In-plane epitaxy strain tuning intralayer and interlayer magnetic couplings in CrSe2 and CrTe2 mono- and bi-layers
在范德瓦尔斯外延界面处的失配晶格常数通常向外延层的晶格引入面内应变，称为外延应变，其中应变不遵循层内泊松关系。在这里，我们提出的CrSe 2和CrTe 2单层和双层外延应变下的磁性相图高达8%，使用密度泛函理论计算预测。他们表明，在平面外延应变操纵内或层间的磁性。面内应变改变层间距离，使用层间泊松比定义，其取决于面内磁性以两种相反的方式支配层间磁性。层内磁性的可调谐性是竞争层内Cr-Cr超交换相互作用的结果。引入石墨烯衬底来检验我们的图在实践中的有效性。我们的工作也给出了一个有争议的报道在CrSe 2和CrTe 2外延单层或双层下的外延应变磁化的尝试性的解释。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer coupling enhancement in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures by intercalated defects and vacancies
在二维原子晶体中，六方氮化硼（hBN）是制备异质结构的最引人注目的材料之一，具有独特的性质。我们进行第一性原理计算，以确定插入的金属原子和空位是否可以介导界面耦合和影响石墨烯/hBN异质结构的结构和电子性质。金属杂质原子（Li、K、Cr、Mn、Co和Cu）作为石墨烯和hBN片之间的非本征缺陷产生掺杂$n$的石墨烯。我们还考虑了本征空位缺陷，并发现hBN中的硼单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂，而hBN中的氮单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂。相比之下，hBN中最小的三角形空位缺陷不太可能导致石墨烯的电子输运发生显著变化。我们的研究结果表明，hBN层与一些空位或金属杂质增强层间耦合的石墨烯/hBN异质结构相对于电荷掺杂和电子散射。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable high Chern-number quantum anomalous Hall effect through interlayer ferromagnetic coupling in two-dimensional ferromagnet NiSbO3
本研究预测单层NiSbO3具有陈数C=3的高陈数量子反常霍尔效应，其居里温度达291K，双层结构因层间铁磁耦合可实现C=6的可调陈数，为拓扑量子器件和自旋电子学提供候选材料。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Subnanometric control of coupling between WS$_2$ monolayers with a molecular spacer
本研究使用旋涂有机分子间隔层调节WS₂单层堆叠的层间距离，实现亚纳米级耦合调控，显著改变光学性质并展示价带分裂对间隔层厚度的依赖，为原子级薄器件和亚纳米传感提供新途径。
2025-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Pressure-enhanced interlayer exciton in WS2/MoSe2 van der Waals heterostructure
原子级的vdW异质结构由于其奇异的物理性质而成为最受关注的量子材料体系之一。这些体系中的层间耦合对实现新的物理观测和丰富界面功能起着至关重要的作用。然而，目前还缺乏对层间耦合调节的定量研究。通过高压来改变层间电子结构和层间距是一种很有前景的调控层间耦合的策略，这是一种公认的调控物理性质的方法。在这里，我们构建了一个高品质的WS 2/MoSe 2异质结DAC，并成功地调整层间耦合通过静水压力。观察到了单层MoSe_2（ML-MoSe_2）、单层WS_2（ML-WS_2）和WS_2/MoSe_2异质结构的典型光致发光谱，有趣的是，它们的光致发光谱峰随外加压力的移动方式完全不同。ML-MoSe 2和ML-WS 2的层内激子在高压下发生蓝移，蓝移系数分别为19.8 meV/GPa和9.3 meV/GPa，而层间激子的压力依赖性较弱，蓝移系数为3.4 meV/GPa。同时，外压有助于驱动更强的层间相互作用，导致更高的层间/层内激子强度比，表明增强的层间激子行为。第一性原理计算揭示了WS 2/MoSe 2异质结构中较强的层间相互作用导致了外压下层间激子行为的增强，并揭示了层间激子的鲁棒峰。这一工作为研究vdW异质结构中的层间相互作用提供了一种有效的方法，对于类似量子系统的材料和器件设计具有重要意义。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Carrier-coupled ultrafast structural dynamics and interlayer energy transport of supported transition metal dichalcogenide heterostructures
University of Houston（休斯顿大学）；Nanjing University（南京大学）
利用反射超快电子衍射直接观测支撑MoS2/WS2双层异质结构及其单层的光致面外结构动力学，揭示了层间电荷转移引发的载体耦合层内原子运动，并报告了不同能量流路径及热边界电导。
2026-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman and Far Infrared Synchrotron Nanospectroscopy of Layered Crystalline Talc: Vibrational Properties, Interlayer Coupling and Symmetry Crossover
滑石粉是一种绝缘层状材料，在环境条件下稳定，具有高质量的基底解理，这是其在范德华异质结构中使用的主要优势。在这里，我们使用近场同步辐射红外纳米光谱，拉曼光谱，和第一性原理计算调查的结构和振动特性的滑石晶体，从单层到散装，在300-750 cm-1和<60 cm-1的光谱窗口。我们观察到从单层到双层滑石样品的对称交叉，归因于相邻层的堆叠。滑石的面内晶格参数和层内模式的频率显示弱依赖性与层数，与弱层间相互作用一致。另一方面，滑石的低频（<60 cm-1）刚性层（层间）模式适合于识别滑石样品中的层数，除了揭示在层间力常数和相关的单晶弹性刚度中的强的面内和面外各向异性。滑石的剪切和呼吸力常数分别比石墨低66%和28%，使滑石成为一种易于剥离的优良润滑剂。我们的研究结果拓宽了对滑石在纳米尺度下的结构和振动性质的理解，并为未来的纳米异质结构应用提供了指导。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling interlayer excitons in MoS2 layers grown by chemical vapor deposition
将MoS $_2$单层组合以形成多层允许获得新的功能。在这项工作中，我们研究的堆叠顺序和层间耦合的价态在MoS $_2$同质双层样品的化学气相沉积（CVD）生长和人工堆叠的CVD单层双层之间的相关性。我们表明，空穴离域的双层是允许在2 H堆叠，并在较强的层间激子吸收的结果，也在一个更大的A-B激子分离相比，3R双层，其中空穴和电子都被限制在各个层。比较2 H和3R反射率光谱允许提取约$t_\perp=49$ meV的层间耦合能量。获得非常相似的结果为生长和人工堆叠的双层是有希望的组装大面积范德华结构与CVD材料，使用层间激子吸收和A-B激子分离作为层间耦合的指标。除了DFT计算，包括激子效应确认签名的有效层间耦合2 H堆叠与我们的实验一致。
2020-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer correlation between two $^4$He monolayers adsorbed on both sides of $α$-graphyne
用路径积分Monte Carlo方法研究了$^4$ He在$α$ -石墨炔片层两侧的吸附.为了研究$^4$ He吸附原子上下单层之间的层间相关性，采用Lennard-Jones和Yukawa-6两种各向异性势，用$^4$ He-C原子对势之和描述了$^4$ He-衬底相互作用.当较低的$^4$ He层是一个C $_{4/3}$相称的固体，上层$^4$ He原子被发现形成一个Kagomé晶格结构在莫特绝缘密度为0.0706 $^{-2}$，和一个相称的固体在0.0941 $^{-2}$的面密度为两个衬底电位。在文献[1]中对六角晶胞中三个$^4$ He原子的两种简并组态引入的上下层赝自旋之间的相关性依赖于所使用的衬底势;利用基于各向异性Yukawa-6对势的衬底势，发现两个$^4$ He层的伊辛赝自旋彼此反平行，而平行和反平行赝自旋彼此反平行。两个$^4$ He层之间的自旋排列几乎与Lennard-Jones势简并。这归因于层间距离的差异，对于Yukawa-6衬底电势，层间距离为$\sim 4$ π ~，但是对于Lennard-Jones电势，层间距离与$\sim 4.8$ π ~一样大。[1]Y. Kwon，H. Shin和H. Lee，物理学修订版B 88，201403（R）（2013）
2015-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Coupling in Magnetic/Pd Multilayers
本文将局域态传导电子混合的Anderson模型应用于含钯间隔层的金属多层结构中的层间磁耦合问题。我们得到的$5$间隔层单分子膜的振荡周期和层间磁耦合的铁磁偏置趋势与实验结果一致。
1995-08-01 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Electronic band gaps and transport properties in periodically alternating mono- and bi-layer graphene superlattices
研究了周期交替单层和双层石墨烯超晶格的电子能带结构和输运性质。在这种MBLG SL中，存在对晶格常数不敏感的零平均波矢量（零- $\overline{k}$）间隙。这种零- $\overline{k}$间隙可以通过改变双层石墨烯的势宽比和层间耦合系数来控制。我们还表明，存在额外的狄拉克点，这些额外的狄拉克点的条件解析。最后，通过调节单层和双层周期性石墨烯的层间耦合和宽度比，我们证明了MBLG SL中前两个能带的电子输运性质和能隙是可调的.
2015-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer dislocations in multilayer and bulk MoS${}_2$
该研究提出介观模型描述过渡金属二硫族化合物薄膜层间位错，以2H-MoS₂为例分析位错能量随厚度的变化、应变场及对带边的影响，发现其能量轮廓无法局域化载流子。
2024-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon and Raman scattering of two-dimensional transition metal dichalcogenides from monolayer, multilayer to bulk material
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）纳米片具有显著的电学和光学性质。具有代表性的MoS $_2$、WS $_2$、WSe $_2$和MoSe $_2$ TMD的2D特征、相当大的带隙以及在合成、表征和器件制造方面的最新进展使得TMD在纳米电子学和光电子学中非常有吸引力。与石墨和石墨烯类似，2D TMD中每层内的原子通过共价键连接在一起，而范德华相互作用将层保持在一起。这使得2D TMD的物理和化学性质依赖于层。在这篇综述中，我们讨论了单层，多层和体TMD的基本晶格振动，包括高频光学声子，层间剪切和层呼吸声子，拉曼选择规则，声子的层数演化，多重声子副本，以及在布里渊区边缘的声子。拉曼光谱的广泛的能力，在调查的TMD的属性进行了讨论，如层间耦合，自旋轨道分裂，和外部扰动。层间振动模式用于快速和无衬底表征多层TMD的层数和探测TMD异质结构中的界面耦合。拉曼光谱在研究TMD纳米片方面的成功为其他二维晶体和相关范德华异质结构的实验铺平了道路。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mott insulator tuning via structural distortion in monolayer 1T-NbSe2
1 T-TaS_2中的Mott态是量子自旋液体的母体。然而，由于层间耦合的复杂性，其绝缘机制存在争议。在这里，我们研究的莫特状态在单层1 T-NbSe 2，电子类比TaS 2免除层间耦合，使用光谱成像扫描隧道显微镜和第一性原理计算。单层NbSe 2令人惊讶地显示出两种类型的具有不同莫特间隙尺寸的大卫之星（SD）图案，其通过温度变化是可相互转换的。而1 T-NbSe_2双层膜则表现出层间耦合的Mott塌缩。我们的计算揭示了这两种类型的SD具有不同的结构扭曲，改变了有效的库仑能量的中心Nb轨道。我们的计算表明，莫特间隙，用于确定QSL制度相同的参数，是可调的应变。这一发现提供了一个通用的策略，通过结构扭曲，这可能是调整到潜在的QSL制度在1 T-NbSe 2和相关系统中操纵莫特状态。
2021-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coupling interlayer excitons to whispering gallery modes in van der Waals heterostructures
由二维材料组装的范德华异质结构为设计具有所需光电特性的结构提供了一个有前途的平台。在这里，我们使用波导耦合盘谐振器制成的六方氮化硼（h-BN），以证明从层间激子的两个单层过渡金属二硫属化物的异质双层腔耦合发射。我们将MoSe $_{\rm 2}$ - WSe $_{\rm 2}$异质双层夹在两个h-BN板之间，并将所得堆叠直接图案化成波导耦合盘谐振器。这使得我们能够将活性物质定位到最高光场强度的区域中，从而使模式重叠和耦合强度最大化。由于层间激子发射能量低于各个单层的光学带隙，并且由于层间跃迁本身具有弱的振子强度，因此循环光仅被弱地重吸收，这导致不受影响的品质因数。我们的器件是完全波导耦合的，代表了片上范德华光子学的一个有前途的平台。
2020-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen-induced in-situ manipulation of the interlayer coupling and exciton recombination in Bi2Se3/MoS2 2D heterostructures
2D异质结构不仅仅是母体2D材料的总和，而且是层间耦合的产物，这可以诱导新的性质。在本文中，我们提出了一种方法来调整层间耦合的Bi_2Se_3/MoS_2二维异质结构，通过调节空气中的氧的存在，同时施加激光或热能。我们的数据表明层间耦合是通过氧分子的扩散嵌入和脱嵌来调节的。当一层Bi 2Se 3生长在单层MoS 2上时，形成了有影响力的层间耦合，其猝灭了签名光致发光（PL）峰。然而，在氧存在下的热退火破坏了层间耦合，促进了MoS 2 PL峰的出现。DFT计算预测，插层氧使层间分离增加约17%，破坏了层间耦合并诱导层表现出更电子独立性。然后可以通过在N2或Ar中热退火来恢复层间耦合，其中峰将重新淬灭。因此，这是一个有趣的氧诱导的“非辐射”和“辐射”激子复合之间的切换。这种切换也可以使用低功率聚焦激光器局部、可控且可逆地完成，同时将环境从纯N2改变为空气。这允许以亚微米空间分辨率精确地操纵层间耦合，促进其发射强度可以精确地变化超过200倍的因子的位点可编程2D发光像素。我们的研究结果表明，这些原子薄的二维异质结构可能是氧传感的优秀候选人。
2019-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer coupling driven stabilization and superconductivity in bilayer CoTe$_2$
Jinan University（暨南大学）
研究通过第一性原理计算揭示了层间耦合对双层CoTe₂结构稳定性和超导性的影响，发现其通过Te-p_z电荷重分布调控费米面和电子-声子耦合，预测临界温度约4.7K。
2026-07-14 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
Magnetic interlayer coupling between ferromagnetic SrRuO$_3$ layers through a SrIrO$_3$ spacer
调整磁性多层膜特性的一个关键因素是各个磁性层之间的耦合。在Skyrmion托管多层膜的情况下，跨磁性层的Skyrmion耦合是非常期望的。在这里的磁性层间耦合的外延全氧化物异质结构的铁磁钙钛矿SrRuO $_3$层分离的强自旋-轨道耦合氧化物SrIrO $_3$的间隔进行了研究。这种氧化物层的组合正在被讨论作为一个潜在的候选系统主机Néel skyrmions。进行一阶反转曲线（FORC）测量以区分各个层的磁切换过程并从样品$'$信号中分离软磁杂质的信号。此外，FORC研究能够确定磁性层之间的耦合是铁磁还是反铁磁。所观察到的层间耦合强度是弱的所有异质结构，与SrIrO $_3$间隔层之间的2个单层和12个单层厚。
2022-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Coupling and Exciton Dynamics in 2D Hybrid Structures based on an InGaN Quantum Well coupled to a MoSe2 Monolayer
本研究通过实验证明，MoSe2单层与InGaN量子阱间的耦合导致激子发射猝灭、寿命缩短及扩散长度减小，归因于II型能带排列和隧穿过程。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Observation of anisotropic interlayer Raman modes in few-layer ReS2
ReS $_2$最近作为快速增长的二维材料家族的新成员出现。与MoS $_2$或WSe $_2$不同，由于晶体的对称性降低，ReS $_2$的光学和电学性质不是各向同性的。在这里，我们在超低频范围内对ReS $_2$样品进行了与层相关的拉曼测量，范围从单层到十层。我们观察层呼吸和剪切模式，允许容易分配的层数。偏振相关的测量提供了进一步的洞察到晶体结构，并揭示了一个充满活力的位移的剪切模式，这源于在这种材料的剪切模量的面内各向异性。
2015-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles calculation of structural and magnetic properties for Fe monolayers and bilayers on W(110)
采用全电子全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法，对5 ML W（110）衬底上的1和2个Fe单层（ML）结构进行了优化。最后，对优化后的结构进行了磁矩计算。我们发现Fe-W和相邻的Fe-Fe层间距与相应的体W-W和Fe-Fe层间距相比有显著的收缩（$\sim$ 10%）。与2.2 $μ_B$的Fe bcc体磁矩相比，Fe的表面层的磁矩增加了（i）对于1 ML Fe/5 ML W（110）增加了15%至2.54 $μ_B$，以及（ii）对于2 ML Fe/5 ML W（110）增加了29%至2.84 $μ_B$。2 ML Fe/5 ML W（110）的内层Fe层具有2.3 $μ_B$的类体磁矩。这些结果与以前的实验数据吻合得很好。
1999-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnet-semiconductor van der Waals heterostructures: interlayer interplay of exciton with magnetic ordering
范德华（vdW）异质结构因其丰富的材料组合而引起了人们极大的兴趣，二维磁体的发现为磁性vdW异质界面的研究提供了新的平台，但目前对磁性vdW异质界面的研究仅限于具有铁磁表面的界面。在这里，我们报告了磁性VDW异质界面使用分层层内反铁磁MPSe 3（M=Mn，Fe）和单层过渡金属二硫属化物（TMD）。我们发现了一个异常上移的激子峰在单层TMD的反铁磁转变温度以下的MPSe 3，捕获层间激子-磁振子耦合的签名。这是一个从单一材料扩展到异质界面的概念。此外，这种耦合强烈地依赖于面内磁结构和堆叠方向，显示其对它们的磁界面的敏感性。我们的发现提供了一个机会，调查在不同的材料跨接口之间的相互作用的基本激发，并寻找新的功能的磁性vdW异质界面。
2020-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Giant enhancement of interlayer exchange in an ultrathin 2D magnet
随着单层CrI3的分离，出现了一股新的二维范德华磁性材料的浪潮，其在范德华异质结构中的结合为自旋电子学、邻近磁性和量子自旋液体提供了一个新的平台。在这个新兴领域的一个主要问题是如何剥离晶体的几层限制影响他们的磁性。对CrI 3的研究表明，CrI 3剥离膜具有不同的磁性基态，但其起源尚不清楚。在这里，我们使用电子隧穿通过几层晶体的层状反铁磁绝缘体CrCl 3探测其磁序，发现一个10倍的增强层间交换相比，散装晶体。此外，温度和偏振相关的拉曼光谱表明，大块晶体的晶体学相变不发生在剥离膜。这导致不同的低温堆积顺序，我们假设，增加层间交换。我们的研究提供了新的见解之间的连接堆叠顺序和层间相互作用的新型二维磁体，这可能是相关的堆垛层错和机械变形与其他更奇特的层状磁体，如RuCl 3的磁基态。
2019-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetic enhancement in Fe/Pd films and its influence on the magnetic interlayer coupling
用第一性原理密度泛函理论研究了Fe单分子层嵌入Pd fcc（001）薄膜的磁性。从Fe/Pd/Fe双层膜系统的量子干涉角度计算和分析了Pd中的诱导自旋极化。自旋极化的磁增强效应的调查进行了讨论，其后果的磁性层间耦合。与{ \it e.g.}相反，在Co/Cu fcc（001）系统中，我们发现由于间隔材料中的磁性增强，对磁性层间耦合有很大的影响。在单层Fe嵌入的情况下，我们发现Pd的感生磁化强度随着距离$n$的增加而衰减，衰减形式为~ $n^{-α}$与$α\approx 2.4$。对于双层系统，我们发现了一个巨大的磁增强（GME），由于干涉效应强烈振荡。这导致了在相位和幅度上的强烈修改的磁性层间耦合，这可能在纯Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida（RKKY）图片中无法描述。没有反铁磁耦合被发现，并通过与磁约束的计算比较，我们表明，整体铁磁耦合可以理解从强极化的Pd间隔。
2004-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring tunnel magnetoresistance by ultrathin Cr and Co interlayers: A first-principles investigation of Fe/MgO/Fe junctions
本文系统地研究了Fe（001）/MgO/Fe（001）磁性隧道结中Co和Cr中间层的电子结构和输运性质随中间层厚度的变化。自旋相关的弹道输运计算的结果显示选项，具体操纵隧道磁阻比。电阻面积积和隧道磁电阻比随Cr厚度的变化呈现单调的趋势，并有明显的振荡。这些调制直接解决和解释的Cr膜中的磁结构和复杂的能带结构的影响。嵌入式Co夹层的特性是相当大的影响，由本地电子结构分析的界面共振。
2010-01-13 cond-mat.mtrl-sci
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
Angular dependence of the interlayer coupling at the interface between two dimensional materials 1T-PtSe$_2$ and graphene
本研究通过扫描隧道显微镜和从头计算，发现石墨烯与单层PtSe$_2$的层间耦合随扭转角增大而显著增强，且杂化态符合动量守恒规则。
2023-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Humidity on the Interlayer Interaction of Bi-layer Graphene
石墨的润滑能力在很大程度上取决于环境湿度，基本上是其层之间的水量。一般来说，层状材料中的插层分子通过与层相互作用来改变其非凡的性质。为了理解插层水分子与石墨烯层的相互作用，我们在各种湿度水平下对双层石墨烯进行了拉曼测量，并观察到接近两个石墨烯层之间低频层呼吸模式的额外峰。另外的峰归因于插层水层和石墨烯层之间的振动。我们进一步提出，随着环境湿度的增加，双层石墨烯之间的水的单层覆盖率增加，而水层和石墨烯层之间的相互作用保持大致不变，直到在相对湿度略高于50\%时插入太多的水以保持单层结构。值得注意的是，结果表明，出乎意料的湿度可能是影响层状材料性能的重要因素，因为它显著改变了层间相互作用。
2018-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer ferromagnetism and insulator-metal transition in element-doped CrI3 thin films
二维层状材料的磁性研究引起了广泛的研究兴趣。对于具有层间反铁磁性的单斜相CrI 3，需要找到实现本征层间铁磁耦合的静态和鲁棒的方法。在这封信中，我们研究了电子结构和磁性的元素（例如，O、S、Se、N、P、As和C）掺杂的双层和三层CrI 3系统的第一性原理计算。结果表明，O、P、S、As和Se掺杂的CrI 3双层膜可以实现层间铁磁性。进一步的分析表明，掺杂少层CrI 3的层间铁磁耦合与局域自旋极化态的形成密切相关。这一发现表明，绝缘层间铁磁性可以实现在高掺杂浓度（大于8.33%）。当掺杂浓度小于8.33%，但大于2.08%时，绝缘体-金属相变可以发生，因为局部自旋极化状态渗透，形成连续的网格在几层CrI 3。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Visualization of Band Shifting and Interlayer Coupling in WxMo1-xS2 Alloys using Near-Field Broadband Absorption Microscopy
超越衍射极限的光学吸收光谱提供了关于组分扩散和堆叠的二维材料的渐变能带结构的深刻信息，其中直接/间接带隙、层间耦合、滑动和可能的缺陷显著地改变其光电功能，例如光致发光效率。我们在这里可视化的空间变化的能带结构的单层和双层过渡金属二硫族化物合金的第一次通过使用近场宽带吸收显微镜。近场光谱和空间图表明激子能带的位移，从组成扩展和层间耦合的相互作用的结果。这些结果使我们能够确定双层合金的顶层为纯WS 2。我们还使用无像差的近场透射图像来标定合金和纯过渡金属二硫族化物的精确边界。该技术可以为堆叠科学时代的各种层状结构提供新的见解，以寻求新颖的量子光电子器件。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of intrinsic crystal phase in bare CrI3 ferromagnetism
本征结构相是基本物理性质的关键基础，也是创造具有前所未有的性能和独特功能的创新器件的关键基础。范德瓦尔斯CrI 3的长程铁磁顺序与层间堆积顺序密切相关。然而，少层CrI 3的本征结构仍然难以捉摸;预测的单斜相尚未在裸露的少层CrI 3中实验检测到。在这里，我们揭示了层间反铁磁耦合的少层CrI 3的本征结构，在整个温度范围内从300到10 K，它明确地显示在裸和hBN封装的双层和三五层CrI 3的单斜堆积。实验观察到hBN/CrI 3/hBN异质结构中hBN封装层的奇异弹簧阻尼效应，这部分阻碍了CrI 3的层间滑动。这项工作展示了少层CrI 3的内在单斜晶相以及与磁序的相关性，为通过堆叠设计创建磁性织构提供了许多机会。
2022-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Giant Phononic Anisotropy and Unusual Anharmonicity of Phosphorene: Interlayer Coupling and Strain Engineering
磷烯是一种新兴的二维直接带隙半导体材料，具有不同于石墨烯、二硫化钼等二维材料的独特结构和电子性质，在纳米电子和光电领域具有广阔的应用前景。声子作为最重要的集体激发之一，是器件性能的核心，因为它们与电子和光子的相互作用决定了材料的载流子迁移率和发光效率。在这里，通过详细的第一性原理研究，它表明，单层磷烯表现出巨大的声子各向异性，值得注意的是，这种各向异性是完全相反的，它的电子对应，可以有效地调整应变工程。通过对单层磷烯的整个布里渊区进行采样，发现了几个“隐藏”方向，沿着这些方向，小动量声子被应变“冻结”，具有最小程度的非谐性。出乎意料的是，这些“隐藏”的方向与通常研究的扶手椅和曲折方向有本质的不同。光也洒在层间耦合的各向异性少层磷烯通过检查刚性层振动。磷烯的这些高度各向异性和应变可调的特性为其在热管理、热电子学、纳米电子学和声子学中的应用提供了新的可能性。
2015-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Large-gap insulating dimer ground state in monolayer IrTe2
二维范德瓦尔斯材料的单层表现出不同于其体的新的电子相，由于对称性破缺和减少屏蔽的情况下的层间耦合。在这项工作中，我们结合角度分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜/光谱，以证明出现了一个独特的绝缘2 × 1二聚体基态在单层1 T-IrTe 2，具有较大的带隙的金属双层到散装形式的这种材料。第一性原理计算表明，声子和电荷的不稳定性以及局部键的形成共同增强和稳定的电荷有序的基态。我们的研究结果为在没有强层间耦合的情况下发生的具有相似能量尺度的相互作用的微妙平衡提供了重要的见解，这为设计2D单层的特性提供了新的机会。
2022-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Whirling interlayer fields as a source of stable topological order in moiré CrI3
二维磁体的莫尔工程为设计新的磁态提供了前所未有的机会，并有望用于自旋电子器件应用。在没有手性自旋轨道耦合或偶极相互作用的情况下，稳定这些材料中的skyrmions的可能性还有待探索。在这里，我们研究的基态拓扑自旋纹理（TSTs）的形成和控制莫尔CrI 3使用随机Landau-Lifshitz-Gilbert模拟。我们揭示了层间涡旋和反涡旋海森堡交换场的出现，稳定了自发和场辅助的各种拓扑结构的基态TST。该研究解释了整个双层自旋动力学、热涨落和固有自旋轨道耦合。通过研究Kitaev相互作用和下一个最近邻Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的影响，我们提出后者作为与单层和扭曲CrI 3实验兼容的独特的自旋-轨道耦合机制。我们的研究结果有助于目前的知识莫尔skyrmionics和揭示的性质的自旋轨道耦合CrI 3。
2022-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Enhanced Interlayer Coupling and Excitons in Twin-Stacked Two-Dimensional Magnetic CrSBr Bilayers
University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究通过双堆叠CrSBr双层实现增强的层间耦合与激子特性，揭示了旋转角度、磁性和激子性质的相互作用。
2026-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin quantum light source enabled by a nonlinear van der Waals crystal with vanishing interlayer-electronic-coupling
二维（2D）材料中的层间电子耦合通过堆叠工程实现了可调谐和涌现的特性。然而，它也带来了显着的电子结构的演变和激子效应的衰减在2D半导体的例子，快速降解激子光致发光和光学非线性的过渡金属二硫属化物时，单层堆叠成范德华结构。在这里，我们报告了一种新型的范德华晶体，氧化铌二氯化物，具有消失的层间电子耦合和可扩展的二次谐波产生强度高达三个订单高于激子共振单层WS2。重要的是，强二阶非线性使得能够通过自发参量下转换（SPDC）过程在薄至约46 nm的薄片中产生相关参量光子对。据我们所知，这是第一个在2D分层材料中明确证明的SPDC源，也是有史以来报道的最薄的SPDC源。我们的工作为开发基于范德华材料的超紧凑片上SPDC源以及经典和量子光学技术中的高性能光子调制器开辟了一条途径。
2022-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tunable magnetism in bilayer transition metal dichalcogenides
该研究通过密度泛函理论计算发现，扭转和层间距变化可调控双层1T-VX₂的磁态，扭转结构的相变临界压力更低，为构建可调二维磁体提供了简便方法。
2024-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Role of Interlayer Coupling on the Evolution of Band Edges in Few-Layer Phosphorene
利用第一性原理计算，我们研究了少层磷烯的能带边随P层数目的变化。我们的结果预测，单层磷烯是一个间接带隙半导体和它的价带边缘是非常敏感的应变。当晶格沿Z字形方向膨胀1%时，其带隙发生间接-直接转变。提出了一个半经验的层间耦合模型，该模型能很好地再现由第一性原理计算得到的价带边的演化。结果表明，随着磷烯厚度的增加，层间耦合通过减小带隙和载流子有效质量对带边的演化起主导作用。轨道分解的能带结构的审查提供了一个更好的理解的向上移动的价带最大值超过导带最小值。
2016-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer exchange coupling -- a general scheme turning chiral magnets into magnetic multilayers carrying atomic-scale skyrmions
本文报道了利用层间交换耦合来扩展手性磁性薄膜在零磁场下出现稳定或亚稳定磁skyrmion的机制的一般原理。我们验证了这一概念的基础上的第一性原理模型的Mn单层W（001）衬底，一个原型的手征磁铁，其原子尺度的磁性织构是由交换相互作用的挫折，不可能解开实验室磁场。通过对Mn/W $_m$ /Co $_n$ /Pt/W（001）多层膜系统的\textit{ab initio}计算，我们发现对于一定厚度的W间隔层$m$和Co参考层$n$，参考层的有效场完全替代了形成Skyrmion所需的磁场.
2016-04-01 cond-mat.mtrl-sci
An electron-counting rule to determine the interlayer magnetic coupling of the van der Waals materials
在层状磁性材料中，相邻范德华层之间的磁耦合是具有挑战性的理解和预期，虽然层内的交换相互作用可以很好地合理化，例如通过超交换机制。在这项工作中，我们阐明了层间交换机制，并提出了一个电子计数规则来确定范德华层之间的层间磁序，计算的基础上的$d$ -轨道占领（$d^n$，其中$n$是$d$ -电子在磁性阳离子的数量）。根据这一规则，我们将磁性单层膜分为两类，第一类（$n<5$）和第二类（$n\geq5$），并推导出绝缘体和金属的三种层间磁耦合。两个II型层之间的耦合倾向于反铁磁（AFM）顺序，而I型和II型接口有利于铁磁（FM）的方式。然而，对于两个I型层，它们表现出FM和AFM级之间的竞争，甚至导致堆叠相关的磁性。此外，金属层也可以结合到这个规则与自由载流子跳跃的微小修正。因此，这一规则提供了简单的指导，以了解层间交换和进一步设计范德华结所需的磁序。
2020-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopic characterization of stacking configuration and interlayer coupling of twisted multilayer graphene grown by chemical vapor deposition
采用化学气相沉积法（CVD）制备的多层石墨烯（MLG）是一种很有前途的电子和光电子器件材料。了解MLG的堆叠配置和层间耦合对于器件应用具有技术相关性和重要性。在这里，我们报道了一种扭曲的MLG（tMLG），这是由一个单层石墨烯堆叠在AB堆叠MLG的顶部，通过旋转一定的角度之间形成。tMLG的扭转角由扭转相关模式R和R '识别。随着N总层数的增加，tMLG薄片中观察到的层间剪切模式总是跟随AB堆叠的（N-1）LG的模式，而观察到的层间呼吸模式总是跟随AB堆叠的NLG的模式，与其扭转角无关。tMLG的层呼吸耦合与机械剥离的tMLG的层呼吸耦合几乎相同，这证明了通过CVD生长的MLG的高质量。本研究提供了一个可行的方法来探测堆叠配置和层间耦合的MLG的CVD或相关方法生长。这项工作也证明了通过CVD方法生长具有固定堆叠构型$e.g.$，t（1+ $n$）LG的MLG薄片的可能性。
2016-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer-engineering of Charge Order Wave Vector in Kagome Metals
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉工程技术大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California NanoSystems Institute（加州纳米系统研究所）
该研究通过第一性原理计算发现Kagome金属CsV₃Sb₅的层间耦合可调控电荷有序波矢，揭示了4×1与2×2电荷有序倾向的关联，为理解其共存竞争提供了统一框架。
2026-08-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic Correlations Control Interlayer Coupling and Magnetic Transition in MnBi$_2$Te$_4$/MnBr$_3$ Heterostructure
本文提出MnBi$_2$Te$_4$/MnBr$_3$异质结构，通过电子关联有效控制层间磁耦合，使MBT的Curie温度提升数倍，为调控磁序和提升自旋电子器件性能提供了新方法。
2025-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High-temperature ferromagnetism in two-dimensional material MnSn originated from interlayer coupling
针对 MnSn 从单层到三层时居里温度由 54 K 升至 225 K 的现象，本文结合第一性原理计算与 Monte Carlo 模拟，揭示强层间铁磁耦合是稳定铁磁序并提高临界温度的关键。
2022-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of interlayer and intralayer magnetism in three atomically thin chromium trihalides
我们进行了全面的研究，三种不同的磁性半导体，碘化铬$_3$，溴化铬$_3$，和氯化铬$_3$，通过将少量和双层样品的范德华隧道结。我们发现，随着卤素原子的变化，层间磁有序、交换能隙、磁各向异性以及磁振子激发都发生了系统的演化。通过拟合自旋波理论，考虑最近邻交换相互作用，我们能够进一步确定一个简单的自旋哈密顿描述所有三个系统。这些结果将二维磁性平台扩展到单个材料家族中的伊辛、海森堡和XY自旋类。使用磁光测量，我们还表明，铁磁性可以稳定下来，在各向同性CrBr $_3$单层，与转变温度仍然接近的散装。
2019-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Imaging of interlayer coupling in van der Waals heterostructures using a bright-field optical microscope
来自不同层状晶体的垂直堆叠的原子层可以通过范德华力保持在一起，这可用于构建新型异质结构，为开发新一代原子薄，透明和柔性器件提供平台。这些器件的性能主要取决于层厚度和层间电子耦合，影响电子态的杂化以及层间的电荷和能量转移。电子耦合受到层的相对取向以及它们的界面的清洁度的影响。在这里，我们展示了一种有效的方法，用于监测层间耦合的异质结构中使用光致发光成像在明场光学显微镜从过渡金属dichalcogenides。在这样的图像中的颜色和亮度在这里被用来识别单层和少层晶体，并跟踪层间耦合的变化和层间激子的出现后，在机械剥离的薄片热退火，以及通过化学气相沉积生长的原子层的扭曲角的函数。所提出的成像技术的材料和晶体厚度敏感性使其成为表征通过多种方法组装的范德华异质结构的有力工具，使用通过机械或化学剥离和晶体生长获得的材料的组合。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Mechanical Properties of Atomically Thin Boron Nitride and the Role of Interlayer Interactions
原子级薄的氮化硼（BN）纳米片是一种重要的二维纳米材料，具有许多不同于石墨烯的独特性质，但对其力学性能的研究还很缺乏。在这里，我们报告说，高质量的单晶单层和少层BN纳米片是最强的电绝缘材料之一。更有趣的是，在压痕下，少层BN显示出与少层石墨烯完全不同的力学行为。与石墨烯形成鲜明对比的是，当层数从1增加到8时，石墨烯的强度降低超过30%，BN纳米片的机械强度对厚度的增加不敏感。我们将这种差异归因于不同的层间相互作用，因此在这两种材料压痕下的滑动趋势。BN纳米片的显著更好的机械完整性使它们成为比石墨烯更有吸引力的候选物，用于几种应用，例如作为机械增强。
2020-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric response to interlayer shifting and rotations in trilayer hexagonal Boron Nitride
从由不同原子组成的单层，我们可以通过方便地堆叠多层来构建具有自发垂直极化的结构。我们利用第一性原理方法和基于现代极化理论，研究了由三层六方氮化硼（h-BN）在所有可能的堆叠中组成的系统。我们得到的每一个配置如何层之间的电荷转移，以及它如何影响系统的极化。此外，我们研究了一个系统的三个层，其中一个旋转，我们发现，不仅没有增加的幅度相比，双层的偏振，但也取决于初始堆叠和旋转层，我们可以创建各种马赛克状的偏振安排，这是由区域组成的三角形或六边形对称。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dimensional crossover of charge order in IrTe$_2$ with strong interlayer coupling
在具有有限层间耦合的范德瓦尔斯材料中，通过常规的机械剥离，调节维数引入了各种电子相变。特别是当电子顺序与层间耦合的调制相联系时，这种尺寸可调谐性对其稳定性和性质具有强烈的影响，这很少被实验研究。在这里，我们证明了一个三维交叉的IrTe $_2$从真正的二维准三维使用低温扫描隧道显微镜和光谱的电荷顺序。采用原子级薄的IrTe $_2$薄片，从单层到多层，我们观察到一个渐进的相变的电荷顺序和指数衰减的库仑间隙随着厚度的增加。此外，我们发现一个抑制的状态密度出现在一个突然的横向界面之间的二维和三维。这些发现归因于强耦合层和衬底驱动的微扰之间的相互作用，这可以提供一个新的见解强耦合层状材料与隐藏的电子相的尺寸交叉。
2022-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Inter-layer Potential for Hexagonal Boron Nitride
提出了一种新的层状六方氮化硼（h-BN）结构的层间力场。力场包含三个术语，代表层间吸引力，由于分散的相互作用，排斥，由于各向异性重叠的电子云，和单极静电相互作用。通过适当的参数化，该势能够同时很好地捕获平面h-BN基二聚体系统的结合能和侧向滑动能以及不同晶体取向的双壁氮化硼纳米管的层间伸缩和旋转。因此，新的潜力使大规模h-BN基层状结构的准确和有效的建模和模拟成为可能。
2013-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
