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
Atomic-Scale Investigation on the Ultra-large Bending Behaviours of Layered Sodium Titanate Nanowires
一维层状钛酸盐纳米材料在许多领域有着重要的应用，对其力学性能的研究是十分重要的。本文利用透射电子显微镜对一种陶瓷层状钛酸盐（Na 2 Ti 2 O 4（OH）2）纳米线的弯曲性能进行了原子尺度的非原位和原位研究。纳米线沿方向具有柔性<100>，最大弯曲应变可达37%。通过分析缺陷的行为，这种陶瓷材料的独特的弯曲性能被发现与位错的一种新的安排，一个可访问的成核和沿轴向方向的运动导致从弱的静电相互作用之间的TiO 6层和低b/a比。这些结果提供了开创性的和关键的理解层状钛酸盐纳米线家庭和潜在的其他一维纳米材料的层状晶体结构的弯曲行为。
2019-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Polytypism and Unexpected Strong Interlayer Coupling of two-Dimensional Layered ReS2
各向异性二维范德瓦尔斯层状材料比各向同性二维材料多了一个维度来调节材料的性质，具有重要的科学意义和潜在的应用前景。层间vdW耦合通过改变堆叠顺序来确定2D多层材料的性质。作为一种重要的代表性二维各向异性材料，多层ReS 2材料被认为是无规堆叠的，层间没有耦合。本文通过超低频和高频拉曼光谱、光致发光光谱和第一性原理密度泛函理论计算，证明了N层（NL，N>1）ReS 2的两种稳定的堆垛阶（aa和a-b）。在aa-堆叠的NL-ReS 2中观察到两种层间剪切模式，而在a-b-堆叠的NL-ReS 2中仅出现一种层间剪切模式，这表明aa-和a-b-堆叠的NL-ReS 2分别具有各向异性和各向同性堆叠顺序。层间剪切和呼吸模式的频率揭示了aa-和a-b-NL-ReS 2中出乎意料的强层间耦合，其力常数是多层MoS 2的55-90%。在多层ReS 2中观察到的强层间耦合和多型性激发了未来对其他二维各向异性材料的结构，电子和光学性质的研究。
2015-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Stacking sequence determines Raman intensities of observed interlayer shear modes in 2D layered materials - A general bond polarizability model
二维层状材料由于其优异的性能和潜在的应用前景，近年来引起了人们极大的兴趣。层间相互作用比层内键弱得多，使得合成的材料表现出不同的堆叠顺序（例如ABAB、ABCABC），从而导致不同的物理性质。在这里，我们表明，无论空间群的二维材料，观察到的层间剪切模式的拉曼频率下的典型配置蓝移的AB堆叠材料，和红移的ABC堆叠材料，随着层数的增加。我们的预测是使用一个直观的键极化率模型，这表明堆叠顺序起着关键作用，在确定哪些层间剪切模式导致极化率（拉曼强度）的最大变化，最大的拉曼强度确定的频率趋势的模式。我们通过研究几层石墨烯、MoS 2、MoSe 2、WSe 2和Bi 2Se 3中的拉曼模式，使用第一性原理计算和拉曼光谱，为这些结论提供了直接证据。这项研究揭示了一般的二维层状材料中的堆叠顺序对本征层间模式的拉曼强度的影响，并导致识别这些材料中的堆叠顺序的实用方法。
2015-04-20 cond-mat.mtrl-sci
High Energy Density in layered 2D Nanomaterial based Polymer Dielectric Films
本研究提出基于PVDF/PMMA与分层2D纳米填料的聚合物异质结构电容器，实现75 J/cm3超高能量密度和79%以上效率，为高能量密度薄膜介电电容器设计提供通用方法。
2023-11-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unravelling the coupling between excitonic quasiparticles-electron-phonon and role of interlayer coupling in vertically and horizontally aligned layered MoS2
激子准粒子、激子/三激子/双激子以及它们与声子和载流子的耦合在控制原子级薄的半导体2D材料的光学性质方面起着至关重要的作用。在这项工作中，我们解开激子/trions的动力学和它们的耦合与声子和载流子在几层垂直和水平排列的二硫化钼。我们观察到的trion签名的最高记录温度（330 K）在这两个系统中，并已表明，激子/trion的动力学和它们的耦合与声子和电子的垂直对齐的二硫化钼更受影响。随着温度的升高，观察到均匀的线宽展宽。在低温区（<100 K），谱线宽度的展宽主要是由声子引起的。相反，在高温下观察到声学和纵向光学声子对线宽展宽的贡献。通过对温度依赖的价带分裂和三价电子结合能的研究，我们也观察到了层间耦合在两个体系中的显著作用。垂直取向和水平取向的MoS 2的价带分裂随温度的升高分别降低了22%和12%，表明垂直取向对价带分裂的影响大于水平取向.此外，我们还注意到由于三电子的结合能小，三电子带的强度比激子带的强度有明显的热猝灭。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Gaussian Treatment for the Friction Issue of Lennard-Jones Potential in Layered Materials: Application to Friction between Graphene, MoS2 and Black Phosphorus
Lennard-Jones势被广泛用于描述石墨烯等层状材料中的层间相互作用。然而，众所周知，这种潜力大大低估了层状材料的摩擦性能。在这里，我们建议补充的Lennard-Jones潜在的高斯型的潜力，这使得更准确的计算二维层状材料的摩擦性能。此外，高斯势在计算上是简单的，因为它只引入了一个附加的势参数，该参数由层状结构中的层间剪切模式确定。将所得的Lennard-Jones-Gaussian势应用于计算石墨烯、MoS 2、黑磷及其异质结构的层间结合能和摩擦能。
2015-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer breathing and shear modes in few-trilayer MoS2 and WSe2
二维层状过渡金属二硫属化合物（TMD）作为一种新型的半导体材料和纳米电子材料，近年来引起了人们极大的兴趣。层间范德华（vdW）耦合和低频声子模式，以及它们如何随着层数的变化而变化，对二维TMD的机械和电学性能都很重要。在这里，我们揭示了超低频层间呼吸和剪切模式在几层二硫化钼和WSe 2，原型分层TMD，使用拉曼光谱和第一性原理计算。值得注意的是，这些模式的频率可以完美地描述使用一个简单的线性链模型，只有最近邻相互作用。我们发现，从实验中推导出的面内（剪切）和面外（呼吸）力常数保持不变，从两层2D晶体的散装材料，这表明这些优良的润滑剂的纳米级层间摩擦特性应该是独立的层数。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layered Dynamical Conductivity for a Transfer Matrix Method -- Application to an N-layer Graphene
我们计算了一个$N$层石墨烯的光学性质，制定了每一层的动态电导率。这是当电磁场局限于特定层时的电导率，并且与假设所有层中的均匀场计算的标准电导率不同。通过将这些电导率与传输矩阵方法相结合，我们考虑了由内反射引起的电磁场的空间变化。从两个电导率获得的结果表明，在任何$N$下，源自层间电子相互作用的类似峰结构出现在$N$层石墨烯的反射率中。该峰是AB堆积所固有的，对于AA堆积看不到，并且对应于足够大的$N$的峰被认为是对于天然石墨观察到的峰。对现有的高取向热解石墨和天然石墨高压实验结果进行了物理解释。虽然一个分层的导电性低估了石墨在低于峰值的光子能量的反射率，我们将表明，这种分歧是由于层间相互作用引起的非局部导电性。分层导电性的计算是有用的，在知道当地的光响应，并可以进一步验证通过层间电子相互作用的校正，我们最近发现的通用层数的观察。
2020-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantifying the Stacking Registry Matching in Layered Materials
最近开发的方法[Marom等人，物理修订信函105，046801（2010）]来量化分层材料中的配准失配。注册指数，这是最初定义为平面六方氮化硼，扩展到处理石墨系统和广义描述多层纳米管。它表明，使用简单的几何考虑，它是可能的捕获复杂的物理特征层间滑动层状材料。所提出的模型的直观性和相关计算的效率表明，该方法可以作为一个强大的表征工具，在复杂的层状系统的层间相互作用。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Topological phase transition in layered magnetic compound MnSb2Te4: Spin-orbit coupling and interlayer coupling dependeces
基于第一性原理计算和理论分析，研究了层状磁性化合物MnSb 2 Te 4的电子结构、拓扑相变（TPT）和拓扑性质.它具有与磁性拓扑绝缘体MnBi 2 Te 4相似的晶体结构和磁性结构。我们发现，当考虑自旋轨道耦合（SOC）时，反铁磁（AFM）态的MnSb_2 Te_4的能带结构在Γ处没有带反转。这是由于Sb的SOC强度小于Bi。通过将Sb的SOC提高0.3倍可以实现能带反转，这使得MnSb 2 Te 4从普通的AFM绝缘体变为AFM拓扑绝缘体（TI）或轴子绝缘体。沿层堆叠方向的单轴压应变是控制能带反转的另一种方式。驱动类似的TPT需要将层间距缩短5%。对于具有实验晶体结构的铁磁（FM）MnSb_2Te_4，它是一个正常的FM绝缘体。当SOC增大0.1倍或层间距减小1%以上时，能带反转发生。因此，FM MnSb 2 Te 4可以被调谐为最简单的I型外尔半金属，在三重旋转轴上只有一对外尔节点。这两个Weyl节点被投影到（1-10）曲面上，并由一条费米弧连接。
2020-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Remarkably low-energy one-dimensional fault line defects in single-layered phosphorene
二维纳米材料中原子尺度低维缺陷的系统工程是一种很有前途的方法来调节这些纳米材料的电子性质。界面缺陷，如晶界和线缺陷，往往是有害的技术重要的纳米器件的操作，因此，如何这样的一维缺陷可能有一个基本的理解影响其物理化学性质是至关重要的，以优化其器件性能。近年来，二维磷杂环烯由于其高的载流子迁移率和良好的机械柔性而引起了人们的广泛关注。在本研究中，我们利用密度泛函理论，研究了具有不同缺陷的单层磷烯的热力学和电子结构随温度的变化。我们已经产生了不同的线缺陷模型的基础上的故障方法，而不是传统的旋转方法。这使我们能够研究和识别新的低能线缺陷，我们展示了这些低能线缺陷如何很好地调制单层二维磷烯的电子带隙能量-在这些新提出的低能线缺陷中提供一系列金属到半导体性质。
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Moiré excitons in MoSe$_2$-WSe$_2$ heterobilayers and heterotrilayers
层状二维材料在扭曲或晶格无公度异质结构中表现出丰富的输运和光学现象，层间杂化的空间变化来自莫尔干涉效应。在这里，我们报告的实验和理论研究的激子在扭曲的异质双层和heterotrilayers的过渡金属dichalcogenides。使用MoSe $_2$ -WSe $_2$堆叠作为扭曲范德华双层和三层异质结构的代表性实现，我们观察到对比的光学特征，并在不同自旋和谷构型的层间莫尔激子的理论框架中解释它们。我们得出结论，MoSe $_2$ -WSe $_2$异质双层的光致发光与来自辐射衰减的谷直接层间激子和来自驻留在莫尔超晶胞的空间上不同的区域中的动量间接储层的声子辅助发射的联合贡献是一致的，而异质三层发射完全是由于混合层谷的动量暗层间激子。我们的研究结果突出了过渡金属二硫属化物异质叠层和多层半导体范德华异质结构的其他实现的层间杂化的深刻作用。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking and Registry Effects in Layered Materials: The Case of Hexagonal Boron Nitride
采用van der Waals修正的密度泛函理论方法研究了六方氮化硼（h-BN）的层间滑移能谱.结果表明，范德华力的主要作用是将层间固定在一个固定的距离上，而静电力则决定了最佳的堆积模式和层间滑动能。一个几乎自由滑动的路径被确定，沿着该路径获得~0.6 eV的带隙调制。我们提出了一个简单的几何模型，量化层之间的注册表匹配，并捕捉波纹h-BN层间能量景观的本质。这种现象学模型的简单性为复杂的层状结构（如碳和氮化硼纳米管）的建模开辟了道路。
2010-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the interlayer and intralayer coupling in two-dimensional layered MoS$_2$ by X-ray absorption spectroscopy and ab initio molecular dynamics simulations
本研究结合X射线吸收光谱、反向蒙特卡洛与从头算分子动力学模拟，定量表征二维层状2H$_c$-MoS$_2$的层间层内耦合，揭示原子热振动的强各向异性特征。
2023-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Ultralow-frequency collective compression mode and strong interlayer coupling in multilayer black phosphorus
黑磷（BP）作为一种二维2D层状材料的最近复兴，在其可调的电子带隙和高度各向异性的输运特性，为器件应用提供了新的机会，产生了巨大的兴趣。许多这些杰出的性能归因于其独特的结构特征，仍然需要阐明。在这里，我们展示了拉曼测量，揭示了超低频集体压缩模式（CCM），这在类似的2D分层材料中是前所未有的。这种新的CCM表明，异常强的层间耦合BP，这是定量支持的声子频率分析和第一性原理计算。此外，CCM和低频拉曼模式的另一个分支随着层数的变化而敏感地移动，从而可以精确确定高达数十个原子层的厚度，这比以前通过使用高频拉曼模式实现的厚度高得多。这些结果提供了基本的见解和实用的工具，探索多层BP在新的设备应用。
2015-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz emission from transient currents and coherent phonons in layered MoSe$_2$ and WSe$_2$
本文利用太赫兹时域发射光谱研究层状 MoSe2 和 WSe2，通过分离浪涌电流与相干声子贡献，识别出 5.87–32.75 cm-1 的层间剪切和呼吸振动模式，证明该方法可有效观测层状材料低频声子。
2023-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer ferromagnetic order revealed through pressure-enhanced interlayer exchange coupling in Fe$_3$GaTe$_2$
The University of Osaka（大阪大学）
本研究通过静水压调控Fe₃GaTe₂单晶的层间耦合，发现两个特征温度的压力依赖特性，结合第一性原理计算建立了层间磁有序的预测框架。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Breakdown of the interlayer coherence in twisted bilayer graphene
电子在布洛赫态的相干运动是固体物理中电荷传导的基本概念之一。然而，在层状材料中，当层间耦合由于例如大的层间间隔而显著降低时，这种条件常常对于层间导电而失效。我们报告说，完全抑制相干导电实现，即使在原子长度尺度的层分离在扭曲的双层石墨烯。扭曲双层石墨烯的层间电阻率远高于Bernal堆叠石墨的c轴电阻率，并且表现出对温度以及外部电场的强烈依赖性。这些结果表明，石墨烯层显着解耦的旋转和非相干传导是扭曲的双层石墨烯层之间的主要传输通道。
2012-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
ConfPred: A layered intergrowth structure prediction model based on confinement self-assembly in two-dimensional interlayer space
结合受限空间中的自组装现象和层状材料的三明治结构，我们建立了一个简单而有效的模型来预测层状共生结构。在这个模型中，一个二维的有限空间是由两个已知的块层，如铁基超导体的Fe $_2$ As $_2$块。然后，仅在受限空间内进行晶体结构预测，以寻找全新的块层。我们在USPEX9.4代码的基础上实现了该模型。在试验中，总能成功地发现已经存在的铁基超导体，如Ba $_2$ Ti $_2$ Fe $_2$ As $_4$ O、Sr $_3$ Sc $_2$ Fe $_2$ As $_2$ O $_5$、Sr $_4$ V $_2$ Fe $_2$ As $_2$ O $_6$等，对比试验表明，我们的模型在寻找共生结构方面具有显著的优势。利用该空间限制预测模型，即使具有多达六个元件的层状共生材料的结构预测也可以以可接受的机器时间消耗来执行。到目前为止，我们已经对铁基超导体的多组分晶体结构进行了预测，发现了几种稳定和亚稳结构，如Ba $_2$ Fe $_2$ As $_3$，Eu $_2$ Fe $_2$ As $_3$，La $_2$ O $_2$ ClFeAs，LiOMn $_2$ As，Li $_4$ OFe $_2$ As $_2$。
2022-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interlayer Hopping between Surface Mott Insulator and Bulk Band Insulator in layered 1T-TaS_{2}
本研究以层状1T-TaS₂为平台，采用HREELS和FTIR双重光谱方法区分其表面莫特绝缘态与体相带绝缘态，结合DMFT揭示温度诱导的层间跳跃对绝缘态演化的调控机制。
2025-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A comment on "Interlayer interactions in graphites" [Chen et al., Sci. Rep. 3, 3046 (2013)]
从\emph{ab initio}计算中确定石墨和双石墨烯等层状系统的材料性质是非常困难的。这主要是由于复杂的范德华力有助于结合层。最近，Chen~ \emph{et al.} [Chen et al.，Sci. Rep. 3，3046（2013）]报道了一种用于从对AA、AB和ABC石墨的周期性石墨计算中提取一般层状石墨系统的几何形状相关的能量性质的新方法。不幸的是，他们的分析遭受了一些技术和理论缺陷，使他们的结果不可靠的预测能量属性。我们建议，他们在这方面的结论应该重新评估，或重新分析使用更合适的范德华理论。
2014-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals Stacking Induced Topological Phase Transition in Layered Ternary Transition Metal Chalcogenides
具有非平凡电子和光子带拓扑结构的新型材料对于实现具有低功耗和散热的新型器件以及无退相干的量子计算至关重要。利用第一性原理方法，我们预测了一类三元过渡金属硫族化合物（TTMC）MM'Te $_4$具有双重拓扑特性：二维单层中的量子自旋霍尔（QSH）绝缘体和三维非中心对称晶体中的拓扑Weyl半金属.值得注意的是，我们发现可以创建和湮灭Weyl费米子，并实现之间的过渡类型-I和类型-II的Weyl费米子通过调整vdW层间距。我们的计算表明，它们具有良好的热力学稳定性和弱的层间结合，这意味着它们的实验合成，直接剥离和vdW异质堆积的巨大潜力。此外，它们的三元性质将通过控制不同的化学计量比和价电荷来提供更多的电子结构可调性。我们的发现为实现QSH效应和探索拓扑相变提供了理想的材料平台，并将为二维材料和拓扑材料的研究开辟多种新的机会。
2016-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals bonding in layered compounds from advanced first-principles calculations
尽管范德华相互作用的精确微观知识对于理解弱键合层状化合物中的键合是至关重要的，但无论是从实验还是模拟中，关于这些材料中层间相互作用强度的定量信息都很少。在这里，使用多体微扰和先进的密度泛函理论技术，我们计算了大量的层状化合物的层间结合和剥离的能量，并表明，独立的材料的电子结构，大多数系统的能量约为20毫电子伏/电子$^2$。这种普遍性解释了成功剥离的一个广泛的类的层状材料，以产生二维系统，并进一步了解一般的层状化合物的性质。
2012-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Local probe of the interlayer coupling strength of few-layers SnSe by contact-resonance atomic force microscopy
二维材料中的层间键合尤为重要，因为它不仅关系到材料的物理和化学稳定性，而且影响材料的机械、热、电、光学等性能。为了解决这个问题，我们报告的直接表征层间键合在二维SnSe使用接触共振原子力显微镜在这项研究中。对SnSe及其支撑SiO_2衬底进行了位置特异性CR谱和CR力谱测量。基于悬臂梁和接触力学模型，接触刚度和垂直杨氏模量进行了评估，与二氧化硅作为参考材料进行比较。结合半解析模型和密度泛函理论计算，进一步分析了SnSe的层间成键。使用CR AFM的这种非破坏性方法直接表征层间相互作用将有助于更好地理解2D层状材料的物理和化学性质，特别是层间插层和垂直异质结构。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Testing several recent van der Waals density functionals for layered structures
六个最近开发的交换泛函配对不同的两个版本的范德华密度泛函（vdw DF）进行测试弱键固体。测试，使用26层弱键合的化合物，基准晶格常数对实验数据和层间结合能对参考数据从随机相位近似（RPA）。所研究的泛函倾向于给出高于RPA基准的层间结合能，并且晶格常数的整体性能良好。交换泛函optB 86 b和cx 13配对与原始vdW-DF和B86 R功能配对与vdW-DF 2被发现给平衡几何形状特别好的结果。
2014-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Exploring the structural and optoelectronic properties of natural insulating phlogopite in van der Waals heterostructures
近年来，自然界中存在的范德瓦尔斯晶体给纳米材料研究人员带来了前所未有的兴趣。到目前为止，已经确定了1800多种层状材料（LM），但只有少数绝缘和天然存在的LM进行了深入研究。层状硅酸盐矿物是一类天然丰富的层状矿物，近年来被认为是一种低成本的绝缘纳米材料来源。在这个家族中，出现了一种几乎没有探索过的材料：金云母[KMg 3（AlSi 3）O 10（OH）2]。在这里，我们进行了高通量的表征，这LM采用几种实验技术，证实了与第一性原理计算的主要研究结果。我们发现，这种材料的单层（1 L）和几层是空气和温度稳定的，以及容易通过标准的机械剥离技术获得，具有原子级平坦的表面，和较低的带隙比其散装对应物，在LM中的一个不寻常的趋势。我们还系统地研究了金云母的基本性质，并证明天然金云母在其晶格中存在铁杂质，这使其带隙从约7 eV降低到3.6 eV。最后，我们将金云母晶体与1 L-WS 2结合在范德华异质结构中，并进行了光致发光研究，揭示了1 L-WS 2光学质量的显著增强（即，通过中性激子获得更高的重组效率），类似于在1 L-WS 2/hBN异质结构上获得的结果。我们的概念验证研究表明，金云母应被视为一个很好的和有前途的候选人为LM为基础的应用作为一种低成本的层状纳米材料。
2022-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-induced interlayer spacing dynamics via orbital phonon coupling
Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)（光州科学技术院）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所）；Universidad del País Vasco UPV/EHU（巴斯克大学）；The Flatiron Institute（平顶山研究所）
该研究针对三层1T'-WSe₂和1T'-WS₂，通过轨道选择性光激发调控层间距，结合模拟揭示了轨道-声子耦合诱导的层间距动力学，为调控层状材料电子性质提供了新途径。
2026-10-09 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
Indications for Lifshitz transitions in the nodal-line semimetal ZrSiTe induced by interlayer interaction
层状材料ZrSiTe目前被广泛研究作为一种具有Dirac类带交叉保护的非对称性接近费米能的半金属。最近的红外光谱研究ZrSiTe在外部压力下发现异常的光学响应，提供提示压力诱导相变在$\approx$ 4.1和$\approx$ 6.5 GPa。通过压力相关的拉曼光谱和X射线衍射测量结合电子能带结构计算，我们发现两个压力引起的Lifshitz跃迁的主要变化在费米表面拓扑结构的情况下，晶格对称性的变化的迹象。这些电子相变可以归因于由外部压力引起的增强的层间相互作用。我们的研究结果表明，层间距离的层状范德华拓扑材料的电子性质的关键作用。
2020-02-04 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
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
Strong interlayer coupling in van der Waals heterostructures built from single-layer chalcogenides
半导体异质结构是许多重要器件应用的基础平台，例如激光器、发光二极管、太阳能电池和高电子迁移率晶体管。类似于传统的异质结构，层状过渡金属二硫属化物（TMDC）异质结构可以通过将各个单层组装成功能性多层结构来设计和构建，但原则上具有原子级尖锐界面，没有原子的相互扩散，数字控制的层状组分并且没有晶格参数约束。尽管如此，这种新型的范德华（vdW）半导体异质结构的光电行为是未知的单层限制。具体来说，实验上尚不清楚这种异质双层中的光学跃迁是空间直接的还是间接的。在这里，我们研究人工半导体异质结构从单层WSe2和MoS2构建块。我们观察到的光致发光峰和最低的吸收峰，这是一致的II型带对齐空间直接吸收，但空间间接发射之间的大斯托克斯位移约100毫电子伏。值得注意的是，这种空间间接跃迁的光致发光强度很强，表明载流子的层间耦合很强。异质界面处的耦合可以通过将六方BN（h-BN）介电层插入到vdW带隙中来容易地调谐。因此，这种层间耦合的一般性质提供了带工程中的新的自由度，并且预期产生具有定制复合层的可调光电性质的新的半导体异质结构族。
2014-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological analysis of chemical bonding in the layered FePSe3 upon pressure-induced phase transitions
从理论上研究了层状铁磷三硒化物（FePSe 3）的两个压力诱导相变。基于周期线性原子轨道组合（LCAO）方法和混合Hartree-Fock-DFT B3 LYP泛函的第一性原理计算结果，对FePSe 3中的化学键进行了拓扑分析.第一次相变发生在6 GPa附近，对称性从R-3转变为C2/m，而第二次相变发生在13 GPa附近，对称性从C2/m转变为P-31 m。我们发现，在约13 GPa的带隙的崩溃发生由于在压力下沿c轴方向的磷或硒原子的相对位移引起的FePSe 3的电子结构的变化。电子密度及其Laplacian的拓扑分析结果表明，压力不仅改变了原子间的距离，而且改变了层内和层间磷原子之间的键性质。两种非金属FePSe 3相均不存在层间P-P相互作用，而SMT后，层内P-P相互作用减弱，出现层间P-P相互作用。
2020-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Configurations in Twisted Bilayers of Folded Graphene
单层石墨烯的折叠导致新的层状系统，称为扭曲双层石墨烯（TBG），通常显示出一定的层间旋转远离晶体学排列。我们在这里提出了一个原子力显微镜研究折叠石墨烯，揭示了出乎意料的大扭曲角依赖调制的~3埃的层间距离。在TBG表面，我们发现增强摩擦归因于超润滑性之间的无公度层。在弯曲的边缘，曲率半径与折叠的长度成比例，这与早期对碳纳米管的研究一致。
2016-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Driven Structural Phase Competition and Functional Response in Layered LiInP2S6
University of Rochester（罗切斯特大学）；Stanford University（斯坦福大学）
通过第一性原理计算，研究LiInP2S6三种多型体在压力下的结构相变，发现单斜C2/c相在约0.38 GPa转变为三角P-31c层内相，且电子和光学性质在相变时显著变化。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Evaluation of van der Waals density functionals for layered materials
2012年，Bjorkman等人提出了一个问题：“我们准备好了吗？”“[《物理学杂志》：康登斯Matter，2012，24，424218]关于从头算建模再现分层材料中范德华力（vdW）色散力的能力。然而，当时的答案是否定的。在这里，我们报告新一代的vdW色散模型，并表明，一个，部分离子原子（FIA）理论，提供了接近定量预测层状结构。此外，它是从色散力的定性正确的图像中进行的。其他方法，如D3和optB88vdW也工作得很好，尽管有一些例外。因此，我们认为，我们几乎vdW准备好了，一些现代的分散方法是足够准确的用于纳米材料的预测，尽管需要一些谨慎。
2018-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Phase stabilization of In2Se3 by disordered Ni intercalation and its enhanced thermoelectrical performance
本研究通过无序Ni插层稳定In2Se3相，抑制高温相变，同时提升电导率并降低热导率，使Ni0.3In2Se3在500°C下ZT值面内提升86%、面外提升222%，为层状热电材料性能增强提供了有效策略。
2025-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Vibrational Properties of Layered Boron Nitride Polymorphs
本研究通过第一性原理计算，系统研究了四种层状氮化硼多型体的电子与振动性质，发现范德华相互作用对晶格常数和层间声子模式至关重要，且$b$-BN具有直接带隙，$r$-BN因对称性破缺增强红外和拉曼活性，为多型体识别与应用提供理论依据。
2025-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and mechanical properties of few-layer borophene
本文报道了考虑层间范德华相互作用的少层硼化物电子和力学性质的第一性原理计算。从单层到少层结构，各向异性金属行为都得到了保持。双层硼化物在费米能级附近的$Γ$点处的能量分裂约为1.7 eV，远大于其它层状半导体的值（0.5- 1 eV），表明金属层状硼化物中vdW相互作用强得多。特别地，临界应变通过增加层数而增强，从而导致比单层结构更大的柔性。一方面，由于屈曲的原子结构，面外负泊松比随着层数的增加而保持不变。另一方面，我们发现，在层状硼化物中，面内负泊松比消失，这与褶皱黑磷有很大不同。当层间距增大到6.3 $\mboxÅ$时，泊松比将恢复为负值，表明泊松比变化的物理根源是层状硼化物中强烈的层间vdW相互作用。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Unmasking charge transfer in the Misfits: ARPES and ab initio prediction of electronic structure in layered incommensurate systems without artificial strain
本文通过ARPES测量与专门化从头算框架，证明非公度错配化合物中的大幅能带位移源于价带杂化和层间键合变化，而非传统认为的层间电荷转移。
2024-07-07 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
Temperature Dependence of Phonon Energies and Lifetimes in Single- and Few-layered Graphene
本研究利用MD模拟和k-VACS方法计算了1-5层石墨烯及石墨的声子特性，发现层数对层内模式能量影响小但对层间模式影响大，除层间剪切模式外寿命普遍受层数影响，且G声子寿命随层数增加而增加。
2024-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Confinement of long-lived interlayer excitons in WS$_2$/WSe$_2$ heterostructures
层状材料中的层间激子是研究量子粒子间长程相互作用所引起的多体现象的一个新平台。在势能陷阱中定位单个层间激子的能力是在人工晶格中模拟哈伯德物理的关键一步。在这里，我们证明了空间定位的长寿命层间激子在一个强烈的限制陷阱阵列使用WS $_{2}$ /WSe $_{2}$异质结构的纳米图案衬底上。我们检测到长寿命的层间激子的寿命接近0.2毫秒，并表明，他们的限制结果在微秒范围内的寿命减少和更强的发射率与持续的光学选择规则。永久偶极矩、空间限制和长寿命的组合将层间激子置于满足在光学可分辨的陷阱晶格中观察长程动力学的要求之一的制度中。
2020-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Interlayer Coupling Induced Quasiparticles
我们提出了一个确切的治疗分层多体电子系统中存在层间耦合的Schwinger功能的衍生物方法上的Keldysh轮廓。我们的透明的方法使我们能够澄清层间耦合的定义，通过显示独立的角色杂交和相互作用在产生新的电子和磁激发。我们发现层间耦合诱导各种等离子体激元，磁振子和激子，驻留在层内，层间穿越，或沿界面传播。此外，我们预测界面激发，包括电子-空穴配对途径，促进以前忽略层非保守相互作用。最后，我们简要地探讨了双层正方晶格系统的层间耦合的后果。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Insights into $\text{Li}^{+}$, $\text{Na}^{+}$ and $\text{K}^{+}$ Intercalation in Lepidocrocite-type Layered $\text{TiO}_{2}$ Structures
最近合成了具有~25% $\text{Ti}^{4+}$空位的层状纤锌矿型钛酸盐结构，并且其显示出用作可再充电锂离子电池中的电极的潜力。除了锂之外，我们还探索了这种材料容纳具有更大自然丰度的其他单价离子（例如钠和钾）的能力，以开发更低成本的锂离子电池替代品。纤铁矿材料的恒电流放电/充电曲线表明，增加一价离子的离子半径导致电极性能恶化。使用第一性原理电子结构计算，我们确定的结构中的离子的各种位置的放松的几何形状。然后，我们使用这些几何形状来计算能量的形成。此外，我们确定，所有的离子在结构中是有利的，但层间位置是优选的空位位置相比。我们还得出结论，层间和空位位置之间的交换是一个过程，涉及层间水和钛酸盐层旁边的表面羟基之间的相互作用。我们观察到结构水和$\text{OH}$基团之间的协同作用，以帮助碱金属离子从层间移动到空位位置。因此，所合成的纤铁矿作为一个原型结构，以研究离子在有限空间内的迁移机制以及水分子和钛酸盐框架之间的相互作用。
2018-01-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Interference of the Bloch phase in layered materials with stacking shifts
在周期性系统中，本征态的电子波函数表现出周期性调制的布洛赫相位，并由它们的波数${\bf k}$表征。本文从理论上讨论了具有层移的一般层状材料中的布洛赫相效应。当层间位移和布洛赫波矢量${\bf k}$满足一定条件时，电子的层间跃迁由于布洛赫相的干涉而被禁止。我们指定的流形中的${\bf k}$空间的层之间的布洛赫态的杂交被抑制在符合堆叠移位。这些流形，命名为堆叠适应干涉流形（SAIM），显然是适用于一般的层状材料，无论详细的原子配置内的单位细胞。我们证明了稳健性和实用性的SAIM与第一性原理计算层状氮化硼，过渡金属二硫属化物，石墨，和黑磷。我们也适用于一般的三维晶体的SAIM，以获得特殊的${\bf k}$点路径为各自的布拉维晶格，沿布洛赫相位干涉强烈抑制带色散。我们的理论提供了一个一般的和新颖的观点，各向异性的电子动力学固有的双晶格结构。
2017-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Davydov Splitting, Resonance Effect and Phonon Dynamics in CVD grown Layered MoS2
在共振条件下，我们对水平取向CVD生长的层状MoS_2在4 ~ 330 K温度范围内进行了全面的温度相关拉曼光谱测量。我们的声子频移和线宽的温度依赖的分析表明，有限的三，四声子非谐效应的作用。我们观察到的Davydov分裂的面外（A1 g）和面内（E12 g）模式，归因于弱层间相互作用，并反映在外观的额外模式随着温度的降低为3层和几层系统。我们还观察到，与3L MoS 2相比，Davydov分裂分量的数量在少数层中更多，这表明它随着层数的增加而增加。拉曼光谱的温度评估表明，Davydov分裂，特别是A1 g模式，是非常强的，在低温下很好地解决。我们注意到A1 g模在低温下发生分裂，而E12 g模在室温下也发生分裂，这表明A1 g模在层间相互作用中起着突出的作用。此外，通过在低温下声子模的强度增加近60倍，观察到共振效应的温度依赖性调谐。
2020-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of the vertical dielectric screening dependence on defects for few-layered van der Waals materials
本研究通过第一性原理计算，揭示了少层MoS2中介电屏蔽对空位分布和层间距离的依赖，并提供了通过调控层间距离和空位分布来工程化介电常数的方法，适用于纳米器件和超级电容器。
2024-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Phonon anomalies, Anharmonicity, and thermal expansion coefficient in few layered PtX2 (X= S, Se): A temperature dependent Raman study
本研究在5至300 K范围内对少层PtS2和PtSe2进行了变温拉曼光谱分析，揭示了其在特定温度下的声子异常与非谐效应，并提取了热膨胀系数，为相关二维材料器件开发提供了重要依据。
2025-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Gapped collective charge excitations and interlayer hopping in cuprate superconductors
利用共振非弹性X射线散射（RIXS）研究了电子掺杂铜氧化物超导体Sr $_{0.9}$ La $_{0.1}$ CuO $_2$（SLCO）中等离子体激元的传播.我们在二维布里渊区中心检测到$\sim$ ~120 meV的等离子体间隙，表明SLCO中的低能等离子体不是严格的声学。等离子体激元色散，包括间隙，准确地捕获分层$t$ - $J$ - $V$模型计算。最近RIXS数据从其他铜酸盐进行类似的分析表明，等离子体间隙是通用的，其大小与层间跳跃的幅度$t_z$。我们的工作揭示了层状铜氧化物中电荷动力学的三维性，为确定$t_z$提供了一种新的方法。
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Extracting intrinsic superconducting properties in intercalated layered superconductors using an extended 2D Tinkham model
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学中心）；Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurement, Ministry of Education, School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院教育部先进光电子量子架构与测量重点实验室）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
本文通过扩展的2D Tinkham模型研究了掺杂层状超导体的二维超导性，揭示了层间错位对超导维度的影响，并验证了该模型在不同材料中的有效性。
2025-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
