Electrostatically controlled spin polarization in Graphene-CrSBr magnetic proximity heterostructures
研究 graphene/CrSBr 磁邻近异质结，利用量子霍尔边缘通道提取交换位移，并实现无磁场下 -50% 至 +69% 的静电可调自旋极化。
2023-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons and trions in CrSBr bilayers
本文理论上研究了CrSBr范德华异质结构中各向异性二维半导体的中性与带电激子，计算了激子与三子的结合能及其对质量比、介电屏蔽和层间距离的依赖，并分析了激子-光耦合效应及与驻留电子费米海的关联，结果与近期实验吻合。
2025-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Uniaxial plasmon polaritons $\textit{via}$ charge transfer at the graphene/CrSBr interface
该研究构建石墨烯/CrSBr异质结界面，通过界面电荷转移实现高度各向异性的单轴表面等离子体激元极化激元传输，传播长度在面内两晶轴间差一个数量级，为极化激元器件提供新平台。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Enhancing thermophotovoltaic performance using graphene-BN-InSb near-field heterostructures
设计并优化了石墨烯-六方氮化硼-InSb近场结构，以提高工作在普通工业废热$400~\rm K \sim 800~\rm K$温度范围内的热光伏系统的输出功率和能量效率，该温度范围也是常规热电器件的工作温度范围。结果表明，对于石墨烯-六方氮化硼异质结发射极和石墨烯覆盖的InSb电池，系统的最佳电功率可达$3.5\times10^{4} \rm\ W/\rm m^2$，而对于异质结发射极和未覆盖的InSb电池，系统的效率最高（达到卡诺效率的$27\%$）.这些结果表明，近场热光伏系统的性能可以与最先进的热电器件相媲美，甚至优于。热光伏性能显著增强的基本物理学被理解为是由于发射极和电池之间的共振耦合，其中石墨烯中的表面等离子体激元和氮化硼中的表面声子极化激元起重要作用。我们的研究为未来的高性能热光伏系统提供了一个垫脚石。
2019-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Powerful and Tunable THz Emitters Based on the Fe/Pt Magnetic Heterostructure
在这项工作中，我们报告了我们的研究在Fe/Pt磁性异质结构的太赫兹辐射。我们已经进行了全面的调查太赫兹发射Fe/Pt磁性异质结构，采用时域太赫兹光谱。我们发现，通过适当调整的Fe或Pt层的厚度，可以大大提高这种类型的异质结构的太赫兹发射。我们进一步证明了新设计的多层（Pt/Fe/MgO）$_n$（n=3）发射的THz场强可以达到~1.6 kV/cm，这与偏压为4 kV/cm的传统GaAs天线的值相当，100微米GaP和2 mm ZnTe。首次证明了太赫兹波的强度和光谱可以通过施加在图案化Fe/Pt磁性异质结构上的磁场来调节。因此，这些研究结果有望新的方法来制造强大的和可调谐的太赫兹发射器的磁性异质结构的基础上。
2016-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Optical Damage Threshold and THz Generation Efficiency of (Fe,CoFeB)/(Ta,Pt) Spintronic Emitters
利用飞秒脉冲激发铁磁/铁磁自旋异质结构，利用逆自旋霍尔效应产生THz脉冲.相比之下，超快退磁/再磁化的贡献非常微弱。来自自旋电子THz发射器的最高可能的THz信号强度受到相应异质结构的光学损伤阈值的限制。即使在损伤阈值之前，太赫兹产生效率也不随激发通量而饱和。研究了双层（Fe，CoFeB）/（Pt，Ta）FM/NM自旋电子异质结构在800 nm亚50 fs放大激光脉冲泵浦下产生THz的优化性能。其中，CoFeB/Pt是最佳的THz源组合。优化的FM/NM自旋电子异质结的石英衬底上，具有α-相Ta作为的氧化层，显示出最高的损伤阈值相比，与Pt，无论其生成效率。石英衬底上的Fe/Ta异质结构的损伤阈值为~85 GW/cm 2。
2021-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Charging of quantum emitters in hexagonal boron nitride - graphene heterostructures due to electrostatic screening
本研究揭示了hBN/石墨烯异质结构中静电屏蔽导致缺陷电荷态改变，并表明可通过栅极电压克服重取向能垒，实现电学控制量子发射体。
2025-01-22 cond-mat.mtrl-sci
High performance THz emitters based on ferromagnetic/nonmagnetic heterostructures
本文报道了一种基于铁磁（FM）和非铁磁（NM）异质结构的具有优良性能的THz辐射源。飞秒激光束首先在NM/FM双层膜中激发自旋电流，然后通过逆自旋霍尔效应产生瞬态电荷电流，从而产生THz辐射。从我们的薄膜叠层发射的宽带THz波具有超过500 μ m厚的ZnTe晶体（标准THz发射器）的峰值强度。我们的器件对入射激光束的偏振不敏感，这表明了抗噪声特性。相比之下，太赫兹波的偏振是完全可控的外部磁场。我们还在柔性衬底上制作了性能良好的器件，并证明了器件可以由低功率激光驱动。与低成本和大规模生产的薄膜叠层溅射生长方法一起，所提出的太赫兹发射器可以容易地应用于各种太赫兹设备。我们的研究还指出了另一种方法来表征与NM/FM双层自旋电子器件。
2016-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Giant Magneto-Exciton Coupling in 2D van der Waals CrSBr
本研究利用磁光光谱揭示了厚层CrSBr中稳健的激子-磁序强耦合，发现0.425T磁场即可诱导磁相变并产生32 meV激子能移，为二维反铁磁材料在磁光传感器和量子通信中的应用奠定基础。
2024-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Achieving high-performance polarization-independent nonreciprocal thermal radiation with pattern-free heterostructures
University of Houston（休斯顿大学）
本文提出无图案多层异质结构，利用磁光和磁性Weyl半金属材料实现极化无关的非互易热辐射，通过帕累托优化提升性能。
2025-12-30 cond-mat.mtrl-sci math.OC physics.app-ph
Van der Waals heterostructure mid-infrared emitters with electrically controllable polarization states and spectral characteristics
现代红外（IR）显微镜、通信和传感系统需要对光的光谱特性和偏振态进行控制。通常，这些系统需要级联多个滤波器、偏振光学器件和旋转组件来操纵光，这不可避免地增加了它们的尺寸和复杂性。在这里，我们报告的两个终端中红外（中红外）发射器与电控光谱和偏振特性。我们的器件是由两个背靠背的pn结形成堆叠各向异性发光材料，黑磷和黑砷磷与二硫化钼。通过控制晶体学取向和工程异质结的能带分布，两个结的发射表现出不同的光谱范围和偏振方向;更重要的是，这两个电致发光（EL）单元可以独立激活，这取决于所施加的偏压的极性。此外，我们表明，当操作我们的发射器的极性切换脉冲模式下，其EL表现出广泛的光谱覆盖范围的特点，包括整个第一中红外大气窗口，和电可调的光谱形状。我们的研究结果为开发光发射器领域的突破性技术提供了基础。
2022-10-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Room temperature single-photon superfluorescence from a single epitaxial cuboid nano-heterostructure
当一组相同的发射体在空间上的距离远小于它们发射的光的波长时，单光子超辐射可以出现，并且其特征在于形成自发发射光的超辐射状态，其速率与发射体的数量成线性比例。这种集体现象仅在少数纳米材料系统中得到证明，所有这些系统都需要低于10K的温度。在这里，我们合理地设计了一种单一的胶体纳米材料，它具有多个（几乎）相同的发射器，这些发射器不受其他系统（如分子聚集体）中通常抑制室温超辐射的波动的影响。具体而言，通过结合分子动力学，原子电子结构计算，模型哈密顿方法，我们表明，面对异质结构纳米立方体模仿个人准二维纳米片，可以作为强大的发射器需要实现超辐射现象在室温下。利用逐层胶体生长技术合成纳米立方体，我们证明了单光子超荧光通过单粒子时间分辨光致发光测量在室温下。在单个纳米立方体中对超辐射和亚辐射状态的这种强有力的观察打开了超快单光子发射器的大门，并通过超辐射级联提供了一条纠缠多光子状态的途径。
2021-04-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
High efficiency UV emitters - theoretical investigation of GaN/AlN heterostructures
采用密度泛函理论模拟了GAN/AlN体系的物理性质。将这两种化合物结合到多量子阱（MQW）结构中将诱导强静电效应，导致在AlN/GAN界面处出现高量级偶极层，这首先由{Tersoff Phys.Rev.B30（8）pp.4874（1984）}假设，并且已经由{Romanowski et al.J.Phys.Chem.C114}在GAN/InN中确定。14410（2010）}。当结合GAN和AlN的异质结构中的波函数的空间投影表明，状态之间的价带偏移成为的顺序为0.85 V的系统分析的影响的数量的Ga原子层上的性质的井已经表明，对于厚度高达4 Ga层，GAN表现为载流子定位潜在的最小值，而对于更大的厚度，它是一个标准的量子阱。在所有情况下，阱具有接近价带最大值（VBM）和导带最小值（CBM）的强局域化量子态。计算的振荡器强度值对于超过8 Ga层（~21 μ m）的阱厚度迅速减小，这表明用于UV发射器的阱应该比基于InGaN/GAN系统的阱薄得多。量子限制斯塔克效应（QCSE）相关的跃迁能量的变化的函数的几何排列也得到了。
2012-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Probing Interface-Driven Mechanisms of Non-Classical Light in van der Waals Heterostructures
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Institute of Physics “Gleb Wataghin”, State University of Campinas（坎皮纳斯州立大学格莱布·瓦塔金物理研究所）；Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS), Brazilian Center for Research in Energy and Materials (CNPEM)（巴西同步辐射光源实验室（LNLS），巴西能源与材料研究中心（CNPEM））；Department of Physics, Federal University of São Carlos（圣卡洛斯联邦大学物理系）
研究通过界面介电工程优化非经典光发射器性能，发现氯化物基底显著增强发射强度和量子特性。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Secondary spin current driven efficient THz spintronic emitters
飞秒激光诱导铁磁/重金属异质结构光激发能产生宽带太赫兹波，引起了人们的广泛关注。这种现象依赖于超快自旋电流的形成，这在很大程度上归因于FM层的直接光激发。然而，我们发现，在这个过程中，FM层也经历了二次激发导致的热电子从HM层，穿越FM/HM界面，并在FM中转移额外的能量。因此，所产生的二次自旋增强了总自旋电流的形成，并导致放大的自旋电子太赫兹发射。结果还强调了次级自旋电流的重要性，当使用具有较厚HM的FM/HM异质结时，次级自旋电流甚至超过初级自旋电流。一个分析模型的开发，以提供更深入的了解内的各个层的微观过程，强调广义超快超扩散自旋输运机制。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Controlling polarization of spintronic THz emitter by remanent magnetization texture
太赫兹（THz）科学和技术促进了广泛应用的快速发展，并扩大了基础科学的前沿。自旋电子太赫兹发射器提供概念上的优点，因为磁性层中的自旋取向可以容易地通过外部施加的磁场或通过由磁性元件的特定形状确定的内部磁场分布来控制。在这里，我们报告了一个可切换的太赫兹源的基础上微图案化的磁性异质结构驱动的飞秒激光脉冲。我们表明，极化状态的精确可调谐性是由微结构的形状所决定的磁性层的基本磁化织构促进的。这些结果也揭示了非均匀磁化状态在磁性异质结构中产生超快自旋电流的潜在物理机制。我们的研究结果表明，线偏振太赫兹波的发射可以通过使用偏置磁场饱和样品来打开和关闭，为具有广泛潜在应用的集成片上太赫兹器件开辟了迷人的前景。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Terahertz Phase Inversion via Field-Free Spin-Orbit Torque Switching in an Antenna-Integrated Spintronic Heterostructure
研究利用天线集成自旋电子异质结构，通过无场自旋轨道扭矩切换实现太赫兹发射相位的微秒级电控制，克服传统方法局限，扩展调制带宽，建立电可编程发射器，为相关应用提供紧凑可扩展平台。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Manipulating the wavelength of single photons in insulating van der Waals heterostructures: theory and application to bilayer hexagonal boron nitride
本文提出一种阐明绝缘范德华异质结影响单层单光子发射能量机制的通用方法，并以双层六方氮化硼中的碳取代情形开展具体研究。
2024-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Localization and defects in axial (In,Ga)N/GaN nanowire heterostructures investigated by spatially-resolved luminescence spectroscopy
(In嵌入在自组装GAN纳米线中的Ga）N插入物对于固态发光器中的应用是当前感兴趣的。这样的结构表现出众所周知的宽发射带。我们使用阴极射线发光光谱成像在扫描电子显微镜和单纳米线上的显微光致发光光谱，以了解更多关于这种发射的机制。我们观察到的位移的发射能量沿堆叠的六个插入内的单个纳米线，可以解释的成分拉动。我们的研究结果也证实了报告，在潜在的波动内的插入载体的本地化起着至关重要的作用，这些纳米线为基础的发射器的发光。此外，我们解决了我们的测量中的结构和点缺陷的贡献。
2014-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolithic axial InGaAs quantum dot emitters in GaAs-based nanowires via Sb-mediated facet engineering
Walter Schottky Institute, TUM School of Natural Sciences, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学沃尔特·施科特基研究所自然科学学院）；Institute for Physics and Astronomy, Technical University Berlin（柏林工业大学物理与天文学研究所）；Department of Chemistry, Ludwig-Maximilians-University of Munich（慕尼黑大学化学系）；Walter Schottky Institute, TUM School of Computation, Information and Technology, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学沃尔特·施科特基研究所计算、信息与技术学院）；Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）
本研究通过Sb介导的facet工程开发了GaAs基纳米线中的InGaAs量子点发射体，解决了轴向量子发射体的制备难题，实现了单片集成的单光子源。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced THz emission and exciton transfer in monolayer MoS2/GaAs heterostructures
University of Hyderabad（海德拉巴大学）；San Diego State University（圣地亚哥州立大学）；Indira Gandhi Centre for Atomic Research（印地拉·甘地原子研究中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
单层MoS2/GaAs异质结构通过相相干叠加和激子转移机制，显著提升THz发射效率和光电性能。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Long-range orbital transport and inverse orbital Hall effect in Co/Ru-based terahertz emitters
Shaanxi University of Technology（陕西理工大学）；Fudan University（复旦大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））
本研究在Co/Ru异质结构中实现了轨道到电荷电流的转换，并通过相长干涉增强太赫兹发射，展示了长程轨道传输和反轨道霍尔效应的调控机制。
2026-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Resonant field emission from noble-metal/graphene heterostructures
National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究通过贵金属覆石墨烯异质结构实现可调谐电子输运，利用石墨烯电子态共振隧穿效应，提出两种实验相关几何构型，为空气通道场发射纳米电子器件提供可行路径。
2026-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced laser-induced single-cycle terahertz generation in a spintronic emitter with a gradient interface
本文研究Pt/Co自旋电子THz发射器，提出在Pt与Co间引入成分梯度界面，实验证明其可在宽光通量范围内将光-THz转换效率提升两倍。
2024-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Monolithic Infrared Silicon Photonics: The Rise of (Si)GeSn Semiconductors
（Si）GeSn半导体在经过漫长的孕育期后终于成熟了。器件质量外延层和量子工程异质结构的展示意味着可调谐全IV族Si集成红外光子学现在是一种真正的可能性。尽管最近在（Si）GeSn材料和器件方面取得了令人兴奋的发展，但这一系列半导体仍然面临着严重的限制，需要解决这些限制，以实现可靠和可扩展的应用。主要的突出挑战包括难以在期望的Sn含量和晶格应变下生长高结晶质量层和异质结构，在生长期间和整个器件处理步骤中保持材料完整性，以及控制掺杂和缺陷密度。其他挑战与缺乏优化的器件设计和预测性理论模型来评估和模拟（Si）GeSn层和异质结构的基本性质和性能有关。该观点强调了规避这些障碍的关键策略，并使这种材料系统成熟，为Si兼容的红外光电探测器，传感器和发射器在自由空间通信，红外捕获，生物和化学传感以及热成像中的应用创造了深远的新机会。
2021-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning the work function in transition metal oxides and their heterostructures
在实验室中开发新型功能材料与基于计算机的化合物模拟相结合，使微观尺度上的材料设计愿景不断接近现实。对于许多应用来说，界面和表面现象而不是本体性质是关键。材料-真空界面的最基本性质之一是将电子转移穿过该边界所需的能量，即功函数。它是许多应用的关键参数，包括有机电子学、场电子发射器和电子能量转换器。过渡金属氧化物通常在高温下非常耐降解，为此类器件提供了有前途的材料类别。我们对钙钛矿氧化物进行了系统的研究，提供了参考值，并且同样重要的是，报告了材料趋势和功函数的可调性。我们的研究结果确定和分类的功函数的依赖关系的几个参数，包括特定的表面终止，表面重建，氧空位，和异质结构。
2016-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-layer controlled THz Spintronic emission from Epitaxially grown Two dimensional PtSe$_2$/ferromagnet heterostructures
本研究报道外延生长的1T-PtSe$_2$/铁磁异质结构作为新型太赫兹发射器，利用强自旋轨道耦合和原子层控制实现从逆Rashba-Edelstein效应到逆自旋霍尔效应的转变，展示了PtSe$_2$作为二维太赫兹自旋电子材料的潜力。
2023-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric modulation of quantum emitters in monolayer WS$_2$
本研究通过将单层WS$_2$与铁电聚合物P(VDF-TrFE)集成，提出控制单光子发射体纯度的新范式，实现高达94%单光子纯度及半经典与量子光区间可逆调节，为量子光子信息调制编码提供新途径。
2024-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Electrically pumped h-BN single-photon emission in van der Waals heterostructure
本文提出利用石墨烯/h-BN/NbSe2范德华异质结中的缺陷诱导隧穿电流实现电泵浦单光子发射，并确认发射体为h-BN晶体缺陷，为量子光电子学小型化器件提供新途径。
2024-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Moiré excitons: from programmable quantum emitter arrays to spin-orbit coupled artificial lattices
高度均匀和有序的纳米点阵列对于高性能量子光电子学（包括新型半导体激光器和单光子发射器）以及用于合成相互作用准粒子的人工晶格以实现量子信息处理和多体物理模拟是至关重要的。二维半导体的范德华异质结构自然具有有序的纳米尺度景观，即横向调制电子和地形结构的莫尔图案。在这里，我们发现这些莫尔效应实现了长寿命层间激子的纳米点限制的超结构，这些激子可以从量子发射体的完美阵列电调谐或应变调谐到具有巨大自旋轨道耦合（SOC）的激子超晶格。电场除了可以实现发射波长的大范围调谐外，还可以反转发射阵列的自旋光学选择规则。这种前所未有的控制来自于由莫尔条纹压印在激子波函数上的规范结构，当跳跃将纳米点耦合到超晶格中时，莫尔条纹是SOC的基础。我们发现，云纹主机复杂的跳跃蜂窝超晶格，激子带功能的狄拉克节点和两个Weyl节点，连接的自旋动量锁定拓扑边缘模式。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Field-Controlled THz Modulation in Uniaxial Anisotropic Spin-Valves Emitters
MIREA – Russian Technological University（莫斯科无线电工程、电子和自动化国立大学）；Institute for Physics of Microstructures RAS（俄罗斯科学院微观物理研究所）；Lobachevsky State University（下诺夫哥罗德国立罗巴切夫斯基大学）
该研究通过磁控实现THz幅度调制，利用自旋阀结构和逆自旋霍尔效应，实现高效低场THz发射控制。
2026-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Ordered arrays of InGaN/GaN dot-in-a-wire nanostructures as single photon emitters
实现在高温下工作并位于预定位置的可靠单光子发射器仍然是开发用于量子光应用的固态系统的主要挑战。我们展示了单光子发射的二维有序阵列的GAN纳米线含有InGaN纳米盘。该结构是通过分子束外延在（0001）GaN-on-sapphire模板上制作的，该模板用胶体光刻制备的纳米孔掩模图案化。低温阴极发光测量揭示了从单纳米线异质结构发射的光的空间分布。从InGaN区域的最顶部的部分的发射覆盖蓝色到绿色的光谱范围，并显示出强烈的和窄的量子点样的光致发光线。这些线表现出92%的平均线偏振比。光子相关测量表明，光子反聚束的g（2）（0）值远低于0.5的单光子发射的阈值。反聚束率随光激发功率线性增加，外推到激子衰减率~1 ns-1在消失的泵浦功率。该值与通过时间分辨光致发光测量的激子寿命相当。具有受控空间位置和强线性偏振的快速且高效的单光子发射器是朝向高速片上量子信息管理的重要一步。
2017-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Absorption and emission modulation in MoS2-GaN (0001) heterostructure by interface phonon-exciton coupling
基于层状二维过渡金属二硫属化物（TMD）与氮化镓（GAN）界面的半导体异质结构是实现宽带光发射器和吸收器的优良材料系统。极性半导体如GAN的表面性质由界面声子控制，因此垂直异质结构的光学性质强烈依赖于界面激子-声子耦合。在单层MoS 2-GAN（0001）异质结构中，由于界面声子与光生载流子的耦合，观察到异质结构中不同拉曼模式的起源和激活。这种耦合强烈地影响了MoS 2的非平衡吸收特性和两种半导体的发射特性。采用密度泛函理论（DFT）计算了界面的能带排列，发现界面为I型异质结构。MoS 2在K点处的带间跃迁的光激发强烈地调制MoS 2中的C激子带。GAN的吸收带和发射带与MoS 2的吸收带的重叠引起了能量和电荷在界面上的转移，并在Γ点处产生光激发。利用瞬态光抽运-探测光谱技术，在GAN衬底上的MoS 2中观察到激子吸收态的强调制。载流子与声子和缺陷态的相互作用导致了GAN衬底上MoS 2发光的增强和蓝移。我们的研究结果表明，声子和载流子之间的界面耦合的光学和电子应用的发展的相关性。
2019-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Natural van der Waals silicates as hosts for telecom quantum emitters: the case of erbium-doped talc
Eötvös Loránd University（罗兰大学）
该研究通过理论计算发现天然层状硅酸盐滑石可作为基质，实现具有稳定电信C波段发射的掺铒量子中心，为集成光子学提供新平台。
2026-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Photodetecting and Light-Emitting Devices Based on Two Dimensional Materials
二维（2D）材料，如石墨烯、过渡金属二硫属化物（TMD）、黑磷（BP）等，已经显示出迷人的电学和光学特性，并在光电应用中显示出巨大的潜力。高性能和多功能器件是通过采用不同的结构设计来实现的，例如具有纳米结构材料、体半导体和有机物的混合系统，形成2D异质结构。本文主要介绍了二维材料在高响应光电探测器、发光器件和单光子发射器方面的研究进展。强调了混合系统和基于范德华异质结的器件，它们在最先进的应用中表现出巨大的潜力。
2016-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spintronic THz emitters based on transition metals and semi-metals/Pt multilayers
基于铁磁/重金属（FM/HM）异质结构中逆自旋霍尔效应的自旋子太赫兹（THz）辐射源（STE）已成为产生THz脉冲的重要光源。这些界面的设计，材料和控制在纳米水平上已经成为工程师的太赫兹emission properties至关重要的。在这项工作中，我们目前的研究，通过多管齐下的方法，利用材料和界面工程，以提高太赫兹自旋电子发射的结构优化。这包括：HM/FM结的多叠层的应用以及它们在三层结构中的应用，使用自旋阱来同时增强THz发射场并减少厚Pt层的使用以减少光吸收，以及使用半金属来增加自旋极化并因此增加THz发射。通过这些方法，可以实现THz场的显著增强。重要的是，考虑到光吸收允许阐明新的现象，如自旋扩散长度和使用太赫兹光谱的自旋阱之间的关系，以及可能区分半金属中的自和界面自旋-电荷转换。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Challenges and opportunities of ZnO-related single crystalline heterostructures
ZnO异质结构的最新技术进步已经将器件功能扩展到各种应用。为了在异质结构中提取新的器件功能，需要制造具有最小杂质、缺陷和无序的高质量薄膜和界面。采用分子束外延（MBE）和单晶ZnO衬底，可以大幅度降低ZnO薄膜和MgxZn 1-xO异质结构中的残余杂质和缺陷密度，显著提高ZnO薄膜和异质结构的光电性能。在这里，我们从应用的各个方面概述这种最新的技术进步。对于紫外区的光发射器和光检测器等光电子器件，分别对p型ZnO的开发和优良肖特基接触的制造进行了多年的深入研究。对于前者，通过对生长条件的微调，使MgxZn 1-xO尽可能本征化，为通过NH3掺杂方法制备p型MgxZn 1-xO提供了可能性。对于后者，导电和透明的聚合物薄膜上旋涂MgxZn 1-xO显示出几乎理想的肖特基结。通过改变Mg含量，可以实现波长选择性检测。从电子器件的角度来看，受限于MgxZn 1-xO/ZnO界面的二维电子由于具有高的电子迁移率和强的电子-电子关联效应，有望成为量子器件的候选材料。ZnO基异质结构的这些美妙特征和巨大机会使该系统在氧化物电子学中独一无二且充满希望，并将在光电子器件和电子应用中带来新的量子功能，具有更低的能耗和高性能。
2013-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Radiative Pattern of Intralayer and Interlayer Excitons in Two-Dimensional WS2/WSe2 Heterostructure
由过渡金属二硫属化物（TMDC）单层形成的二维异质结构（HS）为研究层内和层间激子以及莫尔图案诱导的特征提供了独特的平台。特别地，偶极电荷转移激子包括电子和空穴，其被限制在2D半导体的单独层中并且跨异质结界面库仑束缚，在研究界引起了相当大的关注。一方面，它对于光电子器件具有重要意义，例如在从光伏器件提取载流子方面。另一方面，其空间间接性质和激子之间的相应高寿命以及其面外偶极取向使其对于激子玻色-爱因斯坦凝聚研究（其解决集体相干效应）和具有TMDC的光子集成方案具有吸引力。在这里，我们证明了层间激子的面外偶极子取向，通过角分辨光谱的HS光致发光在低温下，采用钨基TMDC HS。在可测量的光锥内，该物种的直接获得的辐射轮廓清楚地类似于偏离层内亮激子以及最近归因于由莫尔图案形成的人工超晶格的其他激子HS特征的面内发射器的辐射轮廓。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single- and narrow-line photoluminescence in a boron nitride-supported MoSe$_2$/graphene heterostructure
由范德华材料制成的异质结构提供了一个模板，以研究原子级尖锐的异质界面的邻近效应。特别是，近场电荷和能量转移的异质结构由半导体过渡金属二硫属化物（TMD）已吸引了兴趣，设计模型的2D“施主-受主”系统和新的光电元件。在这里，使用拉曼散射和光致发光光谱，我们报告了一个全面的表征的二硒化钼（MoSe $_2$）单层沉积到六方氮化硼（hBN）和覆盖的单层和双层石墨烯。与原子级平坦的hBN衬底一起，单个石墨烯外延层足以钝化MoSe $_2$层并提供均匀的环境，而不需要额外的覆盖层。结果，我们没有观察到光诱导掺杂在我们的异质结构和MoSe $_2$激子线宽得到窄至1.6 meV，因此接近均匀的极限。半金属石墨烯层中和2D半导体，并实现皮秒非辐射能量转移，其猝灭来自长寿命状态的辐射复合。因此，来自中性带边激子的发射在很大程度上主导MoSe $_2$ /石墨烯异质结构的光致发光光谱。由于该激子在低温下具有皮秒辐射寿命，与能量转移时间相当，因此在单层和双层石墨烯的存在下，其低温光致发光仅分别被$3.3 \pm 1$和$4.4 \pm 1$的因子淬灭。最后，虽然我们的裸MoSe $_2$ hBN表现出可忽略不计的谷极化在低温和近共振激发下，我们表明，接口MoSe $_2$与石墨烯产生一个单线发射器的谷极化和相干度高达$\sim 15\,\%$。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localisation-to-delocalisation transition of moiré excitons in WSe$_2$/MoSe$_2$ heterostructures
本研究利用微光致发光技术探究WSe$_2$/MoSe$_2$异质结构中莫尔激子随温度变化的特性，发现激子在120 K以上从莫尔势阱退陷转变为自由层间激子，确立了莫尔超晶格中激子受限特性的条件。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Coupling in Nickel-Cobalt Ferrite and Lanthanum Ferrite Heterostructure Composites: Experimental Evidence and Simulation-Driven Insights
Guru Ghasidas Vishwavidyalaya (CU)（古鲁·加西达斯大学）
研究通过实验和模拟探讨镍钴铁氧体与稀土铁氧体异质结构复合材料的磁电耦合特性，揭示其在多功能器件中的应用潜力。
2026-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Photostable single-photon emission from self-assembled nanocrystals of polycyclic aromatic hydrocarbons
量子技术可以在很大程度上受益于亚微米尺寸晶体中量子发射器的控制。这些都是自然倾向于集成在混合器件，包括异质结构和复杂的光子器件。目前可用的以纳米晶体雕刻的量子发射器遭受光谱不稳定性，阻止它们用作单光子源，用于大多数量子光学操作。在这项工作中，我们报告了前所未有的性能的单光子发射的有机纳米晶体（平均大小为数百\SI{}{\nano\meter}），由蒽（Ac）和掺杂二苯并三萘（DBT）分子。该源在室温和低温下具有数小时的频率和强度光稳定性。当冷却至\SI{3}{K}时，00-零声子线显示接近寿命极限的线宽值（\SI{50}{MHz}）。纳米晶环境中的这种光学性质使得所提出的有机纳米晶体成为集成光子量子技术的独特单光子源。
2017-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Single photon emitters in thin GaAsN nanowire tubes grown on Si
本研究通过等离子体辅助分子束外延在Si(111)上单片集成生长了无缺陷的薄GaAs/GaAsN/GaAs核-多壳层纳米线，实现了带隙减小400 meV且二阶自相关函数低至0.056的优异单光子发射。
2024-11-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Confined-state physics and signs of fermionization of moiré excitons in WSe$_2$/MoSe$_2$ heterobilayers
通过密度依赖的光致发光光谱探测MoSe$_2$/WSe$_2$异质结构，发现莫尔激子共振的饱和蓝移现象，并利用费米子可饱和吸收体模型揭示了莫尔势阱中激子的受限态物理及费米子化迹象。
2023-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer control of spin-charge conversion in van der Waals heterostructures
本文研究范德华异质结中原子尺度下的自旋-电荷转换，通过在PtSe$_2$和石墨烯间插入单层MoSe$_2$，实现太赫兹自旋电子发射强度与符号的单层控制，并揭示了基于电荷转移和电子杂化形成Rashba态的两种机制。
2025-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A 2D van der Waals Material for Terahertz Emission with Giant Optical Rectification
Columbia University（哥伦比亚大学）
针对二维范德华材料低能激发光谱探测受尺寸与波长不匹配限制的问题，研究发现范德华铁电半导体NbOI₂可作为高效太赫兹发射器，其光学整流效率较ZnTe高一个数量级以上，可集成用于片上近场太赫兹光谱检测，为二维材料研究提供通用工具。
2024-11-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin and Orbital Rashba response in ferroelectric polarized PtSe$_2$/MoSe$_2$/LiNbO$_3$ heterostructures
Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔贝·福尔特实验室，法国国家科学研究中心，泰雷兹集团，巴黎-萨克雷大学）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, Leti（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国替代能源和原子能委员会，微电子与技术研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, CNRS, Grenoble INP, IRIG-SPINTEC（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国替代能源和原子能委员会，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，IRIG自旋技术中心）
研究通过第一性原理模拟量化了PtSe₂/MoSe₂/LiNbO₃界面的Rashba效应，结合轨道自由度扩展了自旋输运理解，并分析了LiNbO₃极化方向对THz发射的影响。
2025-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origins of electromagnetic radiation from spintronic terahertz emitters: A time-dependent density functional theory plus Jefimenko equations approach
本文提出TDDFT结合Jefimenko方程的第一性原理方法，揭示自旋电子太赫兹发射器中远场辐射主要由退磁泵浦的电荷电流主导，而非磁偶极辐射或SOC自旋电荷转换，并量化了辐射效率与角分布。
2023-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical observation of interlayer spin correlation
Joint Quantum Institute, University of Maryland（马里兰大学联合量子研究所）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构动力学研究所）
本文利用双磁子拉曼散射在范德华反铁磁体CrSBr中首次直接探测层间自旋关联，与无拟合参数的自旋波模型高度吻合，并发展了激子增强变体技术，为二维磁性研究开辟了新窗口。
2026-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Broken mirror symmetry in excitonic response of reconstructed domains in twisted MoSe$_2$/MoSe$_2$ bilayers
通过堆叠和扭曲的范德华异质结构的结构工程最近已被用于创建莫尔超晶格，从而实现固态系统中新的光学和电子特性。特别是，在过渡金属二硫属化物（TMD）的扭曲双层中的莫尔晶格已被证明导致激子捕获，主机莫特绝缘和超导状态，并作为独特的哈伯德系统，其相关的电子状态可以被检测和光学操纵。在结构上，这些扭曲的异质结构也具有原子重构和域形成的特征。不幸的是，由于典型的莫尔畴的纳米级尺寸（~10 nm），原子重构对这些异质结构的电子和激子性质的影响不能被系统地研究，并且经常被忽略。在这里，我们使用近0 $^o$扭转角MoSe $_2$ /MoSe $_2$双层大菱形AB/BA域直接探测激子特性的远场光学个别域。我们发现，该系统具有破镜/反转对称性，AB和BA域支持层间激子与平面外（z）电偶极矩在相反的方向。基态$Γ$层间激子（X $_{I,1}$）的偶极取向可以用电场翻转，而较高能量的K-K层间激子（X $_{I,2}$）与层内K-K激子（X $_0$）经历场不对称杂化。我们的研究揭示了晶体对称性对TMD激子的深刻影响，并指出了通过域模式工程实现拓扑非平凡系统、奇异超颖表面、集体激子相和量子发射器阵列的新途径。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
