法控制。它的预测精度验证对非线性路径依赖DNS的结果，并减少计算时间是特别显着的。
2020-02-17 cond-mat.mtrl-sci cs.CE cs.LG
Optical microscope based universal parameter for identifying layer number in two-dimensional materials
光学对比度是识别二维材料层数最常用的初步方法，但很少用作验证技术。我们解释了成像系统之间的光学对比度的变化的原因。我们介绍了一种通用的方法来量化层的数量使用RGB（红-绿-蓝）和RAW光学图像。对于RGB图像，从具有变化的灯功率的光学图像提取2D薄片（MoS 2、WSe 2、石墨烯）强度相对于衬底强度的斜率。强度斜率标识层号并且与系统无关。对于RAW图像，强度斜率和强度比完全独立于系统和强度。强度斜率（对于RGB）和强度比率（对于RAW）因此是用于识别层号的通用参数。一个基于菲涅尔反射率的光学模型提供了一个很好的匹配实验。此外，我们已经创建了一个基于MATLAB的图形用户界面，可以快速识别层号。该技术有望加速异质结构的制备，并满足对通用光学对比度方法的长期需求。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
