我们表明,可以通过将多体扰动理论应用于紧密结合(TB)模型来准确评估石墨烯带结构和电子响应的多体特征。特别是,我们将光导率的结核病结果与先前的AB-INITIO计算进行了比较,在Dirac锥附近的低能区域(〜100 MEV)和π等离子体的较高能量(〜5 eV)中显示了几乎完美的一致性。在布里渊区角的密度密度响应中也达成了合理的协议。在结核病模型的计算成本降低的帮助下,我们研究了自符之际对筛选相互作用(W)和准粒子校正的影响,这是在AB-Initio框架中尚不可实现的任务。我们发现,自我矛盾对费米速度差异的实验结果很重要,如先前的研究所证实的那样,同时略微影响光电导率。最后,我们研究了结果抵抗掺杂或引入均匀介电环境的鲁棒性。
摘要:我们提出了拓扑电荷的持续定义,以描绘光子晶体板中任何谐振衍射阶的极化缺陷,无论它们是辐射的或evane的。通过使用这种广义定义,我们研究了整个布里鲁因区域的极化缺陷的起源和保护。我们发现,由于布里鲁因区域折叠而引起的模式横梁有助于整个布里渊区的极化缺陷的出现。这些极化缺陷的事件始终源自在布里鲁因区中心或边缘固定的线变性的自发对称性断裂,或者是由意外的Bloch带交叉点引起的频段耦合。与Bloch陈述不同,两极分化缺陷在不绑定的动量空间中生存和进化,从而遵守了局部保护定律,这是Stokes定理的直接结果,但总电荷数量无数。
利用密度泛函理论 (DFT) 方法(即多体系统 Kohn-Sham 状态方程的量子力学处理)计算了 Bi 2 LaO 4 I 的各种性质。40,41 对于计算,我们使用了 WIEN2k 代码,这是一个增强平面波加局域轨道程序。42,43 考虑到电子交换关联函数,标准广义梯度近似 (GGA) Perdew-Burke-Ernzerhof 已用于参数化。44 除此之外,修改后的 Becke-Johnson (mBJ) 势已用于带隙估计。45 在整个布里渊区 (BZ) 中使用由一组 600 k 点生成的 11 11 4 k 网格,这对应于不可约 BZ 中的 63 个 k 点。自洽计算采用能量收敛标准 10 5 Ry 和电荷收敛标准 10 4 e 实现。弹性性质采用四方对称 IRelast 程序包计算。26 传输系数采用 BoltzTraP 计算,46 其在恒定弛豫时间近似 (CRTA) 和刚性带近似 (RBA) 下的玻尔兹曼半经典方程下工作。47,48
利用密度泛函理论 (DFT) 方法(即多体系统 Kohn-Sham 状态方程的量子力学处理)计算了 Bi 2 LaO 4 I 的各种性质。40,41 对于计算,我们使用了 WIEN2k 代码,这是一个增强平面波加局域轨道程序。42,43 考虑到电子交换关联函数,标准广义梯度近似 (GGA) Perdew-Burke-Ernzerhof 已用于参数化。44 除此之外,修改后的 Becke-Johnson (mBJ) 势已用于带隙估计。45 在整个布里渊区 (BZ) 中使用由一组 600 k 点生成的 11 11 4 k 网格,这对应于不可约 BZ 中的 63 个 k 点。自洽计算采用能量收敛标准 10 5 Ry 和电荷收敛标准 10 4 e 实现。弹性性质采用四方对称 IRelast 程序包计算。26 传输系数采用 BoltzTraP 计算,46 其在恒定弛豫时间近似 (CRTA) 和刚性带近似 (RBA) 下的玻尔兹曼半经典方程下工作。47,48
正文中显示的计算是使用 Quantum Espresso (QE) 第一性原理程序包 [ S1 , S2 ] 执行的。我们使用密度泛函理论 (DFT) 计算电子结构。使用专为处理表面科学问题而设计的 BEEF-vdW 交换关联函数 [ S3 ]。我们使用 A. dal Corso 的超软伪势 [ S4 , S5 ],动能截止为 1360 eV,电子态占有率的高斯涂抹为 0.27 eV。通过以 Γ 为中心的 12 × 12 × 1 Monkhorst-Pack (MP) 网格 [ S6 ] 对布里渊区进行采样来评估电子态和电荷密度。动力学矩阵和声子微扰势使用 QE 包的 PHonon 代码中实现的密度泛函微扰理论 (DFPT) 进行评估。具体而言,动力学矩阵和微扰势是在 Γ 中心的 6 × 6 × 1 q 网格中进行评估的。我们使用电子声子 Wannier (EPW) 代码来评估电子声子 (e-ph) 矩阵元素 [S7、S8],定义为
这项研究探讨了从过渡金属二分法生成元(TMD)中单层的光学特性,这些材料因其独特的电子和光学特性而引起了刻印烯后引起注意的材料。我们分析了TMD单层的晶体结构,布里渊区和电子带结构,为了解其多样化的光学现象奠定了基础。特别重点放在跨山谷的能量谱上,并使用有效的哈密顿量用于平行自旋带。我们研究了带之间的光学转变,包括单,二和三光过程,开发方程式以计算考虑极化,光频率和温度的过渡概率。我们的理论分析植根于量子力学,阐明了决定这些转变的基质元素,强调了复杂组合对TMD单层光学行为的影响。这项工作不仅可以提高我们对TMD光学特性的理解,而且还强调了它们用于光电应用的潜力,标志着对半导体物理领域的重要贡献。关键字:偏光光子;矩阵元素;光学过渡;两频近似;当前载体; Electron Hamiltonian;动量操作员;旋转状态PACS:71.20。- b,71.28。+ D
二维(2D)材料中的电荷密度波(CDW)一直是冷凝物物理学的主要研究重点,因为它们的潜力是基于量子的技术。尤其是CDW可以通过耦合两个Dirac Fermions来诱导金属 - 绝缘体过渡,从而导致拓扑阶段的出现。在此思想之后,我们在这里探索了2D层次材料中三种不同CDW的行为,使用密度功能理论计算和实验合成以研究其稳定性。其大块对应物的分层结构SN 4 P 3表明,可以通过化学方法将结构合成到单层。然而,尽管批量稳定,但单层在布里渊区的K和M点显示不稳定的声子,这导致了三个可能的CDW阶段。所有三个CDW都导致了亚稳态绝缘阶段,在k点中,由活性声子驱动的阶段在应变下拓扑上是非平凡的。引人注目的是,仅由于存在强烈的鼻anmon效应而揭示地面结构。这强调了研究CDW超出常规谐波图片的重要性,在该图片中,系统的基态可以仅从谐波声子光谱中阐明。
磷烯是黑磷的单层,是一种二维材料,在布里渊区缺乏多杂志结构,并且具有可忽略的旋转轨道耦合。这使其成为独立于山谷或旋转大厅效应的轨道厅效应的有前途的候选人。为模型磷烯,我们利用了一种密度功能理论的紧密结合哈密顿量,该密集结合哈密顿量是通过假性轨道轨道投射方法构建的。为此,我们使用新实施的内部基础的Paoflow代码,该代码提供了对磷烯传导带的相当好的描述。通过采用线性响应理论,我们表明磷烯在轨道霍尔电导率中表现出相当的轨道霍尔效应,对轨道霍尔电导率有强各向异性,用于平面外轨道角度动量成分。电导率的大小和符号取决于施加的电场的平面内方向。这些独特的特征使能够明确地观察该材料中的轨道大厅效应。还探索了应变和垂直施加的电场对磷酸轨道霍尔响应的影响。我们表明,在其导电状态下,垂直于磷酸层的补充电场可产生诱导的平面内轨道磁化强度。
超快泵和探针脉冲的时间分辨光发射是一种具有广泛应用潜力的新兴技术。实时记录非平衡电子过程,化学反应中的瞬态状态或电子和结构动力学的相互作用为未来的研究提供了有趣的机会。将价值波段和核心水平光谱与用于电子,化学和结构分析的光电子衍射相结合,需要少数10 fs的软X射线脉冲,其中大约10 MeV光谱分辨率,目前可在高复兴速率的频率射击器激光器下可用。我们已经构建并优化了在Flash/pg2上委托使用的多功能设置,该设置将自由电子激光功能和用于光发射研究的多维录制方案结合在一起。我们使用带有飞行时间记录的全场成像动量显微镜作为以空前效率(k x,k y,e)参数空间(k x,k y,e)映射的检测器。我们的仪器可以在几个EV的结合能量范围内成像最多7Å-1直径的全表面布里渊区,同时解决约2.5×10 5数据素体。在36.5 eV和109.5 eV的光子能量下测量的范德华半导体WSE 2中使用超快激发态动力学
在光催化应用方面,二维材料最近引起了人们的广泛关注。19,20此外,二维结构具有较大的表面积与体积比,可以创建额外的光催化反应位点,并且电荷载流子复合率低,导致其迁移到表面。21,22硅烯是一种二维六方晶格的单层硅结构,于2007年在理论上预测,并于2010年合成,23它拥有石墨烯的大部分优良电子特性。氢和硅烯的共价改性,称为硅烷(SiH),可以在布里渊区产生相当大的带隙,类似于石墨烯的带隙。24,25氢化消除了硅烯的导电性并产生了更稳定的结构,从而在可见光区域产生了较小的带隙,可用于光催化。多项研究表明,SiH具有合适的间接带隙和稳定的结构。 26 全氢化硅烯是一种良好的异质结复合材料,也已在实验和理论上进行了研究。27,28 由于高反应性的 Si-H 键可直接用作化学过程中的还原剂或反应物,因此它们特别受关注。29