Biaxial strain in atomically thin transition metal dichalcogenides
在单层半导体过渡金属二硫属化物中的应变工程旨在通过施加外部应变来调节它们的带隙能量并修改它们的光电性质。在本文中，我们研究了过渡金属dichalcogenides单分子膜沉积在聚合物基底的双轴应变下的应用，拉伸和压缩。我们可以通过改变衬底温度来控制施加的双轴应变的量，使衬底热膨胀或压缩。在用有限元模拟模拟了衬底应变传递过程后，我们对四种过渡金属二硫属化合物单层膜（MoS 2，MoSe 2，WS 2，WSe 2）在双轴应变下进行了微差光谱分析，并测量了它们的光学性质。对于拉伸应变，我们观察到红移的带隙，达到高达94毫电子伏/%的单层WS 2沉积在聚丙烯的情况下的值。所观察到的带隙位移作为衬底延伸/压缩的函数遵循顺序WS 2> WSe 2> MoS 2> MoSe 2。
2018-04-30 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculations of the interface properties of amorphous-Al2O3/MoS2 under non-strain and biaxial strain conditions
Al_2O_3是一种很有潜力的金属氧化物半导体（MOS）电介质材料。沉积在半导体上的Al_2O_3薄膜由于晶格失配通常表现为非晶态。与二维石墨烯相比，MoS 2是一种典型的半导体材料，因此具有更广泛的应用。非晶-Al_2 O_3/MoS_2（a-Al_2 O_3/MoS_2）界面以其独特的性质引起了人们的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了无应变和双轴应变下a-Al_2 O_3/MoS_2界面行为。首先，描述了α-Al_2 O_3样品的生成过程，采用分子动力学和几何优化方法对其进行了计算。然后，我们介绍了能带对准方法，并计算了a-Al_2 O_3/MoS_2界面的能带偏移。研究发现，薄膜的价带偏移（VBO）和导带偏移（CBO）随MoS 2层数的变化而变化。还示出了漏电流对带偏移的依赖性。最后讨论了双轴应变下单层二硫化钼的能带结构。双轴应变设定在-6%至6%的范围内，间隔为2%。研究了双轴应变对能带取向的影响。
2017-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial versus uniaxial strain tuning of single-layer MoS$_2$
应变工程已经成为一种强大的技术来调整二维半导体如二硫化钼（MoS 2）的电子和光学性质。虽然一些理论工作预测双轴应变将比单轴应变更有效地调谐二硫化钼的能带结构，但在文献中仍然缺少直接的实验验证。在这里，我们实现了一个简单的实验设置，允许通过弯曲的十字形聚合物基板施加双轴应变。我们使用该装置来研究双轴应变对12个单层MoS 2薄片的微分反射光谱的影响，发现激子特征在双轴张力的-40 meV/%和-110 meV/%之间的速率下发生红移。我们还直接比较了双轴和单轴应变对同一单层MoS 2的影响，发现双轴应变计因子是单轴应变计因子的2.3倍。
2021-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning the electronic structures of silicene and germanene by biaxial strain and electric field
利用第一性原理研究了小双轴应变（$|\varepsilon|\le 5\%$）和垂直电场（E-field）对低屈曲硅烯和锗烯的电子和声子性质的影响。随着双轴应变的增加，硅烯和锗烯的第一布里渊区的高对称性$Γ$和$M$点处的导带明显向费米能级移动。相反，电场改变了$Γ$附近的能带色散，并在硅烯的K点处打开了一个小的带隙。我们发现硅烯的场致能隙开放可以通过压缩应变而增强，而通过拉伸应变而减轻。这一结果突出了通过结合机械应变和电场的硅烯的电子结构的可调性。
2015-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Effects of biaxial strain and local constant potential on electronic structure of monolayer SnSe
利用考虑自旋轨道耦合效应的修正Becke-Johnson交换势（mBJ）研究了双轴应变和局域恒电位对单层SnSe电子结构的影响.我们的研究结果表明，基本带隙的大小可以通过双轴应变调谐。压应变（拉应变）使带隙变窄（变大），压应变使带隙由准直接带隙转变为间接带隙。此外，考虑到任何电子结构的调整是通过改变晶体中的周期性电位分布来实现的，我们直接向松饼锡球添加恒定电位（CP）。结果表明，正电荷态和负电荷态的电荷态分别使带隙变窄和变大。在0.9 Ry的CP，超导体-金属转变出现，有趣的是，一种新的类型的近线性色散发生在带边。本文的工作对进一步开展实验和理论研究具有一定的启发意义。
2020-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Effects of biaxial strain on the improper multiferroicity in h-LuFeO3 films
弹性应变是一个潜在的重要途径，在调整不适当的多铁性六方晶系铁氧体的性能，然而，由于实验困难的细节一直难以捉摸。采用限制热膨胀的方法，研究了h-LuFeO 3（001）薄膜底面等温双向应变的影响。结果表明，双轴压应变显著增强铁磁畸变，且温度越高，影响越大。根据我们的第一性原理计算，压缩双轴应变和增强的铁磁畸变一起导致电极化的强度增加和h-LuFeO 3中弱铁磁磁矩的倾斜减少。这些发现对于理解h-LuFeO 3中的应变效应以及晶格和不适当的多铁性之间的耦合是重要的。h-LuFeO 3薄膜中应变效应的实验解释也表明，抑制热膨胀可以是一种可行的方法来解开许多其他外延薄膜材料中的应变效应。
2016-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Control of band structure of FeSe single crystals via biaxial strain
我们对FeSe单晶进行了系统的输运测量，施加面内双轴应变$\varepsilon$，范围从-0.96%至0.23%。通过将样品牢固地粘合到具有不同热膨胀的各种基底材料上来引入双轴应变。随着$\varepsilon$的增加，结构和超导转变温度分别单调增加和减少。我们分析了磁输运的结果，使用补偿三载流子模型。所评估的空穴和电子载流子的密度随应变而系统地变化。这表明我们成功地控制了单晶FeSe的能带结构。
2021-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Biaxial strain effect of spin dependent tunneling in MgO magnetic tunnel junctions
研究了应变对类金刚石薄膜诱导的磁性隧道结的影响。结电阻和隧道磁电阻（TMR）随着DLC膜的减小而减小。非平衡格林函数量子输运计算表明，双轴应变的应用增加了电导的平行和反平行配置。然而，少数沟道和反平行结构的电导对应变明显更敏感，这大大增加了通过MgO隧道势垒的透射率，因此，TMR比随着双轴应变而降低。
2012-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable biaxial strain device for low dimensional materials
本文提出一种紧凑型可调双轴应变装置，通过有限元分析和拉曼光谱验证，在较小尺寸下实现了与大型装置相当的最大应变和均匀性，用于调控二维材料性质。
2022-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant piezoresistive effect and strong band gap tunability in ultrathin InSe upon biaxial strain
二维（2D）半导体的非线性和悬挂键自由表面允许通过应变工程对其带隙进行显着修改。在这里，薄的InSe光电探测器器件被双轴拉伸，发现应变时的强带隙可调谐性。所施加的双轴应变通过温度升高时的衬底膨胀来控制，并且通过拉曼光谱证实了从衬底到薄InSe的有效应变转移。通过光致发光测量确定双轴应变时的带隙变化，找到高达~200 meV/%的计量因子。我们进一步表征了双轴应变对InSe器件电学性能的影响。在暗态下，在施加应变时观察到电流的大幅增加，这给出了约450-1000的压阻应变计因子值，比其他2D材料和最先进的硅应变计的压阻应变计因子值大约5-12倍。此外，InSe带隙的双轴应变调谐也转化为应变诱导的InSe光电探测器的光谱响应的红移，其中ΔEcut-off为~173 meV，应变率为~360 meV/%，表明光电探测器的光谱带宽具有强应变可调谐性。
2020-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Biaxial strain tuning of exciton energy and polarization in monolayer WS2
本文通过微区光谱实验研究双轴拉伸应变对单层WS2激子能量和圆偏振度的调控，发现应变引起约-130 meV/%的能量位移并抑制圆偏振度，揭示其源于能量与极化弛豫通道的相互作用及长程交换相互作用的改变。
2023-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hole doped Dirac states in silicene by biaxial tensile strain
采用从头算方法研究了双轴拉伸应变对硅烯结构、电子态和力学性能的影响。我们的研究结果表明，高达5%的应变的狄拉克锥基本上保持在费米能级，而更高的应变诱导空穴掺杂，因为Si $-$ Si键的削弱。我们证明，硅烯晶格是稳定的高达17%的应变。值得注意的是，屈曲首先随着应变减小（高达10%），然后再次增加，这是伴随着带隙的变化。我们还计算了Grüneisen参数，并证明了类似于石墨烯的应变依赖性。
2013-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shubnikov-de Haas oscillations of biaxial-strain-tuned superconductors in pulsed magnetic field up to 60 T
本文通过双轴应变调控两种准二维超导体MoTe₂和RbV₃Sb₅，在60 T脉冲磁场下观测Shubnikov-de Haas振荡，发现应变可提高超导临界温度并增强有效质量，为极端条件下研究二维材料提供了新途径。
2024-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ferroelectricity in [111]-oriented epitaxially strained SrTiO$_3$ from first principles
利用第一性原理密度泛函理论计算研究了双轴应变对[111]取向SrTiO $_3$低温结构和铁电性能的影响。我们发现，[111]双轴应变，可实现沿[111]方向的相干外延生长，诱导结构的扭曲SrTiO $_3$，不存在于无论是散装或[001]取向的SrTiO $_3$。在[111]双轴应变下，SrTiO $_3$在拉伸应变下表现出铁电性，在压缩应变下表现出顺电性。我们计算了SrTiO $_3$的声子谱和宏观极化随[111]双轴应变的变化，并将我们的结果与Pertsev，Tagantsev和Setter [Phys.Rev.B61，825（2000）; Phys.Rev.B65，219901（2002）]的自由能唯象模型的预测相关联。
2019-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial Strain in the Hexagonal Plane of MnAs Thin Films: The Key to Stabilize Ferromagnetism to Higher Temperature
用弹性中子散射研究了MnAs/GaAs（111）外延层的α-β磁结构相变。MnAs的面内参数随温度从100 K到420 K几乎保持恒定，遵循GaAs衬底的热演化。这引起了温度依赖的双轴应变，其负责α-β相共存，并且更重要的是，负责铁磁α相在比本体更高的温度下的稳定。我们解释了过早出现的β相在275 K和持久性的铁磁性α相高达350 K的MnAs相图的基础上与vacuical参数。结果表明，六方晶面内的双轴应变是铁磁相在室温以上扩展的关键参数。
2007-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of biaxial strain and composition on vacancy mediated diffusion in random binary alloys: A first principles study of the SiGe system
我们提出了一个系统的研究结果，使用密度泛函理论（在局域密度近似下）的双轴应变和成分的影响上的Si和Ge的自扩散SiGe合金扩散的空位机制。双轴应变依赖的空位形成能与以前的计算重新确认。计算了双轴应变对置换Ge原子与空位相互作用势能的影响。这些计算被用来估计的激活能的变化（由于双轴应变）的自扩散的Si和Ge在Si中的空位机制。计算了空位形成能随组成的变化关系。通过明确考虑第一近邻位置的影响和平均场近似下其他位置的影响，系统地建立了不同局域环境下空位迁移的从头算迁移能垒数据库.基于迁移能垒数据库进行了动力学蒙特卡罗模拟，以确定Si和Ge在SiGe中扩散的激活能的依赖性（对成分）。利用KMC模拟的结果，对SiGe中相关因子随组分和温度的变化进行了详细的研究。这些分析构成了必要的积木，以了解在微观层面上的空缺介导的扩散过程的机制。
2002-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Phase Transformations and Energy Gap Variations in Uniaxial and Biaxial Strained Monolayer VS$_2$ TMDs: A Comprehensive DFT and Beyond-DFT Study
本研究利用DFT及多种计算方法系统分析了单层VS$_2$在-5%至+5%单轴与双轴应变下的电子结构和能隙变化，发现压缩应变可诱导半导体-金属相变，为应变工程调控二维TMD电子器件提供了理论依据。
2024-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Critical role of the sample preparation in experiments using piezoelectric actuators inducing uniaxial or biaxial strains
我们报告了一个系统的研究，从机电压电叠层转移到GaAs晶片在各种各样的实验条件下的应力。我们表明，在半导体晶格中的应变，这是通过X射线衍射原位监测，是强烈依赖于晶片的厚度和选择的胶水，这是用来结合晶片的压电致动器。我们已经确定了一组最佳的参数，可重复地在室温下传输最大的失真。我们已经研究了产生的应变，不仅由经常使用的单轴压应力器，但也由双轴的复制常规进行的实验，使用基板引起的应变，但具有连续可调的晶格畸变的优势。应变响应和样品倾斜和/或弯曲的时间演化也进行了分析和讨论。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain effects in 2D diamond formation from graphene stacks
本研究结合高压光谱实验与从头算分子动力学模拟，揭示水和衬底压缩诱导的双轴应变可使少层石墨烯在约7.0 GPa下形成sp3二维金刚石结构。
2024-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of biaxial and uniaxial strain on V$_2$O$_3$
使用第一性原理计算，我们确定的作用，压缩和拉伸的单轴和等双轴应变的结构，电子和磁性的V $_2$ O $_3$。我们发现，压缩应变增加的能量成本从高温顺磁金属相过渡到低温反铁磁绝缘相。这种能量差的变化可以用低温结构中反铁磁排列的V-V键长的变化来解释。我们已经获得的见解提供了一个微观的解释，在金属-绝缘体转变温度的变化，已在实验中观察到的V $_2$ O $_3$薄膜生长在不同的基板上。
2019-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Sb2Se3 and SbBiSe3 Surface Capping and Biaxial Strain Co-Engineering for Tuning the Surface Electronic Properties of Bi2Se3 Nanosheet- A Density Functional Theory based Investigation
本文采用DFT研究Sb2Se3或SbBiSe3覆盖与最高5%双轴应变对Bi2Se3纳米片表面电子结构及自旋输运性质的协同调控。
2024-08-15 cond-mat.mtrl-sci
A tight-binding investigation of biaxial strain induced topological phase transition in GeCH$_3$
本文提出了一个包含自旋轨道耦合的紧束缚（TB）模型来描述甲基取代锗烷（GeCH $_3$）的电子性质.这个模型给出了一个电子光谱与第一原理的结果接近费米能级。利用$\mathbb{Z}_2$方法，我们证明了在11.6%的双轴拉伸应变下，从正常绝缘体（NI）到量子自旋霍尔（QSH）相的拓扑相变.该系统的电子性质对应变的敏感性，特别是其向拓扑绝缘相的过渡，使其对于应变传感器和其他微电子应用中的应用非常有吸引力。
2017-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Biaxial Compressive Strain Tuning of 2D semiconductors via Hot Dry Transfer on Polymer Substrates
本研究提出在低温冷却前对聚合物衬底预应变的热干法转移方法，将更高水平的双轴压应变引入单层WS₂，实现了创纪录的激子蓝移，揭示了低温下应变转移效率提升源于衬底杨氏模量增大。
2025-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain tuned thermoelectric properties in monolayer $\mathrm{PtSe_2}$
应变工程是调控材料电学、光学、拓扑和热电性能的一种非常有效的方法。本文采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法分别对单层$\mathrm{PtSe_2}$的电子部分和声子部分进行了双轴应变下的研究。计算结果表明，压应变和拉应变都能引起导带最小值（CBM）和价带最大值（VBM）跃迁，对Seebeck系数产生重要影响。结果表明，在CBM或VBM相变的临界应变下，压应变或拉应变均能显著提高n型或p型Seebeck系数，这可以用应变诱导能带收敛来解释.另一个重要的应变效应是拉伸应变可以显著降低晶格热导率，在应变为-4.02%时，室温晶格热导率比未应变时降低约60%，这对高$ZT$是非常有利的。为了估计热电转换效率，可以通过经验散射时间$τ$来获得品质因数$ZT$。计算的$ZT$值表明，应变确实是实现增强的热电性能的非常有效的策略，特别是对于p型掺杂。利用应变调节热电性质也可以应用于其它半导体过渡金属二硫属化物单层$\mathrm{MX_2}$（M=Zr、Hf、Mo、W和Pt; X=S、Se和Te）。
2016-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain enhanced piezoelectric properties in monolayer g-$\mathrm{C_3N_4}$
类石墨碳氮化物（g- $\mathrm{C_3N_4}$）被认为是一种很有前途的能源材料。采用密度泛函理论研究了双轴应变（-4\ %-4\%）对g- $\mathrm{C_3N_4}$单分子膜压电性能的影响。结果表明，应变的增加使弹性系数$C_{11}$ - $C_{12}$减小，压电应力系数$e_{11}$增大，导致压电应变系数$d_{11}$增大。与未加应变的相比，当应变量为4%时，$d_{11}$的含量可提高330%左右。在-4\%~4\%的应变范围内，g- $\mathrm{C_3N_4}$对$e_{11}$的离子贡献增加，而电子贡献几乎不变，这与$\mathrm{MoS_2}$单层膜不同（电子贡献增加，离子贡献减少）。为了防止电流泄漏，压电材料应该是半导体，并且g- $\mathrm{C_3N_4}$单层在所考虑的应变范围内总是半导体。计算结果表明，从压应变到拉应变，间隙逐渐增大。在4%的应变下，第一、第二价带交叉，对跃迁偶极矩有重要影响。我们的工作提供了一种增强g- $\mathrm{C_3N_4}$单分子膜压电效应的方法，为开发高效的能量转换器件提供了有益的指导。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Tuning transport coefficients of monolayer $\mathrm{MoSi_2N_4}$ with biaxial strain
实验合成的$\mathrm{MoSi_2N_4}$（\textcolor [rgb]{0.00，0.00，1.00}{Science 369，670-674（2020）}）是压电半导体。本文利用密度泛函理论（DFT）系统地研究了大双轴（各向同性）应变（0.90 ~ 1.10）对单层$\mathrm{MoSi_2N_4}$电子结构和输运系数的影响。随着$a/a_0$从0.90增加到1.10，能带隙先增大后减小，这是由于导带底（CBM）的转变。计算结果表明，在所考虑的应变范围内，$\mathrm{MoSi_2N_4}$单层膜是机械稳定的。结果表明，自旋轨道耦合效应对Seebeck系数的影响与应变有关。在无应变的$\mathrm{MoSi_2N_4}$中，SOC对Seebeck系数的影响可以忽略。然而，当施加应变（例如0.96应变）时，SOC会对Seebeck系数产生重要影响。压应变可以改变导带极值的相对位置和数目，从而增强导带的收敛强度，有利于n型$ZT_e$的形成。只有约0.96菌株能有效提高n型$ZT_e$。我们的工作表明，应变可以有效地调整单层$\mathrm{MoSi_2N_4}$的电子结构和输运系数，并可以激发进一步的实验探索。
2021-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Biaxial Strain on Cation Octahedral Rotations and Magnetic Structure of the Antiperovskite Mn$_{3}$GaN
该研究利用密度泛函理论计算 -5% 至 5% 双轴应变下 Mn$_{3}$GaN 的磁结构与电子响应，揭示其通过键长和 Mn d 态电荷重排而非八面体倾转适应应变。
2025-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the structural and electronic properties of graphene-like ZnS monolayer using biaxial strain
我们的第一性原理全势密度泛函理论（DFT）计算表明，单层的ZnS（ML-ZnS），这是预测采用石墨烯样的平面蜂窝结构与直接带隙，经历应变引起的修改时，其结构和带隙面内均匀双轴应变（$δ$）。ML-ZnS在大于0.92%的压缩应变下发生屈曲;屈曲参数$Δ$（= 0.00 Ω\，对于平面ML-ZnS）随着压缩应变的增加而线性增加（$Δ= 0.435$ Ω\，在$δ= - 5.25$ %下）。当拉伸应变为2.91%时，ML-ZnS的直接带隙转变为间接带隙。在我们考虑的$|δ| < 6%$的应变值内，带隙显示出随拉伸（压缩）应变线性减小（非线性增大以及减小）的变化。这些预测可能在未来的应变传感器和其他纳米器件，如纳米机电系统（NEMS）的潜在应用。
2014-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biaxial Tensile Strain Enhances Electron Mobility of Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
研究通过在柔性衬底上施加双轴拉伸应变，显著提高了单层WS$_2$和MoS$_2$晶体管的电子迁移率，并利用密度泛函理论揭示其机制为谷间电子-声子散射减少。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Drastic enhancement of the superconducting temperature in type-II Weyl semimetal candidate MoTe$_2$ via biaxial strain
第二类Weyl半金属候选体MoTe $_2$在T_c~0.1 K超导，是实现拓扑超导电性的理想候选体之一。然而，极低的$T_c$与小的上临界场（$H_{c2}$）相关联，这意味着仅存在于$H$ - $T$相图的小区域上的脆弱超导相。在这里，我们描述了一种简单而通用的方法，根据不同材料之间的差异热膨胀薄单晶MoTe $_2$的双轴应变。通过这种方法，我们成功地提高了$T_c$的MoTe $_2$的五倍，从而扩大了$H$ - $T$相图上的超导区域显着。为了证明在双轴应变的MoTe $_2$的超导性研究的相对容易，我们进一步提出的磁输运数据，使温度依赖的$H_{c2}$和各向异性的超导状态，否则将难以获得在一个独立的MoTe $_2$的研究。我们的工作表明，双轴应变是调节MoTe $_2$电子性质的有效方法。由于我们的方法简单，应用双轴应变，我们预计其直接适用于更广泛的一类量子材料。
2023-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Effects of biaxial strain on the impurity-induced magnetism in P-doped graphene and N-doped silicene: A first principles study
采用自旋极化密度泛函方法，采用超原胞方法研究了双轴应变对P掺杂石墨烯（P-graphene）和N掺杂硅烯（N-silicene）杂质感生磁性的影响.对三种不同的超晶胞尺寸$4\times 4$、$5\times 5$和$6\times 6$进行计算，以分别模拟三种不同的掺杂剂浓度3.1%、2.0%和1.4%。对于这两个系统，计算的磁矩是1.0 $μ_B$每个杂质原子的三个研究浓度。从电子结构和总能量作为磁化强度的函数的分析，我们表明，描述窄杂质带的电子不稳定性的Stoner型模型解释了P-石墨烯和N-硅烯中$sp$磁性的起源。在双轴应变下，杂质带色散增加，磁矩逐渐减小，在中等应变值下，磁化强度随之崩溃。因此，我们发现，双轴应变诱导磁量子相变在P-石墨烯和N-硅烯。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-Effect Transistor Based on MoSi$_2$N$_4$ and WSi$_2$N$_4$ Monolayers Under Biaxial Strain: A Computational Study of the Electronic Properties
研究了在双轴应变下，以MoSi $_2$ N $_4$和WSi $_2$ N $_4$两种不同结构的单层膜作为沟道材料的场效应晶体管的电子特性.能带结构表明这些化合物是具有间接带隙的半导体。它们的带隙可以通过施加面内双轴应变来调节。在下文中，探索谷的能量和相应的有效质量相对于应变的变化。最后，应变MoSi $_2$ N $_4$或WSi $_2$ N $_4$被用作p型FET的沟道，并探索了相应的电流-电压特性。结果表明，该FET的$\mathrm{_{ON}}$ /$\mathrm{_{OFF}}$比大于$\mathrm{10^6}$，亚阈值摆幅在96-98 mV/dec范围内。比较了这些化合物的$\mathrm{_{ON}}$ /$\mathrm{_{OFF}}$比随应变的变化。
2021-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Biaxial strain modulated electronic structures of layered two-dimensional MoSiGeN4 Rashba systems
该研究基于第一性原理计算揭示双轴应变和层间作用对层状 MoSiGeN4 带隙、Rashba 自旋劈裂及 Lifshitz 转变的调控机制。
2023-08-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Strain-engineered high-temperature ferromagnetic Oxygen-substituted NaMnF3 from first principles
采用第一性原理计算，研究了含氧NaMnF 3（NaMnF1.5O1.5）在面内双轴应变下的磁性、电子和结构性质.为了简单起见，使用包含氧八面体的结构来探索潜在的物理机制。我们发现氧八面体诱导了从绝缘反铁磁体到高温半金属铁磁体的转变。更重要的是，通过施加拉伸应变，可以显著提高居里温度，甚至可以达到室温。交换耦合常数随双轴拉伸应变的变化趋势可以归因于Jahn-Teller畸变和旋转畸变的共同作用。预计这些发现可以丰富NaMnF 3的多功能性，并使其成为自旋电子学应用的有希望的候选者。
2022-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Biaxial Strain Modulated Valence Band Engineering in III-V Digital Alloys
一些III-V族数字合金雪崩光电二极管表现出较低的过量噪声。这些合金具有低的空穴电离系数，由于存在小的“迷你缺口”，增强的有效质量和大的分离之间的轻空穴和分裂带的价带。在这封信中，使用一个紧密结合的图片的形成的minigaps的解释。此外，我们证明了降低衬底晶格常数可以增加在传输方向上的minigap尺寸和质量。这导致空穴的量子隧穿和声子散射减少。最后，我们说明了能带结构修改与衬底晶格常数为其他III-V族数字合金。
2021-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain tuning of excitons in monolayer MoSe$_2$ by high-temperature physical vapor deposition
本文利用高温物理气相沉积在Si₃N₄和SiO₂衬底上对单层MoSe₂施加双轴拉伸应变，实现了103 meV/%的激子调控速率，为过渡金属二硫化物中最高值，并通过光谱表征揭示了应变分布特性，为光电子器件应变工程提供了有效途径。
2024-08-28 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
Microheater actuators as a versatile platform for strain engineering in 2D materials
我们提出了微制造的热致动器工程的二维（2D）材料的双轴应变。这些致动器基于图案化到具有高热膨胀系数的聚合物表面上的微加热器电路。通过使电流流过微加热器，可以改变聚合物的温度并引起其表面的受控双轴膨胀。这种受控的双轴膨胀可以被转换为放置在聚合物表面上的2D材料的双轴应变，这又引起光谱的偏移。我们的热应变致动器可以达到0.64%的最大双轴应变，并且可以在高达8 Hz的频率下进行调制。这些致动器的紧凑的几何形状导致0.03 μ m/deg的可忽略的空间漂移，这有利于它们在光谱测量中的集成。我们说明了这种应变工程平台的潜力，制作应变驱动的光调制器与单层二硫化钼。
2020-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anisotropic-Strain Control of The Magnetic Structure in Mn\textsubscript{3}GaN
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
本研究通过第一性原理计算探究各向异性双轴应变对反钙钛矿材料Mn₃GaN磁结构的调控作用，绘制了(001)面内应变的磁相图，发现多种应变组合均可诱导铁磁/亚铁磁相变，且可调控净磁化方向。
2025-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tc=21K in epitaxial FeSe0.5Te0.5 thin films with biaxial compressive strain
采用脉冲激光烧蚀法在不同衬底上生长了不同厚度的高纯外延FeSe 0. 5 Te 0. 5薄膜。通过改变薄膜厚度，观察到Tc高达21 K，明显大于体值。结构分析表明，a轴随薄膜厚度的变化显着，并线性相关的Tc。后者的结果表明，在提高Tc的压缩应变的重要作用。Tc还与Fe-（Se，Te）键长和键角有关，表明有进一步增强的可能。
2009-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Reduced thermal conductivity of epitaxial GaAs on Si due to symmetry-breaking biaxial strain
在Si上外延生长III-V族半导体是硅光子学的一种有前途的途径。在生长过程中产生的螺纹位错和残余热应力预计会影响III-V族半导体的热导率，这对于构建在该平台上的光子器件的有效散热至关重要。在这项工作中，我们结合了非接触激光诱导瞬态热光栅技术与从头算声子模拟研究在硅外延GaAs基缓冲层的面内热输运，用于制造III-V族量子点激光器。令人惊讶的是，我们发现一个显着减少的GaAs的面内热导率，高达19%，作为一个小的面内双轴应力为250 MPa的结果。利用从头算声子计算，我们将这种效应归因于面内双轴应力引起的声子-声子散射的增强，这打破了GaAs的立方晶体对称性。我们的研究结果表明，在硅上的外延III-V族层中消除残余热应力，以避免热导率的降低，促进散热的重要性。此外，我们的研究结果展示了潜在的手段，有效地控制固体与外部应变/应力的热导率。
2019-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial-stress-driven full spin polarization in ferromagnetic hexagonal chromium telluride
实现稳定且易于制备的全自旋极化磁性材料对自旋电子学具有重要意义。在这里，通过系统的密度泛函理论研究，我们实现了高，甚至完全自旋极化的载体在基态相的CrTe通过施加拉伸双轴应力。所产生的应变在xy平面中是拉伸的，在z轴中是压缩的。随着面内拉伸应变的增加，铁磁有序稳定对抗反铁磁涨落，并在4.8%的面内应变实现半金属铁磁性。考虑自旋-轨道耦合后，在电子相变点，自旋极化率为97%，当面内应变为6.0%时，自旋极化率为100.0%.这使我们相信，在这种稳定且易于实现的六方相中，完全自旋极化的铁磁性将在不久的将来实现，并在自旋电子学中得到应用。
2016-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Strain tunable pudding-mold-type band structure and thermoelectric properties of SnP$_3$ monolayer
最近的研究表明，有趣的金属到半导体的转变时，层状体GeP 3和SnP 3被限制在单层或双层，和SnP 3单层已被预测具有高的载流子迁移率和有前途的热电性能。在这里，我们研究了双轴应变对SnP 3单层的电子和热电性能的影响。我们的第一性原理计算结合玻尔兹曼输运理论表明，SnP 3单层具有布丁模具型的价带结构，从而产生了一个大的p型塞贝克系数和一个高的p型功率因数。双轴压应变使能隙减小，导致金属化。与此相反，拉伸双轴应变增加的能隙，并增加了n型塞贝克系数，降低了n型电导率。尽管由于声学声子模式的最大频率增加和声子群速度增加，晶格热导率在拉伸双轴应变下变得更大，但它仍然很低，在室温下6%拉伸双轴应变下仅为例如3.1W/（mK）。因此，SnP 3单分子膜在6%的拉伸应变下仍具有较低的晶格热导率，是一种良好的热电材料，拉伸应变有利于n型Seebeck系数的提高。
2019-12-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Graphenes flakes under controlled biaxial deformation
薄膜，例如单原子厚度的单层石墨烯，在单轴拉伸载荷下必然会表现出横向屈曲，这会损害其机械行为。在这项工作中，我们已经开发出一种实验装置，使2D材料在支撑梁上受到受控的等双轴应变，这些支撑梁可以向上或向下弯曲，使材料分别受到压缩或拉伸。使用应变片串联拉曼光谱测量，我们监测G和二维声子性能的石墨烯双轴应变，从而提取重要的信息，在这些条件下的应力吸收。对于单层和双层石墨烯，G和2D拉曼峰的实验位移分别在62.3 \pm 5 cm ^-1/%和148.2 \pm 6 cm ^-1/%的范围内。G和2D峰的相应Gruneisen参数分别在1.97 \pm 0.15和2.86 \pm 0.12之间。这些值与小应变气泡型实验获得的值相当吻合。经典和从头计算分子动力学模拟也证实了上述结果，并观察到了与应变和Gruneisen参数非常一致的Γ-E2g位移.
2016-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of intrinsic piezoelectricity and ferromagnetism induced by small biaxial strain in septuple-atomic-layer $\mathrm{VSi_2P_4}$
与实验合成的$\mathrm{MoSi_2N_4}$具有相同结构的七原子层$\mathrm{VSi_2P_4}$被预测为无自旋带隙半导体（SGS）。在这项工作中，双轴应变被施加到$\mathrm{VSi_2P_4}$的电子性质的调整，它跨越了广泛的性质时，增加应变从铁磁金属（FMM）到SGS到铁磁半导体（FMS）到SGS到铁磁半金属（FMHM）。由于反转对称性破缺，在0 ~ 4%的应变范围内，FMS $\mathrm{VSi_2P_4}$可以实现铁磁和压电的共存。计算得到的1%、2%和3%应变下的压电应变系数$d_{11}$分别为4.61 pm/V、4.94 pm/V和5.27 pm/V，均大于或接近体相压电材料的典型值5 pm/V。最后，与$\mathrm{VSi_2P_4}$类似，可以通过$\mathrm{VSi_2N_4}$单层中的应变实现压电性和铁磁性的共存。我们的工作表明FMS相的$\mathrm{VSi_2P_4}$具有固有的压电性能，在自旋电子器件中具有潜在的应用。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced shift in the elastically soft direction of epitaxially grown fcc metals
外延应变能的理论扩展超出谐波近似占大的薄膜/衬底晶格失配。我们发现，对于面心立方贵金属（i）方向<001>和<111>软化拉伸双轴应变（不像锌半导体），而（ii）<110>和<201>软化压缩双轴应变。因此，（iii）在充分压缩时<201>成为最软的方向（最低弹性能量），但（iv）<110>是大拉伸应变的最硬方向。(v)面<001>心立方结构的贵金属在双轴拉伸应变时的急剧软化是由这些材料的小面心立方/体心立方能量差引起的。这些结果可用于选择有效的纯元素和A/sub p/B/sub q/超晶格外延生长的衬底取向，以及解释相分离合金中共格沉淀物的形状。
1997-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Strain and composition dependencies of the near bandgap optical transitions in monoclinic (Al$_x$Ga$_{1-x}$)$_2$O$_3$ alloys with coherent biaxial in-plane strain on (010) Ga$_2$O$_3$
采用密度泛函理论（DFT）和广义椭圆偏振光谱（GSE）相结合的方法，研究了$β$ -（Al $_{x}$ Ga $_{1-x}$）$_2$ O $_3$合金中三个最低带间跃迁能量的弯曲. $β$ $_2$ O $_3$和$θ$ $_2$ O $_3$两者的电子能带结构的DFT计算允许提取合金中能量位移的线性部分，并提供了一种用于量化存在于$β$中的相干应变的作用的方法。在（010）$β$-Ga $_2$ O $_3$衬底上的（Al $_{x}$ Ga $_{1-x}$）$_2$ O $_3$薄膜。用椭圆偏振光谱本征偏振模型方法得到了带间跃迁的能量[A. Mock等人，Rev. B 95，165202（2017）]。在减去应变的影响，这也会导致额外的弯曲和扣除后的线性部分的能量转移，由于合金化，弯曲参数与三个最低的带-带跃迁在单斜$β$ -（铝$_{x}$镓$_{1-x}$）$_2$ O $_3$。
2022-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of electronic structure of periodically strained graphene
我们通过将多晶石墨烯包裹在具有周期性为600 nm的重复柱状结构的衬底上来诱导多晶石墨烯中的周期性双轴拉伸应变。使用拉曼光谱，我们确定在石墨烯中引入了0.4%至0.7%范围内的双轴应变。其能带结构的特征在于使用光电发射从价带，在次级电子发射的位移，和X射线吸收从碳1s水平的未占用的石墨烯导带。据观察，相对于未应变的石墨烯，应变石墨烯在价带和导带中具有更高的功函数和更高的态密度。我们测量了应变和非应变石墨烯的电导率响应于栅极电压，并将其行为的变化与电子结构的变化相关联。从这些数据集，我们提出了一个简单的能带图表示周期性双轴应变的石墨烯。
2015-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Cruciform specimens biaxial extension performance relationship to constitutive identification
本研究针对十字形试样双轴试验难以同时满足应力应变均匀、高应变及可靠本构识别的问题，优化设计试样形状，经数字图像相关实验验证性能更优，且仅需标距线应变数据即可高效拟合本构参数。
2023-08-02 cond-mat.mtrl-sci
In situ Measurement of Biaxial Modulus of Si Anode for Li-ion Batteries
我们报告在原位测量的硅薄膜电极的双轴模量作为其锂浓度的函数。在锂化期间，在Si膜中诱导双轴压应力，并且其经历塑性流动。在任何荷电状态（SOC）下，相对小的脱锂-再锂化序列弹性地卸载和重新加载膜。从脱锂-再锂化循环期间的应力和应变变化，计算膜的双轴模量。通过使用多光束光学传感器测量衬底曲率的变化来获得应力变化;从SOC的变化获得弹性应变变化。70 GPa（对于Li0.32Si）至约35 GPa（Li3.0Si）。弹性模量的这种显著降低对于模拟Si基阳极中的应力演变和机械退化具有重要意义。
2011-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial tensile strain tuned up-and-down behavior on lattice thermal conductivity in $β$-AsP monolayer
各种具有石墨烯类屈曲结构的二维（2D）材料出现，并且最近已经从第一性原理计算提出$β$相AsP单层是热稳定的。热输运的研究对这些二维材料基纳米电子器件的研究具有重要意义。受此启发，通过求解线性化声子玻尔兹曼方程的单模弛豫时间近似（RTA）内的应变相关的声子输运的AsP单层的比较研究。结果表明，AsP单分子层的晶格热导率（$κ_L$）与具有类似屈曲结构的As单分子层的晶格热导率非常接近，这是由于As单分子层对AsP单分子层的声子寿命的降低与群速度的提高相互抵消的结果.相应的AsP单分子膜的室温薄层热导率为152.5 $\mathrm{W K^{-1}}$。值得注意的是，增加的拉伸应变可以硬化长波长的平面外（ZA）声学模式，并软化平面内的纵向声学（LA）和横向声学（TA）模式。计算结果表明，随着应变的增加，AsP单层膜的$κ_L$呈现非单调的上下运动。这种不寻常的应变依赖性是由于声子群速度的降低、ZA模声子寿命的提高和TA/LA模非单调上下声子寿命之间的竞争。结果表明，在所研究的应变范围内，$κ_L$以声学分支为主，ZA分支的贡献随应变的增加而增加，TA/LA分支的贡献则相反。通过分析累积$κ_L$相对于声子平均自由程（MFP）的变化，发现拉伸应变可以有效地调制AsP单分子膜中$κ_L$的尺寸效应。
2018-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Valley polarization transition driven by biaxial strain in Janus $\mathrm{GdClF}$ monolayer
晶体中载流子的谷自由度有利于信息处理和逻辑运算，实现谷极化是谷应用的关键因素。在这里，我们提出了一个模型，谷极化转变在不同的谷点（-K和K点）是由双轴应变产生的。通过第一性原理计算，我们用Janus $\mathrm{GdClF}$单分子层的具体例子来说明我们的想法。预测的$\mathrm{GdClF}$单层具有动态、机械和热稳定性，并且是一种铁磁（FM）半导体，具有垂直磁各向异性（PMA）、谷点处的价带最大值（VBM）和高居里温度（$T_C$）。由于其固有的铁磁性和自旋轨道耦合（SOC），将诱导自发谷极化，但谷分裂仅为-3.1meV，这提供了通过应变在不同谷点实现谷极化转变的机会。在所考虑的应变范围内（$a/a_0$：0.94 $\sim$ 1.06），应变GdClF单层膜始终具有带隙、强FM耦合和PMA。压应变有利于-K谷极化，而张应变有利于K谷极化。在0.96和1.04应变下对应的谷分裂分别为-44.5meV和29.4meV，高于室温下的热能（25 meV）。由于特殊的Janus结构，可以观察到平面内和平面外的压电极化。结果表明，铁谷材料的面内压电极化方向可以被应变翻转，在0.96和1.04应变下的$d_{11}$分别为-1.37 pm/V和2.05 pm/V。
2021-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio phase diagram of BaTiO$_3$ under epitaxial strain revisited
我们重新审视的BaTiO $_3$双轴应变下使用基于第一性原理的有效哈密顿方法的相图。我们发现，除了四方（$c$），准菱面体（$r$），准正交（$aa$）铁电相，已经讨论过，有温度和应变区域，特别是在拉伸应变下，系统分解成多域结构。在这种情况下，应变系统，至少在局部水平上，恢复与未夹紧的块状材料相同的相序。此外，我们将这些结果从“均匀”双轴应变的情况下，两个面内晶格常数应变不同的情况下，并表明，类似的考虑适用于这种情况下。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic structures and transport coefficients of Janus PtSSe monolayer with biaxial strain
Janus过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜由于其在电子学、光电子学和压电学方面的巨大潜力而引起了人们的广泛关注，实验上合成了具有三明治结构的S-Mo-Se结构的TMD单分子膜。本文采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法，系统研究了Janus PtSSe单分子膜的电子结构和输运性质与双轴应变的关系.计算结果表明，SOC对PtSSe单层的功率因数有不利影响，这可以通过考虑SOC对费米能级附近能带的影响来理解。随着$a/a_0$从0.94增加到1.06，禁带宽度先增大后减小，这是由于导带底位置的变化。研究发现，压应变可以通过改变导带极值（CBE）的相对位置来增加导带的收敛强度，从而提高n型$ZT_e$值。计算结果表明，压应变还可以在费米能级附近的$Γ$点附近诱导出平坦的价带，由于有效质量大，导致Seebeck系数高，从而产生更好的p型$ZT_e$值。计算的弹性常数与$a/a_0$从0.94到1.06都满足机械稳定性标准，这证明了PtSSe单分子膜是机械稳定的，在所考虑的应变范围内。我们的工作进一步丰富了Janus TMD单分子膜的研究，并可以推动进一步的实验工作。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
