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在范德华的异质结构中，石墨烯和过渡金属二分法
由于其独特的光学和电子特性，垂直的范德华异质结构（VDWH）引起了光电应用的大量关注，例如光检测，光收获和光发射二极管。为了完全利用这些特性，了解跨VDWH的界面电荷转移（CT）和重组动力学至关重要。然而，界面能量和缺陷态对石墨烯转变金属二北核化金（GR-TMD）VDWH的界面CT和重组过程的影响仍在争论中。在这里，我们研究了具有不同化学成分（W，MO，S和SE）的GR-TMD VDWH中的界面CT动力学和可调的界面能量。We demonstrate, using ultrafast terahertz spectroscopy, that while the photo-induced electron transfer direction is universal with graphene donating electrons to TMDs, its efficiency is chalcogen-dependent: the CT efficiency of S atom-based vdWHs is 3–5 times higher than that of Se-based vdWHs thanks to the lower Schottky barrier present in S-based vdWHs.相比之下，从TMD到GR的电子反传递过程定义了电荷分离时间，它依赖金属依赖性，并由TMDS的中间隙缺陷水平支配：W过渡金属基于vDWH的电荷分离极为长，远超过1 ns，这比基于MO的VDWH远超过了PS Experation 10 s的基于MO的VDWH。与基于MO的TMD相比，这种差异可以追溯到基于W的TMD中报告的更深层次的中间隙缺陷，从而导致了从被困状态到石墨烯的后电子转移的变化能量。我们的结果阐明了界面能量学和缺陷的作用，通过在GR-TMD VDWH中定制TMD的化学组成和重组动态，这是优化光电设备的优化，尤其是在光电检测领域中。
单层MOS2在图案化石墨烯上的大规模直接生长范德华超快光活性电路
摘要：二维（2D）范德华异质结合了单个2D材料的独特特性，导致超材料，非常适合新兴的电子，光电，光电和自旋形成现象。在利用这些特性用于未来的混合电路方面的一个重大挑战是它们的大规模实现并集成到石墨烯互连中。在这项工作中，我们证明了二硫化钼（MOS 2）晶体在图案化石墨烯通道上的直接生长。通过通过限制的空间化学蒸气沉积生长技术增强对蒸气转运的控制，我们实现了单层MOS 2晶体在单层石墨烯上的优先沉积。原子分辨率扫描透射电子显微镜揭示了杂结构的高结构完整性。通过深入的光谱表征，我们在石墨烯/MOS 2中揭示了电荷转移，MOS 2将p-型掺杂到石墨烯中，如我们的电气测量所证实。光电导率表征表明，可以在MOS 2层覆盖的石墨烯通道中局部创建光活性区域。时间分辨超快的超快瞬态吸收（TA）光谱揭示了在石墨烯/MOS 2异质结构中加速的电荷衰减动力学，对于以下带隙激发条件的上转换。我们的概念验证结果为范德华异质结构电路的直接增长铺平了道路，对超快光活性纳米电子和播客应用具有重要意义。关键字：石墨烯，TMD，现场效应晶体管，范德华异质结构，超快，光活动电路■简介
科学家实现通用技术 - 称为范德华挤压 - 用于2D金属的原子制造
VDW砧座由两个单一晶体MOS 2单层在蓝宝石上生长。砧座对于生产2D金属至关重要，原因有两个。首先，单层MOS 2 /SAPPHIRE的原子平坦，无骨的表面确保大规模均匀的2D金属厚度。第二，蓝宝石和单层MOS 2（> 300 GPA）的高年轻人的模量使它们能够承受极端的压力，从而使两个砧之间形成2D金属到
带有van der waals的室温旋转式阀门阀Ferromagnet Fe5gete2/石墨烯异质结构
发现Van der Waals（VDW）磁铁为冷凝物理物理和自旋技术打开了新的范式。但是，使用VDW铁磁磁铁的主动自旋设备的操作仅限于低温温度，从而抑制了其更广泛的实际应用。在这里，展示了使用石墨烯的异质结构中使用VDW行程的Ferromagnet Fe 5 Gete 2的侧向自旋阀设备的稳健室温操作。Fe 5 Gete 2的室温自旋特性在用石墨烯的界面上测量，具有负自旋偏振。横向自旋阀和自旋细分测量通过通过自旋动力学测量探测Fe 5 Gete 2 /Geate 2 /石墨烯界面旋转特性，从而提供了独特的见解，从而揭示了多方向自旋偏振。密度功能理论与蒙特卡洛模拟结合使用，在Fe 5 Gete 2中显示出明显的Fe磁矩，以及在Fe 5 Gete 2 / Graphene界面上存在负自旋极化。这些发现在环境温度下基于VDW界面设计和基于VDW-MAGNET的Spintronic设备的应用开放机会。
补充材料：扭曲角度依赖的山谷极化Moir´e激子在Van der Waals超级晶格中
要计算WSE 2层的Moir´e电子结构，我们需要求解未介绍的TMD的K和-K谷（τ= 1和-1）周围的有效连续模型，然后将它们折叠到Moir'e Bz中s3（a），其中蓝色区域代表具有τ= 1的连续模型，红色区域代表带有τ= - 1的连续模型。这两个区域在动量空间中远距离分离，因此两个连续模型在单粒子水平上被解耦]。我们将Bz中的山谷表示为±K，而Moir´e Bz中的山谷为κ和κ'。为简单起见，我们还使用±k表示某处τ=±1的连续模型。为了获得Moir´e潜在参数（v I，φi），（i = V，c），我们使用自旋轨道耦合（SOC）来利用密度功能理论（DFT）软件VASP [6-8]来计算WSE 2 / WSE 2 / WS 2 HETEROBILAYER系统。Moir´e的电势作用在相应的价和配置带的D轨道上，可以解释为Valence带最大值（VBM）的变化，而传导带最小值（CBM）是Moir´e超级突出的位置R的函数。如上所述，可以将这些变化映射到VBM和CBM的变化，并在AA堆叠的WSE 2 / WS 2 BILAYER中具有不同的层间层中位移D，其扭曲角度为零。在此，我们计算了三个高对称堆叠配置的带状结构[5]。基于金属原子和相反层的金属原子和chalcogen原子的比对，将三种构造称为SE / W，AA和W / S。例如，SE / W表示顶层中的SE原子与底层中的W原子对齐。真空距离在平板模型中设置为20°A，并且在不同结构构造中的层间距离是通过
超快相干 THz 晶格动力学与范德华反铁磁体 FePS 3中的自旋耦合
少原子层薄材料 [1–3] 的合成引发了大规模研究的火花，旨在操控其宏观特性。最近，二维磁有序材料也已生成。[4–7] 这些化合物的长程磁序似乎极易受到晶格畸变的影响，这是因为磁各向异性在稳定二维磁体中的长程有序方面发挥了作用。[8] 通过各种机制超快产生声子已被证明是在基本时间尺度上驱动和控制块体磁体自旋动力学的有力工具。[9–14] 这种途径也适用于范德华二维材料晶体，最近在铁磁 CrI 3 晶体中发现动态自旋晶格耦合就证明了这一点。 [15] 从自旋电子学角度来看，二维反铁磁体与铁磁体相比具有几个基本优势。主要优势在于基态更稳定，磁共振频率在 THz 范围内，比铁磁体高几个数量级。至关重要的是，反铁磁磁子与声子的耦合处于光学声子的能量范围内，这导致了最近有关二维反铁磁材料中杂化磁子-声子准粒子的报道。[16–20] 因此，光驱动的集体晶格模式具有在二维反铁磁体中光学控制长程磁序的潜力，这是基于已证实的可能性，即使光子能量远离其本征频率，也可以完全相干地驱动此类模式[21,22]，也基于它们与磁子的强耦合。在此背景下，过渡金属三硫属磷酸盐（MPX3，其中M = Ni、Fe、Mn、... 和X = S、Se）代表了一类有趣的范德华反铁磁体。[23–26] 虽然据报道在独立的 NiPS3 块体单晶中 [27] 可以产生光学磁振子，但这种材料缺乏可扩展性到二维极限。事实上，实验证明，NiPS3 的单原子层在磁排序上与 MnPS3 [28] 和 FePS3 [25] 并无不同。
关于 Ge-Sb-Te 合金范德华外延规则的一般理解提示
能够生长出二维 (2D) 材料等尖端晶体材料的高质量异质外延膜，是开发前沿技术应用的先决条件。二维材料（及其异质结构）是一种堆叠结构，相邻块之间具有弱范德华 (vdW) 相互作用，而每个块内具有强共价键。这一特性使得我们有可能分离二维晶片，将其用作构建块，以创建堆叠的二维晶体序列（称为 vdW 异质结构），这种结构具有新奇的特性和奇特的物理现象。[1,2] vdW 异质结构为电子学、光电子学、柔性器件、传感器和光伏等领域的广泛应用铺平了道路。[3–5] 然而，要实现工业化应用，就必须发展大规模沉积，这就意味着必须掌握 vdW 外延生长技术。 [6] 尽管过去几年人们对范德华外延的兴趣重新燃起，研究工作也愈发深入，[7] 但对范德华外延的一般描述和完整理解将有助于快速解决许多问题。例如，当使用石墨烯或其他二维晶体作为缓冲层时，对于范德华外延，下面的衬底仍可能与正在生长的薄膜相互作用。[8–15] 人们还观察到了二维和三维材料生长之间的中间行为，实际上允许在这些材料中进行应变工程。[16–21] 因此，二维材料的外延规则非常有必要，以便预测衬底表面相互作用、范德华异质结构可比性和界面生长过程中的应变弛豫。范德华能隙的形成是决定二维材料行为的基本特征。[22] 在这方面，衬底表面的电子特性和形貌在薄膜生长的早期阶段起着关键作用。生长中的薄膜和基底之间的键可以形成在悬空键和缺陷上[13,23]，也可以形成在扭结和台阶边缘，从而阻止范德华能隙的形成并决定应变的积累。[16]基底和外延层之间的不同对称性也会引起一定量的应变。[24]因此，如果沉积的2D材料没有完全弛豫，则不会发生范德华外延。为了对范德华外延进行一般性描述，我们在这里研究了一个基于硫族化物 (GeTe) m (Sb 2 Te 3 ) n 合金 (Ge-Sb-Te 或 GST) 的示例案例，该合金位于 InAs(111) 表面上。GST 是一种关键的相变材料 (PCM)，因其尖端技术应用而得到广泛研究。它是一种突出的
关于 Ge-Sb-Te 合金范德华外延规则的一般理解提示
能够生长出二维 (2D) 材料等尖端晶体材料的高质量异质外延膜，是开发前沿技术应用的先决条件。二维材料（及其异质结构）是一种堆叠结构，相邻块之间具有弱范德华 (vdW) 相互作用，而每个块内具有强共价键。这一特性使得我们有可能分离二维晶片，将其用作构建块，以创建堆叠的二维晶体序列（称为 vdW 异质结构），这种结构具有新奇的特性和奇特的物理现象。[1,2] vdW 异质结构为电子学、光电子学、柔性器件、传感器和光伏等领域的广泛应用铺平了道路。[3–5] 然而，要实现工业化应用，就必须发展大规模沉积，这就意味着必须掌握 vdW 外延生长技术。 [6] 尽管过去几年人们对范德华外延的兴趣重新燃起，研究工作也愈发深入，[7] 但对范德华外延的一般描述和完整理解将有助于快速解决许多问题。例如，当使用石墨烯或其他二维晶体作为缓冲层时，对于范德华外延，下面的衬底仍可能与正在生长的薄膜相互作用。[8–15] 人们还观察到了二维和三维材料生长之间的中间行为，实际上允许在这些材料中进行应变工程。[16–21] 因此，二维材料的外延规则非常有必要，以便预测衬底表面相互作用、范德华异质结构可比性和界面生长过程中的应变弛豫。范德华能隙的形成是决定二维材料行为的基本特征。[22] 在这方面，衬底表面的电子特性和形貌在薄膜生长的早期阶段起着关键作用。生长中的薄膜和基底之间的键可以形成在悬空键和缺陷上[13,23]，也可以形成在扭结和台阶边缘，从而阻止范德华能隙的形成并决定应变的积累。[16]基底和外延层之间的不同对称性也会引起一定量的应变。[24]因此，如果沉积的2D材料没有完全弛豫，则不会发生范德华外延。为了对范德华外延进行一般性描述，我们在这里研究了一个基于硫族化物 (GeTe) m (Sb 2 Te 3 ) n 合金 (Ge-Sb-Te 或 GST) 的示例案例，该合金位于 InAs(111) 表面上。GST 是一种关键的相变材料 (PCM)，因其尖端技术应用而得到广泛研究。它是一种突出的
“范德华相互作用的密度泛函模型：用非局部泛函统一多体原子方法”的补充材料
稿件的所有计算资源均可在 Git 存储库 [1] 和相关数据文件 [2] 中找到。其中包括用于生成输入文件、运行计算、处理和分析数据以及生成图形的脚本。文件组织在存储库中的 README.md 文件中描述。所有 DFT 计算均使用 FHI-aims [3] 完成，其使用原子中心基组和数值径向部分。我们使用严格的默认基组和网格设置，这可确保本文研究的范德华 (vdW) 体系的结合能数值收敛到 0.1 kcal/mol。MBD 计算借助于集成到 FHI-aims 中的 Libmbd 库 [4] 执行，并且可使用当前开发版本在 FHI-aims 中直接执行 MBD-NL 计算。我们目前的实现不包括函数导数δαVV'[n]/δn，因此本文在自洽PBE密度上评估MBD-NL，而导数的实现仍在进行中。重要的是，已发现由范德华相互作用引起的电子密度变化对相互作用能和核力的影响可忽略不计[5]。S66、X23和S12L集的PBE、PBE0和VV10能量取自[6]，其使用与本文相同的数值设置。对于分子晶体，所有DFT和MBD计算均使用逆空间中密度至少为0.8˚A的k点网格。对于硬固体，我们使用了[7]中的k点密度。所有分子和晶体几何形状均直接取自各自的基准集，未进行任何松弛。表 I 报告了 MBD-NL、MBD@rsSCS 和 VV10 与 PBE 和 PBE0 函数结合对一组有机分子晶体（X23，[11]）、一组超分子复合物（S12L，[12]）和一组 26 种层状材料（称为“26”，[10]）的性能。在标准范德华数据集中，S12L 是唯一一个 MBD-NL 与 PBE 和 PBE0 函数结合时实现不同性能的数据集。这主要是因为 PBE 与 π – π 复合物的结合力比 PBE0 略强。对于大型 π – π 复合物，半局部 DFT 和长程范德华模型之间的适当平衡尚不清楚 [6]。在“26”集中，MBD@rsSCS 哈密顿量对 26 种化合物中的 20 种具有负特征值。然而，为了获得有限能量，我们使用了 Gould 等人提出的特征值重标度 [9]。图 1 比较了由 PBE-NL 计算的混合有机/无机界面的结合能曲线以及 Ruiz 等人的 MBD@rsSCS 和 TS 方法的表面变体 [13]。表 II 列出了 DFT+MBD 的时序示例
编目 MoSi2N4 和 WSi2N4 范德华异质结构：用于激子太阳能电池应用的卓越材料平台
太阳能转化为电能是一种很有前途的清洁能源，可为未来更可持续的技术格局提供动力。尽管传统硅基太阳能电池得到了广泛应用，但不断提高太阳能转化为电能的转换效率仍然是一项艰巨的挑战。传统晶体硅 pn 结太阳能电池受到光生电子空穴对非辐射复合的困扰 [1]，这严重限制了其太阳能转化为电能的效率。[2] 硅太阳能电池还需要使用更厚的层来实现更长的光路，从而获得更好的光吸收，这从根本上限制了它们在超紧凑和低质量太阳能电池设计中的应用。[3] 寻找超越传统硅 pn 结太阳能电池的新型纳米材料和器件结构仍然是一个悬而未决的研究挑战，迫切需要解决。