High flexoelectric constants in Janus transition-metal dichalcogenides
由于其机械刚度和柔性的组合，二维（2D）材料作为潜在的机电材料受到了极大的关注。挠曲电性是应变梯度和极化之间的机电耦合。与仅存在于非中心对称材料中的压电性不同，挠曲电理论上存在于所有介电材料中。然而，大多数关于2D材料的机电能量转换潜力的工作都集中在它们的压电行为和特性上，而不是挠曲电行为和特性。在目前的工作中，我们表明，存在于单层Janus过渡金属二硫属化物（TMDC）的固有结构不对称性，使显着的挠曲电性能。我们使用最近开发的电荷偶极模型与经典的分子动力学模拟耦合报告这些挠曲电性能。通过采用一个规定的弯曲变形，我们直接计算的挠曲电常数，同时消除了压电的贡献的极化。我们发现，Janus TMDC的挠曲电响应是正相关的，其初始程度的不对称性，这有助于更强的$σ-σ$相互作用的初始程度的不对称上升。此外，由于$π-σ$耦合，Janus TMDC中跨原子的高电荷转移导致更大的电场。发现这些增强的$σ-σ$和$π-σ$相互作用导致Janus TMDC的挠曲电系数比传统TMDC例如MoS $_{2}$高几倍，其挠曲电常数已经比石墨烯大十倍。
2022-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Ferroelastic Topological Insulators in Single-Layer Janus Transition Metal Dichalcogenides MSSe (M=Mo, W)
二维拓扑绝缘体和具有铁弹特性的二维材料是一种非常有趣的材料，在实验和理论上都有很多研究报道。在这里，我们提出了这两个功能的组合-一个二维铁弹拓扑绝缘体，同时具有铁弹和量子自旋霍尔特性。利用第一性原理计算，我们证明了Janus单层MSSe（M=Mo，W）稳定的二维晶体，显示长期寻求的铁弹拓扑绝缘体属性。该材料具有低开关势垒和强铁弹信号的特点，有利于非易失性存储器件的应用。此外，它们的拓扑相位具有相当大的非平凡带隙，这支持量子自旋霍尔效应。单层MSSe中优异的铁弹和量子自旋霍尔相的独特共存为实现多用途和可控器件提供了非凡的平台。
2018-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Electronic origin of stability of 2D 1H-phase Janus transition metal dichalcogenides and beyond
本文揭示1H相Janus过渡金属二硫属化物稳定性对过渡金属族的依赖及其电子起源，提出电子补偿策略，并据此预测出具有本征铁磁谷性质的稳定二维Janus过渡金属卤化物。
2025-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Rational Design Heterobilayers Photocatalysts for Efficient Water Splitting Based on 2D Transition-Metal Dichalcogenide and Their Janus
本研究通过DFT计算筛选20种Janus TMDC异质双层，设计直接Z型光催化剂，利用固有偶极与界面电场协同，优化载流子迁移率，实现高效水分解。
2025-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Flexoelectric Polarization in Wrinkled Janus Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）
本文通过DFT和连续介质模型研究褶皱Janus MoSSe/MoSeS单层，发现面外极化随投影纵横比线性变化，并建立无需高阶参数的几何模型，为柔性纳米电子学提供设计规则。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Very large Dzyaloshinskii-Moriya interaction in two-dimensional Janus manganese dichalcogenides and its application to realize skyrmion states
Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）只存在于非中心对称系统中，是形成奇异手征磁态的主要原因。在大多数二维（2D）磁性材料中，由于其固有的反转对称性，因此不存在磁性。在这里，使用第一性原理计算，我们证明了显着的双金属氧化物锰的Janus单层MnXY中，在Mn的相对侧的X和Y之间的差异打破了反转对称性，可以得到一系列的Janus单层。特别是，MnSeTe和MnSTe的磁共振振幅与最先进的铁磁体/重金属（FM/HM）异质结构的磁共振振幅相当。另外，通过蒙特卡罗模拟，我们发现在低温下，外加磁场可以使MnSeTe和MnSTe单层膜的基态从具有蠕虫状磁畴的铁磁态转变为skyrmion态.随着温度的升高，Skyrmion态开始在50 K以上波动，然后在更高的温度下演变为完全无序的结构。目前的研究结果铺平了道路，新的设备概念，利用专门设计的2D铁磁材料的手性磁结构。
2020-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Janus Monolayers of Magnetic Transition Metal Dichalcogenides as an All-in-One Platform for Spin-Orbit Torque
我们从理论上预测，钒基Janus dichalcogenide单层构成一个理想的平台，自旋轨道扭矩存储器。利用第一性原理计算，我们证明了磁交换和磁各向异性能量更高的较重的硫族元素原子，而在Janus形式的反转对称性破缺导致出现Rashba的自旋轨道耦合。的自旋-轨道扭矩效率进行了评估，使用优化的量子传输方法，并发现是可比的重金属。磁性和自旋-轨道耦合在这种材料中的共存与可调费米能级开辟了新的可能性，监测磁化动态的角度来看，非易失性磁性随机存取存储器。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of Janus transition metal dichalcogenide nanotubes: An ab intio study
从第一性原理出发，研究了Janus过渡金属二硫属化物（TMD）纳米管的机电响应。特别是，考虑到扶手椅和锯齿形变体的27个选择Janus TMD纳米管，我们确定带隙和电荷载流子的有效质量的变化时，轴向和扭转变形，使用密度泛函理论（DFT）。我们观察到，金属纳米管保持不受影响，而在半导体纳米管的带隙线性和二次轴向和剪切应变，分别减少，导致半导体-金属过渡。此外，我们还发现随着应变的增加，空穴和电子的有效质量分别不断减小和增加，从而导致n型-p型半导体的转变.我们表明，这种行为是轨道的再杂化的结果，而不是原子之间的电荷转移。总的来说，机械变形形成了一个强大的工具，用于定制半导体Janus TMD纳米管的电子响应。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Multifunctional Two-dimensional van der Waals Janus Magnet Cr-based Dichalcogenide Halides
二维范德华Janus材料及其异质结构为设计迷人的功能提供了肥沃的平台。本文通过对Cr基二硫族卤化物CrYX（Y=S，Se，Te; X=Cl，Br，I）的van der Waals Janus单层结构的第一性原理研究，发现CrSX（X= Cl，Br，I）是一种理想的具有面外磁化的高TC铁磁半导体材料。令人兴奋的是，由于配体S2-阴离子上的大磁矩，通过磁邻近效应，可以分别在CrSBr/Bi 2Se 3/CrSBr和MoTe 2/CrSBr中实现大带隙量子反常霍尔效应和相当大的谷分裂.此外，我们还发现，在外加磁场下，大的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用会导致CrTeX（X=Cl，Br，I）中的skyrmion态。我们的工作揭示了二维Janus磁体铬基二硫族卤化物在拓扑电子和谷电子器件中具有吸引人的多功能性。
2022-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Elastic properties of Janus transition metal dichalcogenide nanotubes from first principles
采用第一性原理Kohn-Sham密度泛函理论计算了Janus过渡金属二硫属化物（TMD）纳米管的弹性性质。具体而言，我们进行电子结构模拟，利用循环和螺旋对称性的系统中计算的杨氏模量，泊松比，和扭转模量为27选择扶手椅和锯齿形Janus TMD纳米管在其平衡直径。我们发现，在模量值的以下趋势：MSSe > MSTe > MSeTe，而它们的各向异性相对于扶手椅和锯齿形配置有以下顺序：MSTe > MSeTe > MSSe。通过使用各向同性弹性连续体模型从扭转模量计算剪切模量，并将其与从各向同性关系预测的值进行比较，确认不同组之间的各向异性及其排序。我们还开发了一个模型的Janus TMD纳米管的杨氏模量和扭转模量的线性回归的基础上。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Colossal switchable photocurrents in topological Janus transition metal dichalcogenides
非线性光学特性，如体光伏效应，具有巨大的潜力，在能量收集，光电探测，整流等，以实现高效的光电流转换，具有强的光响应性的材料是非常可取的。在这项工作中，我们预测，单层Janus过渡金属二硫属化物（JTMDs）在1T'相具有巨大的非线性光电导，由于其拓扑带混合，强烈的反转对称性破缺，和小的电子带隙。1T'JTMD具有10 meV量级的反向带隙，并且对太赫兹（THz）范围内的光异常响应。通过第一性原理计算，我们发现1T' JTMDs具有与$2300 ~\rm nm \cdot μA / V^2$相当的漂移电流电导率，相当于$2800 ~\rm mA/W$的光响应率. 1T'JTMD的循环电流（CC）电导率与$10^4~ \rm nm \cdot μA / V^2$一样大。这些显著的光响应表明，1T'JTMD可以作为有效的光探测器在太赫兹范围内。我们还发现，外部刺激，如面内应变和面外电场可以诱导拓扑相变在1T' JTMDs和SC可以突然翻转它们的方向。非线性光电流的突变可以用来表征拓扑转变，在二维光力学和非线性光电子学中有潜在的应用。
2021-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectrum of Janus transition metal dichalcogenide monolayers WSSe and MoSSe
Janus过渡金属二硫属化物（TMDs）失去了普通TMDs的水平镜像对称性，导致出现额外的特征，例如天然压电性、Rashba效应和增强的催化活性。虽然拉曼光谱是一种必不可少的非破坏性的，相位和成分敏感的工具，以监测材料的合成，Janus单层的拉曼光谱的全面研究仍然缺失。在这里，我们讨论的拉曼光谱的WSSe和MoSSe在室温和低温下测量，近共振和关闭。通过结合偏振分辨拉曼数据与声子色散的计算和使用对称性的考虑，我们确定了四个一阶拉曼模式和高阶双声子模式。此外，我们观察到缺陷激活的声子过程，这提供了一条通往定量评估的缺陷浓度，因此，合成的材料的晶体质量的路线。我们的工作为Janus TMD单分子膜的材料合成、研究和应用奠定了坚实的基础。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Topology and Berry Curvature Dipole in Transition Metal Dichalcogenide Janus Monolayers
本文通过第一性原理与紧束缚计算研究 WTe₂ 衍生 Janus 单层，揭示其拓扑平庸却具有巨大 Berry 曲率偶极矩，并用低能有质量 Dirac 模型解释其非线性霍尔效应潜力。
2023-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen storage in pristine and Janus transition-metal dichalcogenide monolayers: electronic origins, coverage effects, and finite-temperature stability
Federal University of Goiás, Institute of Physics（戈亚斯联邦大学物理研究所）
本研究通过DFT和AIMD模拟揭示了Janus过渡金属二硫化物单层中氢气吸附的电子起源、覆盖效应及热稳定性，发现Ni和Pd基系统在氢气存储中表现最优。
2026-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Shift current in 2D Janus Transition-Metal Dichalcogenides: the role of excitons
研究揭示了Janus过渡金属二硫化物中激子对位移电流增强的作用，为光伏器件发展提供新思路。
2025-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles design of 2 dimensional Nickel dichalcogenide Janus materials NiXY (X,Y=S,Se,Te)
在这项工作中，我们提出了新的二维（2D）Janus镍二硫属化物材料，并探讨其可行性，稳定性和评估其电子和光学性质的从头计算。基于NiS 2、NiSe 2和NiTe 2的2 H六方多型体，提出了三种独特的Janus材料，即NiSSe、NiSTe和NiSeTe。密度泛函理论（DFT）计算表明，在三种NiXY Janus二维材料中，NiSSe具有最好的能量和动力学稳定性. GGA PBE计算表明NiSSe具有半金属能带结构，其中Ni-Se相互作用在费米能附近的能带分布中具有主导作用。电子局域化函数（ELF）和总电位图显示出可区分的不对称性的价电子的本地化和分布之间的S和Se原子在2D NiSSe。在硫族元素周围的ELF中存在大量类似电子气的特征也表明它们在导电性质中的重要性。用随机相位近似（RPA）计算的光学性质表明2D NiSSe具有宽光谱的光学响应，其显著的峰位于光谱的红外、可见和紫外范围中的每一个。
2021-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of Zeeman and Rashba effects in transition metal dichalcogenide nanotubes and their Janus variants: An ab initio study
该研究通过含自旋-轨道耦合的第一性原理DFT模拟，揭示轴向与扭转变形对TMD及Janus纳米管Zeeman、Rashba劈裂的调控规律。
2023-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Intrinsic characteristic radius drives phonon anomalies in Janus transition metal dichalcogenide nanotubes
School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University（上海大学机电工程与自动化学院）；Shanghai Key Laboratory of Mechanics in Energy Engineering, Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Shanghai Frontier Science Center of Mechanoinformatics, School of Mechanics and Engineering Science, Shanghai University（上海大学力学与工程科学学院）
研究揭示Janus单层卷曲形成纳米管时，本征弯曲半径对声子频率的影响，发现声子频率在特征半径处达到峰值，揭示了本征与外在曲率的独特耦合机制。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Janus Si dichalcogenides: A first-principles study
强结构不对称性在二维（2D）材料中被积极探索，因为它可以产生许多有趣的物理性质。受最近单层$\mathrm{Si_2Te_2}$合成的启发，我们探索了一类二维材料，称为Janus Si二硫属元素（JSD），其与Janus过渡金属二硫属元素平行，并表现出更强的反转不对称性。使用第一性原理计算，我们证明了这些材料的优异的稳定性。我们发现，它们强烈的结构不对称性导致显着的内禀极性场，相当大的自旋分裂，由于自旋轨道耦合，和大的压电响应。自旋劈裂涉及面外分量，这超出了线性Rashba模型。压电张量在面内$d_{11}$系数和面外$d_{31}$系数中均具有较大的值，使得单层JSD在现有的2D压电体中与众不同。此外，我们发现有趣的应变诱导相变在这些材料。特别地，在导带中存在多个谷，它们竞争导带最小值，这将导致应变下光学和输运性质的显著变化。我们的工作揭示了一个新的家庭的硅基二维材料，这可能会发现有前途的应用在自旋电子和压电器件。
2022-09-12 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
Twistronics of Janus transition metal dichalcogenide bilayers
二维材料的扭曲多层膜是研究物质量子相，特别是强关联电子的重要平台。由层间相对扭曲引入的莫尔图案产生长波长的有效电势，导致电子局域化。然而，与丰富的2D材料相反，迄今为止很少有扭曲异质结构被研究。在这里，我们发展了第一原理连续介质理论来研究扭曲Janus过渡金属二硫属化物（TMD）同质和异质双层膜的莫尔条纹引入的电子带。该模型包括晶格弛豫，堆叠相关的有效质量，和Rashba自旋轨道耦合。然后，我们进行了高通量的生成和表征DFT提取的连续模型的材料和堆叠的一百多种可能的组合。我们的模型预测，莫尔物理和涌现对称性取决于化学成分，垂直层方向，和扭曲角，使迷你带波函数可以形成三角形，蜂窝状，和Kagome网络。这些系统特有的Rashba自旋轨道效应可以在小角度处支配莫尔带宽。我们的工作使详细调查的Janus扭曲异质结构，允许发现和控制新的电子现象。
2022-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Raman Digital Twin of Monolayer Janus Transition Metal Dichalcogenides
本文提出了一种用于单层Janus过渡金属二硫化物的拉曼数字孪生库，通过理论计算预测其独特的拉曼指纹，以辅助实验研究和材料开发。
2025-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrocatalytic Performance of 2D Monolayer WSeTe Janus Transition Metal Dichalcogenide for Highly Efficient H2 Evolution Reaction
本研究提出二维单层WSeTe Janus TMD作为高效H2析出反应电催化剂，通过DFT计算发现其具有极低能垒，且H2生成更倾向通过Volmer-Tafel机制进行。
2023-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Unusual charge density wave introduced by Janus structure in monolayer vanadium dichalcogenides
该研究通过 VTe2 表面硒化制备单层 Janus VTeSe，利用扫描隧道显微镜和理论计算发现具有三重旋转对称性破缺的异常 √13×√13 CDW 态，其源于电荷调制而非传统电子—声子耦合。
2024-06-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Enhanced Reactivity in Janus Transition Metal Dichalcogenide Quantum Dots: Charge-Density Asymmetry and Hydrodesulfurization Potential
本研究利用第一性原理计算分析了Janus过渡金属二硫族化物量子点的电子与结构性质，发现氧化诱导的曲率与电荷局域化显著增强了其加氢脱硫催化潜力，且大尺寸和β型量子点具有更优的稳定性。
2025-04-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Efficient Electrocatalytic H2 Evolution Mediated by 2D Janus MoSSe Transition Metal Dichalcogenide
最近，具有非对称电子结构的2D JTMD引起了现代科学技术的浓厚研究兴趣。采用基于第一性原理的周期性杂化色散校正密度泛函理论（DFT-D）方法，研究了具有析氢反应（HER）电催化活性的二维单层MoSSe JTMD的平衡结构、几何构型和电子性质.我们已经进行了非周期性量子力学DFT计算，以找出2D Janus MoSSe材料暴露表面上最有利的HER途径，即，在Mo边缘和S边缘或Se边缘上。为了探索电催化HER机制、反应途径和势垒，我们考虑了团簇模型系统Mo 10 S12 Se 9来说明2D单层MoSSe材料的Mo-边缘和S-或Se-边缘。本研究表明，Volmer-Heyrovsky反应机制是在Se封端的Mo-边缘析出H2的有利反应途径。结果发现，在Heyrovsky反应过程中，在Se-封端的Mo-边缘的自由能垒的变化是约3.93-7.10千卡·摩尔-1（在气相和溶剂相中），表明一个特殊的电催化剂HER具有最低的活化势垒。该研究表明，在2D Janus MoSSe材料的情况下，由于在H-迁移反应步骤的HOMO和LUMO过渡态TS 1中出现的氢的s轨道和Mo原子的d轨道的重叠，Tafel斜率（m）较低。HER限速步骤中原子轨道的更好稳定，即，氢迁移TS 1反应步骤（在溶剂相中）是降低反应势垒的关键，因此总体催化表明对于H2析出具有更好的电催化性能。
2022-08-16 cond-mat.mtrl-sci
The Defects Genome of 2D Janus Transition Metal Dichalcogenides
本研究结合HRSTEM、DFT与光谱测量，明确二维Janus TMDs中常见稳定点缺陷的结构、形成能及对光学特性的影响，提出缺陷基因组作为材料质量与器件性能评估的重要指南。
2024-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Lifetime of Excitons in Janus Monolayer MoSSe Prepared from Exfoliated MoSe_2
Janus单层过渡金属二硫属化物，其中两个硫属元素层中的一个被不同种类的硫属元素原子取代，将二维材料的性质推向了新的领域。然而，人们对这种新材料种类知之甚少，主要是由于具有挑战性的合成。在这项工作中，我们提出了一种方法来制备高品质的Janus MoSSe单分子膜的剥离MoSe 2热硫化。有了这个，我们的目标是为更奇特的Janus单层铺平道路，这是迄今为止实验所达不到的。合成的MoSSe的特点是勤奋的室温和低温拉曼和光致发光光谱，原子力显微镜与拉曼映射，和时间相关的单光子计数。后者提供了新的信息激子的寿命在Janus MoSSe单分子膜。此外，我们报告了一个增强的trion形成在低温下和一个相对较高的激子跃迁能，这是指示较少的缺陷状态和应变，因此样品质量高。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Optically induced spin Hall current in monolayer Janus NbSSe: A first-principles study
该研究通过第一性原理计算揭示金属性 Janus NbSSe 的 Ising/Rashba 自旋轨道耦合特性，并证明线偏振光可选择性激发不同自旋分量的自旋霍尔电流。
2025-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional spin-orbit torque in transition metal dichalcogenide/ferromagnet bilayers from first-principles calculations
基于最近在\ch{WTe2} /坡莫合金双层膜系统中观察到的非常规类面外阻尼力矩，我们采用第一性原理和线性响应理论计算了二维过渡金属二硫属化物（TMD）-铁磁体异质结构中产生的自旋轨道力矩.我们的\ch{WTe2} /Co和\ch{MoTe2} /Co异质结中的自旋轨道转矩的数值计算显示了传统的和新颖的阻尼类torkances（转矩每电场）具有可比的幅度，周围$100~\hbar/2e~(\rm Ω\cdot cm)^{-1}$，电场施加垂直于TMD层的镜面。为了进一步了解阻尼扭矩的来源，我们计算了TMD和Co层之间的自旋电流通量，并发现两个量之间的良好协议。这表明，传统的阻尼类自旋-轨道扭矩的图片，其中扭矩的结果从自旋霍尔效应加上自旋转移扭矩，主要适用于TMD/Co双层系统。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Coupling Effect in van der Waals Heterostructures of Transition Metal Dichalcogenides
由二维过渡金属二硫属化合物（TMDC）形成的范德华（vdW）异质双层膜为各种电子和光学性质创造了一个有前途的平台。从头算能带结果表明，在TMDCs vdW异质双分子层中引入Janus WSSe单层可以改变第二类能带的能带偏移，而不需要外加电场.在对称性分析的基础上，确定了TMDCs vdW异质双层膜允许的层间跳跃通道，并建立了一个四能级kp模型来计算层间跳跃。结果表明，层间电极化的强度具有不同的能带偏移，可以调节层间耦合强度。此外，还阐明了不同层间跳跃强度的TMDCs vdW异质层中层间谷激子形成机制的差异。
2020-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Dispersion Relation and Out-of-Plane Second Harmonic Generation in MoSSe and WSSe Janus Monolayers
本文研究了MoSSe和WSSe Janus单层膜的二次和三次谐波产生，利用偏振分辨光谱测绘了完整二阶磁化率张量及非线性色散，为下一代片上多功能光子器件奠定基础。
2023-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Orbital torques and orbital pumping in two-dimensional rare-earth dichalcogenides
本文通过第一性原理计算研究EuSP、EuSSe和EuSCl三种铁磁Janus单层，发现其自旋-轨道力矩主要源于Eu f电子的巨大电流诱导轨道响应，并可实现非平凡极化方向的面内轨道泵浦。
2025-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulation of Polarization and Metallicity in Janus Sliding Ferroelectrics
Indian Institute of Science（印度科学学院）
研究通过密度泛函理论分析了基于过渡金属二硫化物的Janus滑动铁电双层，发现其内在电场可调节层间极化和电子带结构，从而提高极化并减少带隙，为设计低带隙铁电体和潜在铁电金属提供新路径。
2025-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Interface Symmetry and Electrostatic Stabilization of Strain-Resilient Janus Heterobilayers for Flexible Piezotronics
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）
本文通过第一性原理计算，研究了MoSSe/WSSe异质双层膜在不同堆叠构型下的应变容限和压电性能，发现界面化学作用可有效抑制应变诱导的带隙转变，且剪切压电系数强烈依赖于界面对称性并可通过应变调控。
2026-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Strong Rashba-Edelstein Effect-Induced Spin-Orbit Torques in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Bilayers
二维材料的电子和光电性质已经在石墨烯和层状过渡金属二硫属化物（TMD）中被广泛探索。这些二维材料中的自旋电子学可以为未来的电子学提供新的机会，例如，有效地产生自旋电流，这应该能够有效地操纵磁性元件。到目前为止，在二维材料附近的磁性层上的电荷电流感生的自旋电流和自旋轨道矩（SOTs）的定量测定仍然缺乏。本文报道了在单层TMD（MoS $_2$或WSe $_2$）/CoFeB双层复合膜中，电流诱导自旋积累通过Rashba-Edelstein效应产生的大的SOT。对应于SOT的有效自旋电导率几乎与温度无关。我们的研究结果表明，在化学气相沉积生长的大规模单层TMD的电荷-自旋转换可能会导致高的能量效率的磁化反转和方便的设备集成为未来的自旋电子学的基础上的二维材料。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain tuned electronic structures and power factor in Janus Transition Metal Dichalchogenide monolayers
利用应变工程技术对过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜的物理性质进行调控的研究最为广泛，最近又合成了Janus TMD单分子膜MoSSe。本文采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法，系统地研究了Janus TMD MXY（M = Mo或W，X/Y = S，Se或Te）单分子膜的电子结构和输运性质与双轴应变的关系.研究发现，SOC对p型MoSSe、WSSe、n型WSTe、p型MoSeTe和WSeTe的功率因数有显著的不利影响，而对n型MoSSe、MoSTe、p型WSTe和n型MoSeTe的功率因数的影响可以忽略不计。这些可以通过考虑SOC对其价带和导带的影响来理解。当应变由压应变变为拉应变时，六种单层膜的能带隙都是先增大后减小。研究发现，应变可以通过改变价带极值（VBE）或导带极值（CBE）的数目和相对位置来调节价带和导带的带会聚强度，从而对它们的电子输运性质产生重要影响。通过施加适当的压应变或拉应变，可以通过应变诱导带收敛来提高n型或p型Seebeck系数，从而提高功率因数。本文的工作进一步丰富了新型TMD单分子膜的电子结构和输运性质与应变关系的研究，并激发了进一步的实验工作。
2018-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Identification of exciton complexes in a charge-tuneable Janus WSeS monolayer
Janus过渡金属二硫属化物单层是完全人造的材料，其中硫属元素原子的一个平面被不同类型的硫属元素原子取代。理论预测了一个内置的平面外电场，产生长寿命的偶极激子，同时在均匀的电势景观中保持直接带隙光学跃迁。先前的Janus研究具有宽的光致发光（>15 meV）光谱，混淆了它们的激子起源。在这里，我们确定了中性，带负电荷的谷间和谷内激子转换在Janus WSeS单层$\sim 6$毫微电子伏的光学线宽。我们结合了最近开发的合成技术，Janus单层垂直异质结构的整合，允许掺杂控制。此外，磁光测量表明，单层WSeS在K点处具有直接带隙。这项工作为纳米级传感等应用提供了基础，纳米级传感依赖于解决激子能量转移，光伏能量收集需要有效地创建长寿命激子并集成到垂直异质结构中。
2022-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring spin waves in 2D transition metal phosphorus trichalcogenides via atomic-layer substitution
通过原子层取代调控二维过渡金属磷化物三价硫化物的自旋波特性，增强磁各向异性和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，为磁子应用提供新方向。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit-proximitized ferromagnetic metal by monolayer transition metal dichalcogenide: Atlas of spectral functions, spin textures and spin-orbit torques in Co/MoSe$_2$, Co/WSe$_2$ and Co/TaSe$_2$ heterostructures
由超薄铁磁金属（FM）和具有强自旋轨道（SO）耦合的材料组成的双层异质结构是自旋电子学中SO扭矩和自旋电荷转换非平衡效应的主要来源。我们演示了如何杂交的波函数的Co层和过渡金属二硫属化物（TMD）的单层--如半导体MoSe $_2$和WSe $_2$或金属TaSe $_2$ --可以导致显着的嬗变的电子和自旋结构的Co在一定距离内远离其界面与TMD，当相比，大量的Co或其表面与真空接触。这是由于邻近诱导的SO分裂的Co带编码的光谱函数和自旋纹理的单层，我们得到使用非共线密度泛函理论（ncDFT）结合平衡格林函数（GF）计算。事实上，SO分裂是存在的，由于结构反转的双层的不对称性，即使在TMD单层内的SO耦合被人为地关闭在ncDFT计算，但切换它使与邻近的CO层内的SO耦合的影响约5倍大。注入自旋非极化的电荷电流通过SO-接近的单层的Co产生非平衡自旋密度超过他们，使其与Co的磁化的交叉产品确定SO扭矩。通过第一性原理量子输运方法计算的SO扭矩，它结合了ncDFT与非平衡GF计算，可以用作筛选参数，以确定最佳组合的材料和它们的界面在自旋电子学中的应用。特别是，我们确定异质结构两个单层-Co/单层-WSe $_2$作为最佳的。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast control of coherent acoustic lattice dynamics in the transition metal dichalcogenide alloy WSSe
本研究通过超快光谱研究WSSe合金中的相干声学声子，发现其振幅超过对称母体晶体，归因于内建电场增强耦合，并实现双脉冲光学控制，展示了其在光机械和纳米声学器件中的应用潜力。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Comprehensive Study of Lithium Adsorptionand Diffusion on Janus Mo/WXY (X, Y= S,Se, Te) using First Principles and MachineLearning Approaches
二维Janus过渡金属二硫属化物（TMD）的结构不对称性产生了内部偶极矩，导致有趣的电子性质。这些性质不同于Janus结构所源自的规则（对称）TMD结构。在这项研究中，我们，首先，在不同的浓度下，使用密度泛函理论的第一性原理计算，研究了一个单一的Li原子在规则的MX 2和Janus MXY（M = Mo，W; XY =S，Se，Te）TMD结构上的吸附和扩散。为了获得更多的物理见解并为常规TMD和Janus材料的未来研究做好准备，我们应用了一种监督机器学习（ML）模型，该模型使用聚类线性回归来预测Li在2D TMD上的吸附能。我们开发了一个通用的表示与几个描述符，考虑到固有的偶极矩和电子结构的定期和Janus 2D层，吸附发生的一侧和吸附原子掺杂的浓度依赖性。这种表示可以很容易地推广到其他杂质和2D层组合，包括合金。最后，我们重点分析了这些结构作为电池应用中可能的阳极。我们进行了锂扩散，开路电压和存储容量的模拟。我们报告说，锂原子被发现很容易迁移之间的过渡金属（钼，钨）顶部网站为每个考虑的情况下，在这些方面，许多检查的Janus材料是相当或优于石墨烯和常规的TMD。结果表明，所研究的Janus结构应该在锂离子电池中表现良好的电极。
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Manipulation of valley and spin properties in two-dimensional Janus WSiGeZ$_4$ (Z=N,P, As) through symmetry control
研究通过改变堆叠顺序调控Janus单层WSiGeZ₄的对称性，显著增强了Berry曲率与Rashba效应，并构建k.p Hamiltonian分析应变与电场影响，揭示其在自旋电子学与谷电子学中的应用潜力。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput characterization of transition metal dichalcogenide alloys: Thermodynamic stability and electronic band alignment
本文基于第一性原理与合金团簇展开计算72种TMD单层合金相图，揭示室温下有序相普遍缺失但存在稳定Janus相，并量化能带边缘弯曲，证明混合合金能带边缘位置可在边界相范围内连续调控。
2022-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically-precise synthesis and simultaneous integration of 2D transition metal dichalcogenides enabled by nano-confinement
Beijing National Center for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；Institute of Technology for Carbon Neutrality, Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所）；Frontier Institute of Science and Technology, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学前沿科学中心）；Department of Engineering Mechanics and Center for Nano and Micro Mechanics, Tsinghua University（清华大学工程力学系微纳力学与微系统教育部重点实验室）；Faculty of Materials Science and Energy Engineering, Shenzhen University of Advanced Technology（深圳先进材料能源学院）
本研究通过纳米限制环境实现了二维过渡金属二硫化物的原子级精确合成与同时集成，展示了其在先进应用中的潜力。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Materials for Energy-Efficient Spin-Orbit Torque Devices
自旋轨道转矩（SOT），它依赖于自旋电流产生的电荷电流在磁性材料，承诺一个能源效率的计划操纵磁化的磁性器件。使用SOT的自旋电子器件的一个关键课题是提高电荷到自旋的转换效率。此外，电流诱导的自旋极化通常限于面内，而面外自旋极化可能有利于有效的垂直磁化切换。利用两类重要的范德华材料$-$拓扑绝缘体和过渡金属二硫属化物$-$作为自旋源来产生SOT的最新进展揭示了解决这些挑战的方法。拓扑绝缘体如硒化铋已经显示出巨大的SOT效率，其比来自三维重金属的那些大至少一个数量级。过渡金属二硫属化物如碲化钨已经显示出电流诱导的面外自旋极化，这是由约化对称性所允许的。在这篇综述中，我们使用对称性参数来预测和分析基于范德华材料的异质结构中的SOT。本文综述了基于拓扑绝缘体和过渡金属二硫属化物的SOT研究的最新进展，并说明了这些结果与对称性论点的一致性。最后，我们指出了目前研究中尚未解决的问题，并提出了该领域的三个潜在研究方向。
2020-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Utilizing the Janus MoSSe surface polarization in designing complementary metal-oxide-semiconductor field-effect transistors
本研究利用Janus过渡金属二硫族化合物MoSSe的面外本征偶极特性，通过理论计算与器件仿真，设计出无需额外掺杂即可在同一层制备的n型和p型互补MOSFETs，为新型二维器件设计提供了新思路。
2024-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electric field and Strain-induced Band-gap Engineering and Manipulation of the Rashba Spin Splitting in Janus van der Waals Heterostructures
Janus过渡金属二硫属化物（J-TMDs）及其范德华异质结构（vdW HSs）中的成分和结构不对称性诱导了内在的Rashba自旋分裂。利用第一性原理计算，研究了三种不同的AB叠层Mo $XY$ /W $XY$（$X$，$Y$ = S，Se，Te; $X\neq Y$）结构的Janus异质结在$Y-Y$界面上的带隙和Rashba参数的变化.我们考虑了外电场和面内双轴应变对本征电场强度的调节作用，从而导致带隙和Rashba自旋分裂的显著改变.特别是，它被发现，正的外加电场和压缩面内双轴应变可以导致一个显着的增加在$Γ$ -点附近的价带的Rashba自旋分裂。此外，我们的\textit{ab-initio}密度泛函理论（DFT）计算揭示了在这些异质结构中存在的II型带对齐，这仍然是强大的正外场和双轴应变。这些建议工程的电子，光学和自旋性质的J-TMD范德华异质结的自旋电子学和光电器件持有巨大的希望的新方法。详细的$\mathbf{k\cdot p}$模型分析已经进行了调查附近的$Γ$和布里渊区的K点的电子和自旋性质。
2022-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry-guided and AI-accelerated design of intercalated transition metal dichalcogenides for antiferromagnetic spintronics
Shenzhen Geim Graphene Center & Shenzhen Key Laboratory of Advanced Layered Materials for Value-added Applications, Institute of Materials Research, Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University（清华大学深圳国际研究生院材料研究所）；School of Science, State Key Laboratory on Tunable Laser Technology and Ministry of Industry and Information Technology Key Lab of Micro-Nano Optoelectronic Information System, Harbin Institute of Technology, Shenzhen（哈尔滨工业大学（深圳）理学院）；State Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Physics and Department of Physics, Tsinghua University（清华大学物理系）；Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）
本文提出一种结合图神经网络的对称性引导人工智能框架，用于高效设计具有特定对称性的插层过渡金属二硫化物，发现35种反铁磁和20种Tτ反铁磁基态候选物，展示了高自旋-电荷转换效率。
2026-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque emerging from orbital textures in centrosymmetric materials
本研究揭示了中心对称二维过渡金属硫族化合物中由轨道自由度驱动的新型自旋轨道力矩机制，该机制源于轨道织构的空间局域化，能产生高效可调的力矩，有望超越传统Rashba型效应。
2023-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Torque Generated by Valley Hall Effect in WSe2
单层过渡金属二硫属化物由于其稳健的自旋谷锁定价态而成为自旋电子学的有前途的材料，使得能够通过谷霍尔效应进行有效的电荷到自旋转换，其中非平衡自旋具有数百纳米的长自旋扩散长度。在这项工作中，我们表明，注入一个纯粹的谷电流，诱导谷霍尔效应在WSe 2单层，赋予自旋力矩上的磁化覆盖的Fe或CoFe的隧道结构。扭矩效率被发现是在传统的垂直磁隧道结，可以进一步优化与谷霍尔角在WSe 2。自旋扭矩的谷性质在电流平面内配置中产生平面外阻尼类扭矩，消失了平行于平面的电荷传输以及通过门控可调的扭矩效率。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Induced-charge electrophoresis near an insulating wall
诱导电荷电泳（ICEP）主要用于分析无限流体中的不对称颗粒，但实际系统中的通道壁进一步打破对称性并导致局部场梯度中的介电电泳（DEP）。Zhao和Bau（Langmuir，\textbf{23}，2007，pp 4053）最近预测，金属（理想可极化的）圆柱体在DC场中从绝缘壁排斥。我们重新审视这个问题与AC场，并表明，吸引力的墙壁集在高频率，并导致一个平衡的距离，其中DEP平衡ICEP，虽然，在三个维度上，金属球被排斥在所有频率的墙壁。然而，这一结论并不适用于不对称粒子。与Gangwal等人最近的实验（arXiv：0708.2417）一致，我们表明，在交流场中，金属/绝缘体Janus粒子总是被吸引到壁。Janus粒子倾向于向其绝缘端移动，垂直于场，但ICEP扭矩使此端朝向壁旋转。在某些条件下，该理论预测稳定的平移沿壁的平衡倾斜角，在实验中看到的，虽然更详细的重叠双层的接触区域的建模是必需的。
2007-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Construction of optimized tight-binding models using \textit{ab initio} Hamiltonian: Application to monolayer $2H$-transition metal dichalcogenides
本文提出了一种基于原子轨道的优化紧束缚模型，通过截断全DFT哈密顿量并减少能带结构的定量偏差，精确重现了单层$2H$过渡金属硫族化合物的局部电子性质和自旋相关性质。
2024-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of spin-orbit torques through crystal symmetry in WTe2/ferromagnet bilayers
最近的发现，关于电流诱导的自旋-轨道扭矩产生的重金属/铁磁体和拓扑绝缘体/铁磁体双层提供了潜在的显着提高效率的磁性器件的操作。然而，在迄今为止进行的实验中，自旋-轨道转矩有一个重要的限制-可以补偿磁阻尼的转矩分量需要对称性位于设备平面内。这意味着自旋-轨道力矩只能驱动具有面内各向异性的磁性器件的最电流有效类型的磁反转（抗阻尼开关），而不是高密度应用所需的垂直磁各向异性器件。在这里，我们的实验表明，这种状态的事务是不是根本的，而是可以改变自旋源/铁磁体双层器件中的自旋-轨道转矩的允许的对称性，通过使用自旋源材料具有低的晶体对称性。我们使用WTe 2，过渡金属二硫属化物，其表面晶体结构只有一个镜面，没有双重旋转不变性。与这些对称性相一致，我们产生了一个平面外的反阻尼扭矩时，电流沿WTe 2/坡莫合金双层的低对称轴施加，但不是当电流沿高对称轴施加。通过多层样品中的晶体对称性来控制S-O转矩为优化未来的磁性技术提供了一种新的策略。
2016-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
