Advancing the hBN Defects Database through Photophysical Characterization of Bulk hBN
本研究通过光物理表征扩展了hBN缺陷数据库，系统评估了bulk hBN中超过600种缺陷的光物理性质，揭示了电子-声子耦合强度与空位的关系，并提供了API支持机器学习应用。
2025-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Interfacial Coupling Reshapes Nonlinear Polarization in a Spin-Defect van der Waals Heterostructure
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究利用偏振分辨二次谐波产生成像，发现PbI₂与含VB⁻的hBN异质结构的界面耦合可重塑非线性极化，使二次谐波产生强度提升六倍，关联了自旋缺陷敏化与界面修饰的有效二阶极化率。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Band gap renormalization and work function tuning in MoSe2/hBN/Ru(0001) heterostructures
本文报道了用分子束外延技术在Ru（0001）衬底上的单层六方氮化硼（hBN）上成功地生长MoSe_2。我们研究了电子结构的MoSe 2使用扫描隧道显微镜和光谱。令人惊讶的是，我们发现hBN/Ru上的MoSe 2的准粒子间隙比石墨烯或石墨衬底上的那些小约0.25 eV。我们将这一结果归因于hBN/Ru之间的强相互作用，其导致从衬底的残留金属屏蔽。MoSe 2的表面呈现出复制hBN/Ru的莫尔图案的莫尔图案。此外，电子结构和功函数的MoSe 2调制静电振幅为~ 0.13 eV。最有趣的是，这种静电调制在空间上与Ru（0001）上hBN的莫尔图案同相，Ru（0001）的表面也表现出相同幅度的功函数调制。
2016-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Moiré effects in graphene--hBN heterostructures
将石墨烯封装在六方氮化硼中具有几个优点：以这种方式实现了迄今为止报道的最高迁移率，并且通过保护性hBN层使石墨烯的精确纳米结构化变得可行。然而，由于石墨烯和hBN的不同晶格常数，以及由于石墨烯和hBN晶格之间的扭转角，可能会产生微妙的影响。在这里，我们使用一个最近开发的模型，使我们能够执行能带结构和磁输运计算这样的结构，并表明，与适当的摩尔物理的一个很好的协议，可以实现与实验，即使是复杂的结构，如无序的石墨烯，或antidot晶格的单层hBN与相对扭曲角。这种计算对于双电子器件的定量模拟是必不可少的。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in two-layer-CVD-hBN/graphene/hBN heterostructures
我们研究了石墨烯器件中的室温自旋输运，石墨烯器件封装在逐层堆叠的两层厚的化学气相沉积（CVD）生长的六方氮化硼（hBN）隧道势垒和几层厚的剥离hBN衬底之间。我们发现迁移率和自旋弛豫时间与基于SiO $_2$衬底的石墨烯器件相当，并且对于Elliott-Yafet和D 'Yakonov-Perel'机制获得了类似数量级的自旋弛豫速率。由于CVD-hBN势垒的不均匀性，铁磁体/两层CVD-hBN/石墨烯/hBN接触的行为范围从透明到隧穿。令人惊讶的是，我们发现高电阻两层CVD-hBN势垒接触相对于低电阻接触的正和负自旋极化。此外，我们还发现高阻接触的差分自旋注入极化可以被直流偏压从-0.3 V调制到+0.3 V，其符号没有变化，但在更高的负偏压下其幅度增加。这些特征标志着与双层剥离的hBN隧道势垒相比，双层CVD-hBN的独特的自旋注入性质。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupling spin defects in hexagonal boron nitride to monolithic bullseye cavities
六方氮化硼（hBN）中的色心正成为量子光子应用的越来越重要的构建块。在这里，我们证明了最近发现的自旋缺陷的hBN的有效耦合特意设计的靶心腔。我们发现，所有单片hBN腔系统表现出一个数量级的增强耦合硼空位自旋缺陷的排放。此外，通过比较有限差分时域建模，我们揭示了发射偶极子的方向，这还没有实验证明在这一点上。除此之外，耦合自旋系统在光学检测的磁共振读出中表现出增强的对比度和改善的信噪比。因此，我们的实验结果支持的模拟，构成了第一步的集成hBN自旋缺陷与光子谐振器的可扩展的自旋光子接口。
2021-05-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Band alignment and interlayer hybridisation in transition metal dichalcogenide/hexagonal boron nitride heterostructures
在范德华异质结构中，层间能带的相对排列以及由此产生的能带杂化是决定一系列电子性质的关键因素。这项工作研究这些影响的异质结构的过渡金属二硫属化物（TMD）和六方氮化硼（hBN），一个无处不在的组合作为封装材料的hBN的作用。通过与实验的角度分辨光电子能谱（ARPES）的结果进行比较的密度泛函计算的结果，我们探讨的TMD和hBN层的价态之间的杂化，并表明，它引入了避免TMD和hBN带之间的交叉点，与umklapp过程打开“鬼”避免在个别频带的交叉点。MoSe $_2$ /hBN异质结构的DFT和ARPES谱之间的比较表明，与DFT相比，实验中MoSe $_2$和hBN的价带在能量上显著进一步分离。然后，我们表明，一种新的bandwidth运营商可以应用到hBN价态的DFT计算，校正的频带对齐，并使定量比较ARPES，解释避免交叉和其他功能的带可见性的ARPES光谱。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Novel wide spectrum light absorber heterostructures based on hBN/In(Ga)Te
二维III族单硫族化合物由于其广泛的光学和电学性质而引起人们的关注，是光电和新型电学应用的有希望的候选者，然而在其原始形式下，它们对空气中的氧气非常敏感和脆弱。在这里，我们提出了两个新设计的vdW异质结构的基础上hBN（六方氮化硼）和GaTe或InTe单层。利用密度泛函理论，我们研究了这些结构的电子和光学性质。其适度的带隙和良好的吸收系数使其成为宽光谱吸收剂的优异选择，涵盖了从IR到远UV光谱的所有部分，特别是对UV光的吸收。的hBN层，这可以是有益的保护敏感的GaTe和InTe不仅保持其光学性能，但也enhancedit.Further，我们确认的堆叠类型不影响任何相关的属性，因为所有三种堆叠类型是非常相似的总能量和能带结构几乎是相同的每一个。这对于更容易的实验实现尤其重要。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature induced valley Hall effect in non-encapsulated hBN/Bilayer graphene heterostructure aligned with near-zero twist angle
本研究在非封装hBN/双层石墨烯异质结构中，通过近零扭转角对齐实现谷霍尔效应，利用非局域电阻测量验证，并可由位移场调控，Berry曲率计算支持实验。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the 3D atomic structure of a suspended graphene/hBN van der Waals heterostructure
在这项工作中，我们证明了一个独立的范德华异质结构，通常被认为是一个平面的对象，可以表现出一个内在的屈曲原子结构之间的相互作用产生的一个小的晶格失配层。利用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（STEM）研究了石墨烯在六方氮化硼（hBN）单层上的自由悬浮膜。我们在STEM中开发了一种检测方法，该方法能够记录散射电子束的方向，并且对原子的局部堆叠非常敏感。实验数据和模拟模型之间的比较表明，异质结构有效地弯曲在面外方向，产生具有匹配的莫尔波长的周期性的起伏结构。我们将这种波纹归因于层间相互作用，并展示了这如何影响每层中的层内应变。
2017-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Gate-tunable Capacitance in Van der Waals Heterostructures
该研究在石墨烯/hBN异质结中发现了反常栅极可调电容引起的滞回现象，通过对照实验证明其可能源于hBN材料，为理解其反常铁电性及设计忆容器等新型存储器件提供了新见解。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles study of hBN-AlN short-period superlattice heterostructures
本文采用基于标准和混合密度泛函理论的第一性原理方法，对hBN-AlN超晶格异质结构（SL）的结构、电子和光学性质进行了理论研究。我们认为短周期（$L<10$ nm）SL，并发现它们的属性强烈依赖于AlN层的厚度$L_{AlN}$。对于$L_{AlN}\lesssim1$ nm，AlN稳定到六方相，SL显示绝缘行为，具有II型界面能带排列和小至$5.2$ eV的光学带隙。纤维锌矿相形成较厚的AlN层。在这些情况下，内置电场导致形成极化补偿电荷以及沿界面的电子输运的二维导电行为。我们还发现了缺陷状的国家本地化的接口，这是光学活性在可见光范围内。
2018-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer excitons and Band Alignment in MoS$_2$/hBN/WSe$_2$ van der Waals Heterostructures
范德华异质结构（vdWH）为探索原子尺度上的光-物质相互作用提供了理想的场所。特别地，具有II型能带对准的结构可以产生对自由载流子到光子转换过程的详细洞察，这对于例如太阳能电池和发光二极管是核心的。在描述这种过程中的一个重要的第一步是获得存在于界面处的层间激子态的能量。在这里，我们提出了一个通用的第一性原理方法来计算电子准粒子（QP）的能带结构和激子结合能的无公度vdWHs。该方法结合了我们的量子静电异质结构（QEH）模型获得的介电函数与多体GW近似和广义2D Mott-Wannier激子模型。我们计算了双层MoS $_2$ /WSe $_2$的能级排列以及层内和层间激子结合能，发现与实验光致发光光谱非常一致。与密度泛函理论计算的比较表明了自能和电子-空穴相互作用效应的关键作用。
2016-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear optical study of commensurability effects in graphene-hBN heterostructures
二阶非线性光学响应允许检测与反转对称性破缺相关联的系统的不同性质。在这里，我们使用二次谐波产生效应来研究石墨烯/六方氮化硼异质结构的排列。为了实现这一目标，我们通过对样品进行热退火来激活相称-不相称的相变。我们发现，在系统中的这种结构变化可以直接观察到通过一个强的非线性光学信号的修改。这一结果揭示了潜在的二次谐波产生技术探测层状系统的结构特性。
2020-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scalable High-Mobility Graphene/hBN Heterostructures
本文提出完全采用可扩展工艺制备高质量 graphene/hBN 异质结构，并通过百余个厘米尺度器件验证其高载流子迁移率与可扩展性。
2023-09-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Adhesion and Reconstruction of Graphene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures: A Quantum Monte Carlo Study
本研究通过量子蒙特卡洛方法精确计算石墨烯/六方氮化硼异质结构的层间粘附势，结合弹性理论确定弛豫结构，发现交替堆叠可形成具有独特电子结构的新型稳定三维晶体。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum sensing and imaging with spin defects in hexagonal boron nitride
本综述聚焦六方氮化硼（hBN）自旋缺陷的量子传感与成像研究，介绍其基本性质、传感协议、实验进展与灵敏度提升方法，展望该领域的潜在发展与应用。
2023-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Microscopic mechanism of van der Waals heteroepitaxy in the formation of MoS2/hBN vertical heterostructures
最近的工作已经揭示，在晶体衬底（诸如六方氮化硼（hBN））上的2D材料的范德华（vdW）外延生长导致自对准晶粒的形成，这导致晶粒之间的无缺陷缝合。然而，弱的vdW相互作用如何导致晶粒取向的强烈限制仍然没有被理解。在这项工作中，我们重点研究了在hBN上外延生长vdW时MoS 2晶粒自对准的机制。通过基于密度泛函理论和Lennard-Jones势的计算，我们发现MoS 2和hBN之间的相互作用能强烈地依赖于MoS 2的尺寸和取向。我们还发现，当MoS_2的尺寸约为0.05时，40 nm时，旋转能垒可超过~ 1 eV，这应抑制旋转以限制MoS 2的取向，即使在生长温度下。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Improved Heat Dissipation in CsPbBr${_3}$-hBN Heterostructures
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；University of Wuppertal（伍珀塔尔大学）；AMO GmbH（AMO有限公司）
研究钙钛矿器件热导率低的问题，通过开发大规模半干转移方法将二维hBN集成到PHP CsPbBr₃薄膜上，形成的异质结构热导率显著提高，证明此为增强钙钛矿器件热耗散的有效方法。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Wide-field spectral super-resolution mapping of optically active defects in hBN
点缺陷会对材料的机械、电子和光学性能产生重大影响。因此，从建立集成的纳米光子技术到材料生长优化，发展稳健的、多维的、高通量的和大规模的缺陷表征技术至关重要。在这里，我们展示了潜在的宽场光谱单分子定位显微镜（光谱SMLM）的合奏光谱特性的确定，以及表征的空间，光谱和时间的单一缺陷CVD生长和辐照剥离六方氮化硼（hBN）材料的动态。我们表征了我们的样品的异质性光谱响应，并确定至少两种类型的CVD生长的材料中的缺陷，而辐照剥离片主要显示只有一种类型的缺陷。我们分析了每种类型的缺陷的闪烁动力学和光谱发射，并讨论了它们的影响与我们的样品所观察到的光谱异质性。我们的研究显示了宽场光谱SMLM技术在材料科学中的潜力，并为缺陷性质的定量多维映射铺平了道路。
2019-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Stabilisation of hBN/SiC Heterostructures with Vacancies and Transition-Metal Atoms
本研究通过密度泛函理论提出hBN/SiC双层异质结，发现硼空位可使层间作用从弱范德华耦合转为强共价键，结合过渡金属吸附研究制定表面反应性设计准则，经机器学习辅助分子动力学验证其有限温度下的稳定性，为原子级精确过渡金属功能化提供通用平台。
2025-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Origin of interlayer exciton-phonon coupling in 2D heterostructures
本研究以WSe$_2$@hBN异质结构为例，通过第一性原理计算揭示了晶体对称性在层间激子-声子散射中的核心作用，阐明了形变势与杂化空穴密度相互作用导致层间耦合的机制。
2024-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunneling spin valves based on Fe$_3$GeTe$_2$/hBN/Fe$_3$GeTe$_2$ van der Waals heterostructures
薄的范德华（vdW）层状磁性材料揭示了实现具有新功能的vdW异质结构的可能性。在这里，我们报告的实现和调查的范德华异质结构的基础上隧穿自旋阀组成的原子级薄的hBN层作为隧道势垒和两个剥离的Fe 3GeTe 2晶体作为铁磁电极。低温反常霍尔效应测量表明，薄的Fe 3GeTe 2晶体是金属铁磁体，其易磁化轴垂直于层，并且在磁场值下具有非常尖锐的磁化切换，该值略微取决于它们的几何形状。在Fe 3GeTe 2/hBN/Fe 3GeTe 2异质结构中，我们观察到隧穿电阻的教科书行为，当两个电极中的磁化彼此平行（反平行）时，隧穿电阻最小（最大）。在低温下的磁电阻是160%，由此我们确定Fe 3GeTe 2的自旋极化为0.66，对应于83%和17%的多数和少数载流子，分别。测量结果还表明，随着温度的升高，从隧道磁电阻提取的自旋极化的演变是成比例的温度依赖性的磁化强度提取的异常霍尔电导率的分析。这表明，表面的磁性能是代表那些块体，因为它可能是预期的vdW材料。
2018-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Selective Defect Formation in Hexagonal Boron Nitride
六方氮化硼（hBN）中的发光缺陷中心由于其高亮度和室温下稳定的工作而成为一种有前途的二维单光子发射源。创建具有良好定义的光学特性的这种发射器的能力是将其集成到片上光子架构中的基石。在这里，我们报告了一种有效的方法来制造hBN单光子发射器（SPE）在两个孤立的光谱区域通过操作硼扩散通过铜在大气压化学气相沉积（APCVD）-一个过程中，我们长期吸杂所需的发射性能。使用吸杂技术，我们确定性地将所得到的零声子线（ZPL）放置在550-600 nm或600-650 nm的区域之间，为hBN SPE在宽光谱范围内具有定制的发射特性铺平了道路。我们在hBN生长过程中控制缺陷形成的能力提供了一种简单且具有成本效益的方法来提高CVD hBN薄膜的结晶度，并且降低了缺陷密度，使其适用于hBN生长的广泛应用。我们的研究结果对于理解hBN中量子发射体的缺陷形成并将其用于可扩展的光子技术具有重要意义。
2019-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Quantum Emission from Defects in Single Crystal Hexagonal Boron Nitride
块体六方氮化硼（hBN）是一种高度非线性的天然双曲材料，在现代纳米光子学应用中吸引了主要关注。然而，迄今为止还没有报道其在光谱的可见部分中的光学性质和由散装hBN托管的量子发射器的研究。在这项工作中，我们研究了在红色光谱范围内使用亚带隙光激发的hBN晶体的发射特性。在室温下观察到缺陷的量子发射，并详细描述了其特征。我们的研究结果推进了hBN在量子纳米光子学技术中的应用，并增强了我们对其光学性质的基本理解。
2016-03-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of the Interlayer Exciton Gases in WSe$_2$ -p: WSe$_2$ Heterostructures
由于电子和空穴的空间分离，层间激子（IX）具有比层内激子长得多的寿命;因此，几十年来一直在追求它们以产生激子凝聚体。最近出现的二维（2D）材料，如过渡金属二硫属化物（TMD），和他们的范德华异质结构（HS），其中两个不同的二维材料层压在一起，创造了新的机会来研究IX。在这里，我们提出了在由hBN/WSe $_2$ /hBN/p：WSe $_2$ /hBN组成的两个堆叠结构内的IX气体的观察。由于TMD层之间hBN间隔层的不同厚度，两种不同结构的IX能量相差82 meV。我们证明了当温度和泵浦功率增加时，IXs的寿命缩短。我们把这种非线性行为归因于俄歇过程。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Transport Measurements of Lateral p-n Junctions Formed via Precise Spatial Photodoping of Graphene/hBN Heterostructures
本研究通过白光与聚焦激光结合的光掺杂技术在hBN/石墨烯异质结构中形成横向p-n结，经磁输运测量证实其掺杂区域定义明确，双极配置中观察到独特绝缘态，该技术可拓展至其他二维材料以构建可重写电路元件。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-Defect Spectroscopy via Random Telegraph Noise in Graphene-Contacted ReS$_2$-hBN Heterostructures
通过石墨烯接触的ReS₂-hBN异质结构中的随机电报噪声研究，揭示了低对称性二维半导体中缺陷的动力学行为。
2025-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Conserving Resonant Tunneling in Twist-Controlled WSe2-hBN-WSe2 Heterostructures
我们研究异质结构的层间隧穿由两个钨二硒化物（WSe 2）单层与控制旋转对齐，并分开的六方氮化硼。在两个WSe 2单层旋转排列的样品中，我们观察到共振隧穿，表现为在零层间偏压附近的大电导和负微分电阻，这源于能量和动量守恒隧穿。由于自旋-轨道耦合导致耦合的自旋-谷自由度，两个WSe 2单层之间的扭曲允许我们探测隧穿中自旋-谷自由度的守恒。在异质结构中，两个WSe 2单层具有180°的相对扭曲，使得一层的布里渊区与相对层的时间反演布里渊区对齐，层之间的共振隧穿被抑制。这些研究结果提供的证据表明，除了动量，自旋谷自由度也保存在垂直运输。
2018-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin injection, transport, and detection in graphene-hexagonal boron nitride van der Waals heterostructures: progress and perspectives
目前石墨烯自旋电子学的研究致力于在石墨烯中实现长的自旋寿命以及有效的自旋注入和检测。在这篇文章中，我们回顾了六方氮化硼（hBN）是如何演变为一个关键的衬底，作为一个封装层，并作为一个隧道势垒的操纵和控制的自旋寿命和自旋注入/检测极化在石墨烯自旋阀设备。首先，我们概述了由于传统的SiO $_2$衬底在石墨烯中的自旋输运所面临的挑战，然后是基于hBN的石墨烯异质结构所取得的进展。然后，我们详细讨论了使用传统的氧化物隧道势垒自旋注入石墨烯的缺点和发展，然后介绍了最近的进展，在使用晶体单层/双层/三层hBN隧道势垒的改进的自旋注入和检测，这也可以促进两端自旋阀和汉勒测量，在室温下，是技术的重要性。一个特殊的情况下，偏置引起的自旋极化的剥离和化学气相沉积（CVD）生长的hBN隧道势垒的接触进行了讨论。此外，我们给出了我们对利用石墨烯-hBN异质结构在石墨烯自旋电子学的未来发展的看法。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering optically active defects in hexagonal boron nitride using focused ion beam and water
面元氮化硼（hBN）已成为纳米光子学和量子传感的有前途的材料平台，其具有光学活性缺陷，具有优异的性能，如高亮度和大光谱调谐。然而，在hBN中发射器的确定性空间定位的精确控制在很长一段时间内仍然难以捉摸，限制了它们在混合器件中的适当相关表征和应用。最近，聚焦离子束（FIB）系统被证明是有用的工程师几种类型的空间定义的发射器具有各种结构和物理特性。在这里，我们系统地探索的物理过程，导致使用FIB在hBN中的光学活性缺陷的创建，并发现，梁基板相互作用在缺陷的形成中起着关键作用。这些发现证实了使用透射电子显微镜，揭示了局部机械退化的hBN层和局部非晶化的离子束照射hBN。此外，我们表明，暴露于水后，非晶化hBN经历了两种缺陷类型之间的结构和光学过渡具有独特的发射性能。此外，使用超分辨率光学显微镜与原子力显微镜相结合，我们查明了缺陷部位内发射体的确切位置，确认了缺陷边缘作为荧光发射主要来源的作用。这为hBN中光学活性缺陷的FIB辅助工程化奠定了基础，具有高空间和光谱控制，用于从集成光子学到量子传感再到纳米流体的应用。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmon triggered ultrafast operation of color centers in hBN layers
二维材料中的高质量发射中心是未来光子学和光电学应用的有前途的元件。富碳六方氮化硼（hBN：C）层具有原子状色心（CC）缺陷，在室温下具有强而稳健的光电发射。将hBN：C层放置在Ag三角形纳米颗粒（NP）的顶部上加速了CC缺陷的衰减，从它们的参考体积值350 ps下降到46 ps。超快衰减是由于通过CC的近场有效激发Ag NP的等离子体模式而实现的。CC/Ag NP相互作用的模拟呈现出预期更高的Purcell值，尽管所测量的CC的衰减受到仪器响应的限制。分析了NP厚度对CC的Purcell因子的影响。hBN：C层中CC的超快操作为其在苛刻应用中的使用铺平了道路，例如单光子发射器和量子器件。
2022-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Anomalous optical response of graphene on hexagonal boron nitride substrates
石墨烯/hBN异质结构可以被认为是下一代光电子学的基本构建块之一，主要是由于创纪录的高电子迁移率。然而，目前，尽管石墨烯/hBN异质结构的兴趣越来越大，但石墨烯的固有光学性质的研究仅限于标准衬底（SiO2/Si，玻璃，石英）。这可以归因于一个具有挑战性的任务，确定hBN的强各向异性介电张量的总光学响应。在这项研究中，我们克服了这个问题，通过成像光谱椭圆偏振利用同时分析hBN的光学响应与石墨烯单层。我们的技术使我们能够从石墨烯/hBN异质结构中检索石墨烯在250-950 nm的宽光谱范围内的光学常数。我们的结果表明，石墨烯在hBN上的吸收可能超过石墨烯在SiO2/Si上的吸收约60%。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High magnetoresistance of hexagonal boron nitride-graphene heterostructure-based MTJ through excited-electron transmission
本工作提出了一个ab-initio研究的少层六方氮化硼（hBN）和hBN-石墨烯异质结构夹在Ni（111）层。本研究的目的是了解电子通过界面的传输过程。对Ni（111）/ $n$ hBN/Ni（111）（其中$n$ = 2、3、4和5）以及Ni（111）/hBN-Gr-hBN/Ni（111）进行自旋极化密度泛函理论计算和透射概率计算。考虑了在反平行配置（APC）和平行配置（PC）中具有磁性对准的板。发现Ni片和hBN之间的上下界面处的Pd杂化稳定了系统。发现Ni/nhBN/Ni磁性隧道结（MTJ）在$n$ = 2和$n$ > 2的情况下表现出约0.28 eV和0.34 eV的高隧穿磁电阻（TMR）比，其略高于费米能。所观察到的这种高TMR比的移动源自电子通过界面处的Ni原子的$d_{z^2}$ -轨道的表面态的传输，所述界面与N原子的$p_z$ -轨道杂化。在$n$ > 2的情况下，邻近效应引起倏逝波，有助于降低传输概率但增加TMR比。然而，发现通过用石墨烯代替Ni/3 hBN/Ni MTJ的未杂化hBN层，从而变成Ni/hBN-Gr-hBN/Ni，TMR比以及透射概率增加。在0.34 eV的能量下观察到高达~1200%的TMR比，该能量高于费米能。此外，提出了一种基于新的读取机制的装置的设计，该装置使用刚好在费米能级以上观察到的高TMR。
2021-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band gap formation in commensurate twisted bilayer graphene/hBN moiré lattices
本研究针对一层与hBN对齐的tBLG范德华异质结，通过理论模拟揭示公度莫尔晶格的交错势可打破AA位点简并并产生额外带隙，且实验观测到对应朗道扇，为设计定制化量子材料提供了新进展。
2024-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-resolved Visible Optical Spectra and Electronic Characteristics of Defect-mediated Hexagonal Boron Nitride Monolayer
缺陷介导的六方氮化硼（hBN）超晶胞具有可见光谱和电子特性。hBN超晶胞中的缺陷包括原子空位、反位、反位空位以及外来原子对硼或氮的取代。具有VB、CB和NB-VN的hBN超晶胞具有跨费米能级的高电子态密度，这表明高导电电子特性。含原子空位、反位空位、杂质原子取代硼或氮等缺陷的hBN具有明显的自旋分辨光学和电子学特性，而含硼和氮反位缺陷的hBN不具有自旋分辨光学特性。带正电荷缺陷的hBN在较长的光谱区域具有主导的光学和电子特性。
2019-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Switching Operation in Gate Constricted Interface of MoS$_2$ and hBN Heterostructure
用于半导体界面的组合的不同二维（2D）材料对于电可控载流子限制以实现优异的静电控制是有吸引力的。研究了多层二硫化钼和六方氮化硼（MoS $_2$ /h-BN）异质界面的输运特性，发现电荷转移开关（CTS）高度依赖于沟道中的局部栅收缩和偏压.值得注意的是，CTS被证明是控制在分子水平上通过电可调门控收缩。由于暴露十亿分之100的二氧化氮气体而导致的电导的显著变化导致10 2的高开/关比，用于完全关闭通道，因此充当分子开关。第一性原理计算进一步解释了分子CTS在器件中的作用机理。CTS的分子可调性以前没有报道在任何的范德华半导体接口。我们的发现开辟了途径，利用各种原子薄异质结构的介观输运现象，在室温下的分子开关操作。
2021-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and characterization of InSb nanosheet/hBN/graphite heterostructure devices
制备了半导体InSb纳米片/六方氮化硼（hBN）/石墨三层结构，并实现了由三层结构制成的单栅和双栅器件，并进行了表征。在三层装置中采用的InSb纳米片是外延生长的、独立的锌晶体，并且横向尺寸为微米。通过剥离获得hBN和石墨薄片。每个三层通过使用自制的对准堆叠/转移装置在hBN薄片和石墨薄片上连续堆叠InSb纳米片来制成。所制造的单和双栅极器件的特征在于通过电和/或磁输运测量。在所有这些器件中，石墨和hBN薄片被用作底栅和栅衬。对所制备的单底栅场效应器件的测量表明，器件中InSb纳米片的电子场效应迁移率为~7300 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，在1.9 K时栅滞后为~0.05 V。双栅霍尔栅器件的测量结果表明，顶部和底部的栅极表现出很强的电容耦合到InSb纳米片沟道，从而可以有效地调整纳米片沟道传导。在霍尔条器件的InSb纳米片中的电子霍尔迁移率被提取为大于1.1 $\times$ 10 $^4$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，在~6.1 $\times$ 10 $^{11}$ cm $^{-2}$和1.9 K的片电子密度下，并且因此，该器件表现出明确的舒布尼科夫-德哈斯振荡。
2022-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum emitters in bilayer hexagonal boron nitride
本研究通过密度泛函理论模拟，探讨了双层六方氮化硼中相互作用原子缺陷引入的新光谱特征，发现色心间的距离和相对取向会引发偏振依赖性光谱特征，为通过缺陷间相互作用工程化单光子发射提供了途径。
2024-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strongly adhesive dry transfer technique for van der Waals heterostructure
具有原子级尖锐界面的范德华材料的堆叠为异质结的构建提供了一个新的材料平台。机械堆叠的技术挑战是在机械剥离后拾取剥离的原子级薄材料而不发生化学和机械降解。化学惰性的六方氮化硼（hBN）已被广泛用于封装和拾取vdW材料。然而，由于hBN的相对较弱的粘附性，基于hBN组装vdW异质结构受到限制。我们报道了一种新的干转印技术。我们使用两种vdW半导体（ZnPS3和CrPS4）来拾取和封装vdW异质结构的层，否则已知其难以制造。通过结合优化的聚己内酯（PCL）提供强大的粘附力，我们展示了各种垂直异质结器件，包括准二维超导NbSe 2约瑟夫森结与原子级清洁界面。基于PCL的vdW堆叠方法的多功能性为组装复杂的2D vdW材料而不发生界面退化提供了新的途径。
2020-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Extending the coherence time of spin defects in hBN enables advanced qubit control and quantum sensing
六方氮化硼（hBN）中的自旋缺陷吸引了越来越多的量子技术的兴趣，因为它们代表了范德华材料中的光学可寻址量子位。特别地，hBN中的带负电荷的硼空位中心（${V_B}^-$）已经显示出作为温度、压力和静态磁场的传感器的前景。然而，这种缺陷的短自旋相干时间目前限制了它在量子技术中的应用范围。在这里，我们采用动态解耦技术来抑制磁噪声，并延长自旋相干时间近两个数量级，接近基本的$T_1$弛豫极限。基于这一改进，我们展示了先进的自旋控制和一组量子传感协议，以检测在MHz范围内的电磁信号与亚Hz分辨率。这项工作为利用可剥离材料中的自旋缺陷进行纳米级传感奠定了基础，并为集成到超薄结构中的量子传感器和量子网络开辟了一条有前途的道路。
2022-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bias voltage controlled inversions of tunneling magnetoresistance in van der Waals heterostructures Fe3GaTe2/hBN/Fe3GaTe2
该研究在 Fe3GaTe2/hBN/Fe3GaTe2 磁性隧道结中实现室温偏压调控的 TMR 反转，并通过自旋分辨 DOS 模型解释约 0.625 V 的反转机制。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of quantum emission from hBN defects
由于发现了稳定的可见光单光子发射体，面元氮化硼（hBN）最近成为室温量子光子学的一个迷人的平台。为了利用这些发射体，有必要清楚地了解它们的原子结构和引起这种单光子发射的相关激发过程。在这里，我们进行密度泛函理论（DFT）和约束DFT计算的范围内的hBN点缺陷，以确定潜在的发射候选人。通过对所考虑缺陷的基态电子结构和激发态的原子结构应用一系列判据，然后计算Huang-Rhys（HR）因子，我们发现CBVN缺陷（其中一个碳原子取代了一个硼原子，而相反的氮原子被去除）是一个潜在的发射源，HR因子为1.66，与实验HR因子一致。我们计算了这种缺陷的光致发光（PL）线的形状，并发现它再现了一些关键功能的实验PL lineeshape。
2017-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic disorder in graphene on transition metal dichalcogenide heterostructures
石墨烯等二维材料的电子性质对其环境非常敏感，尤其是底层衬底。与非晶绝缘衬底相比，平面范德华键合衬底（诸如六方氮化硼（hBN））已经显示出通过减少形貌变化和电荷波动而大大改善石墨烯器件的电性能。半导体过渡金属二硫属化物（TMD）是范德华键合材料的另一个家族，其最近作为石墨烯的hBN的替代基底以及新型石墨烯基器件异质结构中的组分而受到关注。此外，它们的半导体性质允许动态栅极电压控制与石墨烯的相互作用强度。通过局部扫描探针测量，我们发现TMD固有的晶体缺陷诱导石墨烯中的散射，这导致异质结构质量的显著退化，特别是与hBN器件上的类似石墨烯相比。
2014-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing defectivity beneath the hydrocarbon blanket in 2D hBN using TEM-EELS
本文利用TEM-EELS穿透碳氢污染层，通过硼K边精细结构表征二维hBN中离子辐照引起的硼-氧键合缺陷，实现高吞吐量的系统性缺陷研究。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Defect Engineering in Large-Scale CVD-Grown Hexagonal Boron Nitride: Formation, Spectroscopy, and Spin Relaxation Dynamics
本文研究大规模CVD生长hBN中缺陷的工程化形成，发现负硼空位缺陷的形成依赖粒子类型和辐照条件，并识别多种缺陷类型，为可扩展量子光子器件制造铺路。
2025-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Decoupling of Quantum Emitters in Hexagonal Boron Nitride from Low-Energy Phonon Modes
最近报道了六方氮化硼（hBN）中的量子发射体在室温下根据傅里叶变换极限保持均匀的线宽。这种不寻常的观察可以追溯到面内声子模式的去耦，如果发射体位于hBN主体材料的两个平面之间，则会出现面内声子模式。在这项工作中，我们调查的起源机械解耦。改进的样品制备能够降低背景和光谱扩散的70倍降低，这是迄今为止hBN中缺陷中心的主要缺点，并使我们能够揭示低声子频率的电子-声子谱密度中的间隙。这种从声子的解耦在室温下持续存在，并解释了观察到的傅里叶变换限制线高达300K。此外，我们调查的偶极发射方向性，并显示出一个优选的光子发射通过支持索赔的缺陷中心的面外扭曲的hBN薄片的一侧。我们的工作奠定了基础，以更深入地了解基础物理的持久性傅立叶变换极限线到室温。它还提供了关于如何识别hBN中大量缺陷中心内的机械隔离发射极的描述。因此，这为室温下hBN中缺陷中心的量子光学应用铺平了道路。
2020-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Heterointerface effects on lithium-induced phase transitions in intercalated MoS2
近十年来，人们详细研究了MoS2从半导体2H到半金属1T '相的嵌入诱导相变;然而，MoS2与其他二维（2D）晶体之间的异质界面对相变的影响在很大程度上被忽视了。在这里，从头计算表明，在MoS2-六方氮化硼（hBN）界面处插入Li使MoS2的1T相比2H相稳定约100 mJ m-2，这表明用hBN封装MoS2可以降低插入诱导的相变所需的电化学能。然而，原位拉曼光谱的hBN-MoS2-hBN异质结构在电化学嵌入Li+的过程中表明，相变发生在相同的施加电压的异质结构作为裸MoS2。我们假设，预测的热力学稳定的1T '-MoS2-hBN界面抵消的异质界面的空间位阻施加的相变的能量障碍。相变发生在较低的施加电压加热的异质结构，这支持了我们的假设。我们的研究强调了二维异质结构的界面效应可以超越调制电性能，并可以修改电化学和相变行为。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Dielectric Screening in van der Waals Heterostructures via Pressure-Tuned Exciton Rydberg Series
Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过研究单层WSe₂封装在六方氮化硼中的激子里德堡系列，探测压力诱导的周围介电性质变化，提出基于层间距离压力诱导演变和hBN本体介电性质的模型，实现了对压紧hBN介电常数的直接测量，建立了一种新的介电传感方法。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competition between vacancy creation and filling in defect-engineering of hBN
University of Vienna（维也纳大学）；Univ. Paris-Saclay, CNRS, Laboratoire de Physique des Solides（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，固体物理实验室）；Institute for Microelectronics, TU Wien（TU维也纳微电子研究所）
本研究通过超低能Ar+离子辐照单层hBN，发现空位产生以硼单空位为主，且Si和C杂质填充空位作用显著，影响量子发射体的选择性制备。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring the Local Twist Angle and Layer Arrangement in Van der Waals Heterostructures
范德华异质结构的性质取决于相邻层之间的扭曲角和界面以及它们的多型和堆叠。在这里，我们描述了使用光谱低能电子显微镜（LEEM）和微型低能电子衍射（μLEED）方法来测量这些属性的本地。我们目前的结果上的MoS $_{2}$ /hBN异质结构，但该方法是适用于其他材料。使用衍射点分析来评估使用hBN作为基底的益处。此外，利用晶格的旋转对称破缺，我们确定了MoS $_{2}$薄片的劈裂历史，即，这一层源于块体中的何处。
2018-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Control of the Exciton Radiative Lifetime in van der Waals Heterostructures
原子级薄的过渡金属二硫属化物的光学性质由具有非常大的振子强度的鲁棒激子控制。在六方氮化硼（hBN）中封装诸如MoSe $_2$的单层产生接近均匀激子线宽的窄光学跃迁。我们表明，在这些范德华异质结的激子辐射率可以定制一个简单的变化的hBN封装层的厚度作为一个后果的Purcell效应。时间分辨的光致发光测量与连续波反射率和光致发光实验表明，中性激子的自发发射时间可以调谐的一个数量级取决于周围的hBN层的厚度。辐射复合的抑制可以产生高达$10$ ~ps的自发发射时间。这些结果与计算的弱激子-光子耦合区的复合率非常一致。分析表明，我们也能够观察到一个相当大的增强激子辐射衰减率。了解这些电动力学效应的作用，使我们能够阐明复杂的动力学弛豫和重组中性和带电激子。
2019-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of Unconventional Ferroelectricity in Non-Moir'\e Graphene on Hexagonal Boron Nitride Boundaries and Interfaces
The University of Hong Kong（香港大学）；HK Institute of Quantum Science & Technology, The University of Hong Kong（香港大学量子科学与技术研究所）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过设计特定的六方氮化硼边界和界面，在石墨烯-六方氮化硼范德华异质结中实现了非常规铁电性，揭示了界面相互作用的复杂性。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
