Quantum Tunneling Insights into the Atomic Landscapes of Graphite, Gold, and Silicon
本研究利用扫描隧道显微镜和光谱技术，精确测量了HOPG、金和硅的表面形貌、晶格常数、局部功函数及局部态密度，揭示了这三种材料在原子水平的电子特性。
2024-02-14 cond-mat.mes-hall
Near-field spectroscopy of silicon dioxide thin films
我们分析了扫描近场红外光谱的结果进行薄膜的a-SiO2在Si衬底上。测量的近场信号表现出表面声子共振，其强度在2至300 nm的范围内具有强的厚度依赖性。这些观测结果进行了比较，其中的近场红外光谱仪的尖端建模为一个点偶极子或细长的球体的计算。后一种模型考虑了针尖的天线效应，与实验结果吻合较好。近场技术的层状纳米结构的深度剖析的可能应用进行了讨论。
2011-10-21 cond-mat.mes-hall
Computational studies on the behaviour of anionic and nonionic surfactants at the SiO$_{2}$ (silicon dioxide)/water interface
进行了分子动力学模拟，以研究接近SiO $_{2}$（二氧化硅）表面的阴离子（十二烷基硫酸钠，SDS）和非离子（脱水山梨醇单油酸酯，SPAN 80）表面活性剂的行为。模拟结果表明，水层首先吸附在表面上，然后表面活性剂附着在该层。此外，据观察，靠近表面的水的行为影响表面活性剂的吸附，因为在SiO $_{2}$表面上与SDS分子形成半球形胶束，而与SPAN 80分子形成圆柱形胶束。胶束的吸附进行的结构特性（密度分布和角分布）和动力学行为（扩散系数）的系统。最后，它也表明，一些水分子内部移动的固体表面，并位于特定的网站的固体表面。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Bistability and oscillatory motion of natural nano-membranes appearing within monolayer graphene on silicon dioxide
最近发现的材料石墨烯是一种真正的二维晶体，此外还具有极高的机械强度。这与高电子迁移率相结合，有利于石墨烯的机电研究下降到量子极限。在这里，我们表明，SiO2上的单层石墨烯提供了直径低至3 nm的天然超小膜，这是由材料的固有波纹引起的。这些纳米膜中的一些可以使用扫描隧道显微镜（STM）尖端的电场在两个垂直位置之间滞后地切换。它们也可以通过低频交流场被迫进行振荡运动。使用先前确定的机械常数，我们估计高达0.4太赫兹的高谐振频率。这可能有利于量子力学和单原子质谱仪的前景。
2009-09-03 cond-mat.mes-hall
Silicon oxide nanoparticles grown on graphite by codeposition of the atomic constituents
该研究通过原子组分共沉积在HOPG上制备可调化学计量比的SiOₓ纳米颗粒网络薄膜，并揭示原子O对均匀性与1073 K热稳定性的关键作用。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly and electron-beam-induced direct etching of suspended graphene nanostructures
我们报告悬浮单层石墨烯沉积的转移印刷方法的基础上聚二甲基硅氧烷邮票。转印方法允许从块状石墨样品剥离石墨薄片并将其无残留物沉积在二氧化硅基底上。该沉积系统由于由转移过程本身引起的应变而产生了沸腾的石墨烯表面。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜和原子力显微镜测量的组合来证明单层石墨烯沉积及其在衬底上的“起泡”。最后，我们证明了气泡状悬浮石墨烯是自支撑的单层结构，可以通过采用基于电子束诱导蚀刻的空间分辨直接光刻技术来平坦化。
2011-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of oxygen plasma on nanomechanical silicon nitride resonators
精确控制拉伸应力和固有阻尼对于用于传感器应用和特别是量子光学力学的纳米机械系统的优化设计至关重要。本文研究了氧等离子体对纳米氮化硅谐振器的拉应力和本征阻尼的影响。氧等离子体处理是微米和纳米纤维中的常见步骤。我们表明，氧等离子体的只有几分钟的氧化氮化硅表面，产生几个纳米厚的二氧化硅层的压应力为1.30（16）GPa。这样的氧化物层可以使50nm厚的化学计量氮化硅膜的有效拉伸应力降低几乎50%。此外，固有阻尼随二氧化硅1 μ m厚度线性增加。在50W的氧等离子体中，仅用10秒就生长出了1.5nm的氧化层，使本征阻尼几乎增加了一倍。在氢氟酸缓冲溶液中，氧化层可被有效地去除。
2017-06-09 cond-mat.mes-hall
Making graphene visible
在许多实验研究中使用的石墨烯装置的微制造目前依赖于以下事实：如果在具有一定厚度的二氧化硅的硅晶片的顶部上制备，则石墨烯微晶可以使用光学显微镜来可视化。我们研究了石墨烯的可见性，并表明它强烈依赖于二氧化硅的厚度和光波长。我们已经发现，通过使用单色照明，石墨烯可以被分离用于任何二氧化硅厚度，尽管是300 nm（当前标准），并且特别是大约300 nm。100 nm最适合其目视检测。通过使用基于菲涅耳定律的模型，我们定量描述的实验数据没有任何拟合参数。
2007-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Growth modes of partially fluorinated organic molecules on amorphous silicon dioxide
采用原子分辨的经典分子动力学计算机模拟方法，研究了掺杂对有机对六苯基分子（p-6 P）在无定形二氧化硅（$α$ $_2$）上成核和生长的影响.我们使用一个模拟模型，模拟实验沉积从蒸汽和随后的自组装到底层表面。我们的模型再现了实验观察到的取向变化，从躺在直立站立配置的生长层。我们证明了p-6 P内部氟化基团数量的增加导致$α$ $_2$表面上更平滑的逐层生长：我们观察到，在第一层中，由于强的分子-基底相互作用，分子首先以手性（扇形）结构生长，其中每个连续分子具有更高的角度，由位于下面的分子支撑。随后沉积的分子与手性结构的已经站立的分子结合，直到所有分子都站立。手性岛的生长是氟化p-6P衍生物生长的主要机制，而p-6P由于与底层基底的较低相互作用，形成较少的手性结构。这导致氟化分子的台阶边缘交叉的较低能量势垒。我们发现，部分的p-6P分子可以以这种方式显着改变其生长行为，通过修改粗糙的，3D的增长到一个平滑的，逐层的增长。这对分子的合理设计及其功能化形式具有影响，这些功能化形式可以针对所需的生长行为和结构形成进行定制。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Tuning the Topological Band Gap of Bismuthene with Silicon-based Substrate
铋单层的一些亚稳多晶型物（铋烯）可以拥有拓扑非平凡相。然而，目前还不清楚这些多晶型物是否可以通过与底物的相互作用变得稳定，它们的拓扑性质是否被保留，以及如何设计最佳底物以使拓扑相更稳定。使用第一性原理技术，我们表明，铋多晶型物可以成为稳定的碳化硅（SiC），硅（Si），二氧化硅（SiO2）和异质结构中的邻近相互作用的单层的电子结构上有显着的影响，即使当键合是弱的。我们表明，范德华相互作用和破坏的亚晶格对称性的电子结构的变化驱动的主要因素。我们的工作表明，衬底相互作用可以加强铋多晶型物的拓扑性质，使它们可用于实验研究和技术应用。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser scribing on HOPG for graphene stamp printing on silicon wafer
利用脉冲激光对高取向热解石墨（HOPG）进行了刻纹加工。HOPG表面的图案化促进接触印刷期间石墨烯层的分离。比较了几层石墨烯的直接HOPG到基底和胶水辅助压印。通过光学和扫描电子显微镜观察印刷的石墨烯片。通过原子力显微镜测量石墨烯层的数量。石墨烯辅助的印模印刷允许将相对大的石墨烯片（40 × 40微米）印刷到硅晶片上，这对于微电子制造可能是重要的。所提出的方法更容易实现，并且比大多数现有的将石墨烯片放置到衬底上的方法更灵活。
2013-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Transport Properties of Graphene Nanoribbons Produced from Sonicating Graphite in Solution
本文提出了一种简单的一步溶液法制备石墨烯纳米带的方法，即在含有高分子表面活性剂的有机溶液中超声处理石墨粉。将石墨烯纳米带沉积在硅衬底上，并通过拉曼光谱和原子力显微镜对其进行了表征。常规观察到单层和少层石墨烯纳米带，其宽度从亚10 nm到数十nm，长度从数百nm到1 μ m。在背栅和聚合物-电解质顶栅配置中测量单个石墨烯纳米带的电输运性质。石墨烯纳米带的迁移率被发现是超过一个数量级时，在后者比在前者的配置（没有聚合物电解质），这可以归因于在聚合物电解质中的抗衡离子的带电杂质的屏蔽测量。这一发现表明，这些溶液产生的石墨烯纳米带中的电荷传输在很大程度上受到带电杂质散射的限制。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Investigation on Hybrid Graphite-like Structure Made up of Silicene and Boron Nitride
在这项工作中，我们报告了我们的结果的几何和电子性质的混合石墨结构的硅和氮化硼（BN）层。我们预测，从我们的计算，这种混合散装系统，与蜂窝硅烯和BN交替层，具有类似的散装石墨的物理性质。我们观察到，存在一个弱的范德华相互作用的层之间的这种混合系统的层之间的强层间共价键存在于多层的硅烯。电子能带结构和态密度的计算结果表明，它是一种半金属，费米能级附近的色散（E_F）是抛物线型的，因此该系统中的载流子表现为\textit{Nearly-Free Particle-Like}。这些结果表明，混合体系统的电子性质非常类似的块状石墨。在E_F附近，电子能带结构仅由硅烯层贡献，BN层对E_F附近的电子性质没有贡献，仅起缓冲层的作用。在双层硅烯和单层BN层之间的情况下，我们观察到类似于石墨烯的线性色散在E_F附近。然而，当系统沿横向受到压缩时，特征线性色散变为抛物线状。我们目前的计算表明，基于硅和BN的混合系统可以是类似于石墨和多层石墨烯的二维层状系统的可能候选者。
2013-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalies in thickness measurements of graphene and few layer graphite crystals by tapping mode atomic force microscopy
轻敲（间歇接触）模式下的原子力显微镜（AFM）是测量氧化硅表面上的石墨烯和少层石墨烯（FLG）薄片的厚度的常用工具。这是一个方便的工具，以快速确定个别FLG膜的厚度。然而，来自文献的报告显示石墨烯层的测量厚度的大的变化。本文重点研究了轻敲模式原子力显微镜（TAFM）测量石墨烯和FLG厚度时的成像机制，并指出在一定的测量参数下，FLG薄片的测量厚度会出现显著的偏差。当使用不适当选择范围的自由振幅值的轻敲悬臂梁时，可以观察到FLG微晶的测量高度增加多达1nm。我们目前比较拉曼光谱和TAFM测量选定的单层和多层石墨烯薄膜，基于此，我们建议如何正确测量石墨烯和FLG厚度使用TAFM。
2008-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak antilocalization in epitaxial graphene: evidence for chiral electrons
碳化硅上生长的石墨中的输运主要由界面处的电子掺杂外延层控制。在磁场10 mT $< B <$ 5 T时，二维样品中的弱反定位表现为纵向电阻中的宽尖状凹陷。还观察到在B=0处的非常尖锐的弱局部化电阻峰。这些特征与石墨烯弱（反）局域化理论定量吻合，暗示了样品的手性电子特征。散射的贡献，在衬底中的陷阱电荷和三角形翘曲由于石墨层上的顶部被初步确定。Shubnikov-de Haas振荡非常小，并显示出异常的Berry相位。
2007-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Full 3D Quantum Transport Simulation of Atomistic Interface Roughness in Silicon Nanowire FETs
采用基于原子sp3d5s * 紧束缚模型的全三维量子输运模拟器，数值研究了界面粗糙散射（IRS）对硅纳米线场效应晶体管（NWFET）性能的影响.硅和二氧化硅层之间的界面是使用实验得出的自协方差函数（ACVF）在真实空间原子表示中生成的。氧化物层是仿照虚拟晶体近似（VCA）使用虚构的二氧化硅原子。<110>取向的纳米线具有不同的直径和随机产生的表面配置进行了研究。实验观察到的导通电流和阈值电压定量捕获的仿真模型。迁移率降低由于IRS研究通过定性比较的模拟结果与实验结果。
2011-02-03 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph quant-ph
An electrically driven spin qubit based on valley mixing
基于半导体量子点的单自旋量子比特的电控制对于可扩展的量子计算具有极大的兴趣，因为与磁场相比，电场提供了用于量子比特控制的替代机制，并且也可以更容易地产生。在这里，我们概述了在异质界面处存在台阶的情况下，硅量子点量子比特的电驱动自旋旋转频率急剧增强的机制。这种增强是由于当电子波函数克服界面台阶引起的势垒时，基态和激发态之间发生强耦合。理论上计算了硅/二氧化硅界面上量子点的单量子位门时间为170 ns。尽管硅中的自旋轨道耦合很弱，但这种步骤的工程设计可以用来实现自旋量子比特的快速电旋转和纠缠。
2016-11-21 cond-mat.mes-hall
