Nucleation on top of islands in epitaxial growth
我们开发了一个理论上的成核的岛屿上的外延生长的基础上推导的寿命和速率管理个人的微观过程。这些过程强烈地受到下降原子的附加台阶边势垒E_S的影响。如果不稳定团簇的解离时间可以忽略，理论预测，对于尺寸i<=2的小临界核，成核受涨落控制，在此期间，i+1个原子偶然出现在岛上。相比之下，对于i>=3的大临界核，成核过程可以以平均场类型的方式描述，对于大E_S，这对应于Tersoff等人[Phys. Rev. Lett. 72，266（1994）]。在波动主导和平均场的情况下，各种标度制度被确定，其中典型的岛的大小在开始的成核显示依赖于吸附原子的扩散速率，传入的原子通量，和步骤边缘交叉概率exp（-E_S/k_B T）的幂律。对于亚稳态团簇的解离速率作为附加参数进入问题的情况，我们建立了一个基于新颖速率方程的半解析方法，该方法可以很容易地在数值上求解。理论计算结果与MonteCarlo实验结果符合得很好。指出了各种应用的影响。
2000-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Aluminum oxide nucleation in the early stages of atomic layer deposition on epitaxial graphene
采用原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱（Raman）研究了在碳化硅（4H-SiC）表面单层外延石墨烯（EG）上直接原子层沉积（ALD）过程中氧化铝（Al2O3）的成核和生长机制。与对于其他类型的石墨烯通常观察到的相反，在EG的情况下观察到大且均匀密度的成核位点，并且归因于EG/SiC界面处缓冲层的存在。沉积过程的特征在于在非常早期的阶段中的Al2O3岛生长，随后在仅40个ALD循环之后由于岛聚结而形成连续的Al2O3膜（2.4 nm厚），以及随后的逐层生长。拉曼光谱分析表明ALD工艺对EG的缺陷密度和掺杂的影响很小。EG应变也几乎不受岛屿生长和合并的制度中的沉积，而一个显着的增加后，观察到一个紧凑的Al2O3膜的形成。所获得的结果对于需要集成超薄高k绝缘体的外延石墨烯的器件应用具有重要影响。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and atomic mechanisms of dislocation nucleation in strained epitaxial layers
本文在二维原子模型中数值研究了具有晶格失配的衬底上应变外延层的失配位错成核和应力弛豫的能量学和原子机制。利用Lennard-Jones型原子间相互作用势和系统的鞍点及跃迁路径搜索方法，研究了不同跃迁路径下从相干态到非相干态的弛豫过程.该方法是基于排斥势最小化和轻推弹性带方法的组合。对于含有单个错配位错的末态，得到了不同错配和原子间相互作用势下的最小能量路径和相应的激活势垒。我们发现，能量势垒强烈降低失配。与连续弹性理论相反，观察到强拉压不对称性。这种不对称性可以理解为对势的排斥分支和吸引分支之间的不对称性的表现，并且发现它敏感地依赖于势的形式。
2003-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Microstructural and dielectric properties of Ba0.6Sr0.4Ti1-xZrxO3 based combinatorial thin film capacitors library
报道了用组合脉冲激光沉积（PLD）法在SrRuO 3/SrTiO 3薄膜上外延生长Ba0.6Sr0.4Ti 1-xZrxO 3（0/\leq 0.3）组分扩散薄膜库。X-射线衍射和能量色散X-射线光谱研究表明，组合PLD的膜相和组合物的准确控制。描述了一个复杂的演变的微观结构和形态与组合物的库，导致从外延应力之间的相互作用，增加的化学压力和减少的弹性能Zr掺杂。整个库的统计和温度相关的电容测量显示出意想不到的介电特性的变化。掺杂窗口增强介电常数和可调谐性的确定，并与微结构特性。
2010-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of hierarchical martensite in epitaxial shape memory films
记忆合金在马氏体状态下通常表现出复杂的分级形态。为了了解这种双内双晶微结构的形成，我们研究了外延Ni-Mn-Ga薄膜作为模型系统。原位扫描电子显微镜实验显示美丽的复杂的孪晶图案与一些不同的介观孪晶边界和宏观孪晶边界之间已经孪晶区域。我们解释这些图案的外观和几何形状，通过构建一个内部孪生马氏体核，它可以采取的形状的钻石或钻石，在马氏体的基本唯象理论。这些核已经包含了不同的可能的介观孪晶边界的种子。这些核的形核和生长决定了分层空间填充马氏体显微组织的产生。这与以前解释分级马氏体微观结构的方法相反。这种新的图片的创建和各向异性，良好的取向生长的孪晶马氏体核解释了我们的实验观察到的孪晶内孪晶微观结构的微观和宏观尺度上的形态和精确的几何特征。
2017-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Minimum energy paths for dislocation nucleation in strained epitaxial layers
本文在二维原子模型中数值研究了具有晶格失配的应变外延层中位错成核的最小能量路径和能垒。采用基于排斥势最小化和轻推弹性带方法相结合的鞍点搜索方法，确定了不同过渡路径下从相干态到非相干态的应力松弛过程。最小的能量势垒导致一个单一的失配位错成核的最终状态的确定。观察到强的拉伸-压缩不对称性。这种不对称性可以理解为拉伸应变和压缩应变的性质不同的过渡路径。
2002-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Contrasting Behavior of Carbon Nucleation in the Initial Stages of Graphene Epitaxial Growth on Stepped Metal Surfaces
利用密度泛函理论中的第一性原理计算，我们研究了在三种有代表性的阶梯金属表面：Ir（111）、Ru（0001）和Cu（111）上外延石墨烯生长的早期阶段中碳成核的能量学和动力学。我们发现在Ir（111）和Ru（0001）的平面上，两个碳原子相互排斥，而在Cu（111）上，它们更倾向于形成二聚体。此外，Ir和Ru表面上的台阶边缘不能作为单个碳吸附原子的有效捕获中心，但可以容易地促进碳二聚体的形成。这些对比的行为归因于C-C键和C-metal键之间的微妙竞争，并提出了一个简单的一般原则，预测的成核位置的C吸附在许多其他金属基板上的C-金属键强度作为最小输入。
2009-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective epitaxial growth of GaAs on Ge by MOCVD
我们有选择地生长薄外延GaAs薄膜的Ge衬底上的援助的200 nm的薄SiO2掩模层。选择性生长的结构具有从1 μ m宽到1 × 1mm 2的大面积的横向尺寸。在Ge衬底上生长GaAs的标准生长程序的生长揭示了掩模区域上的GaAs成核的有限量和由III族前体在掩模区域上和气相中的扩散引起的强负载效应。生长压力的降低抑制了GaAs在掩模区域上的成核，并强烈地降低了负载效应，但有利于在GaAs中产生反相畴。一个优化的生长过程，包括在高压下生长的13 nm薄的成核层，然后通过低压生长的GaAs。这种优化的生长过程抑制了GaAs在掩模区域上的成核，并且是减少加载效应和抑制GaAs中的反相畴生长之间的良好折衷。X射线衍射和光致发光测量表明选择性生长层的良好的微观特性。
2007-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Elastic relaxation during 2D epitaxial growth: a study of in-plane lattice spacing oscillations
本文的目的是报告一些新的实验和理论结果的分析在二维（2D）同质和异质外延生长的面内晶格间距振荡。这些振荡的物理起源来自应变岛的有限尺寸。因此，2D岛可以通过它们的边缘松弛，导致在这些岛的诞生和扩展期间的面内晶格间距振荡。一方面，我们制定了一个连贯的2D外延存款的弹性松弛的问题，通过使用点力的概念，并证明在岛上的平均变形表现出振荡行为。另一方面，我们通过使用一个平均模型的弱变形层堆积的相干沉积的2D岛屿的衍射强度计算。发现面内晶格间距振荡的幅度线性地依赖于失配和近似线性地依赖于成核密度。我们表明，成核密度可以近似从半覆盖率的衍射棒的半峰全宽。因此，在V/Fe（001），Mn/Fe（001），Ni/Fe（001），Co/Cu（001）和V/V（001）上，实验验证了面内晶格间距振荡幅度与成核密度的预测依赖性。
2007-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic control of ferroelectricity in ultrathin epitaxial Barium Titanate capacitors
University of Southern California（南加州大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Intel Corporation（英特尔公司）
通过操控脉冲激光沉积过程中等离子体的动能，实现超薄铁电电容器异质结构的高性能铁电特性，如低开关电压、长保持时间和高耐久性。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Adatom-induced dislocation annihilation in epitaxial silicene
通过吸附单层硅的一部分，将自发形成的外延硅烯在ZrB $_2$薄膜上的条纹畴结构转变为单畴结构，研究了位错如何在二维蜂窝结构中反应并最终湮灭。原位实时STM监测的域结构的演变后，Si沉积揭示的机制，导致成一个单一的域结构的成核通过逐步反应的部分位错。在形核之后，单畴通过刃位错在其边界处的传播而延伸。无位错硅烯片的这种特定成核-传播形成的识别提供了对如何在二维材料中修复晶体缺陷的见解。
2020-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystal nucleation and near-epitaxial growth in nacre
珍珠层是一种分层的，彩虹色的衬里，在许多软体动物的贝壳中发现，在亚微米尺度上具有独特的砖和砂浆周期性结构，并且具有显着的抗断裂性。尽管进行了广泛的研究，但仍不清楚珍珠层是如何形成的。在这里，我们提出了20纳米，2°分辨率的偏振依赖成像对比度（PIC）图像的贝壳从15个软体动物的贝壳物种，映射珍珠层片和它们的取向模式，显示新的晶体取向出现的地方，以及它们如何传播通过有机片珍珠层的增长。在所有的贝壳中，我们发现堆叠的共同取向的文石（碳酸钙）片排列成垂直列或交错对角。只有在靠近珍珠质-棱柱体边界处才有无序晶体成核，如球晶文石。过度生长的珍珠层片晶体最常见的共同取向与下面的球晶文石或与另一片，连接矿物桥。因此，文石晶体在珍珠层中的生长是外延或近外延的，具有突然或逐渐的取向变化，c轴在20°以内。基于这些数据，我们提出，有一个矿物桥每片，和“桥倾斜”是一个可能的机制，引入小，逐渐或突然的变化，在一堆片的珍珠层生长的晶体取向。
2013-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
Magnetic anisotropy and reversal in epitaxial Fe/MgO(001) films revisited
我们研究了具有四重面内磁各向异性和一个附加的单轴各向异性的Fe/MgO（001）薄膜的磁化反转，该单轴各向异性的取向和强度通过不同的生长几何形状和生长后处理进行调节。以前采用的180^{o}畴壁成核机制显然不能解释观察到的180^{o}磁化反转。一个新的反转机制与两个连续的畴壁成核一致地预测所有的场取向的开关场。我们的结果是相关的正确解释在许多其他外延金属和半导体薄膜的磁化反转。
2008-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
On the persistence of polar domains in ultrathin ferroelectric capacitors
超薄膜中铁电有序的不稳定性是与实现具有增强功能的许多电子器件（例如铁电和多铁性隧道结或铁电场效应晶体管）相关的最重要的基本问题之一。在本文中，我们研究了典型的铁电异质结构的极化状态：外延单晶BaTiO $_3$薄膜夹在最常用的钙钛矿电极之间，SrRuO $_3$，最常用的钙钛矿衬底，SrTiO $_3$。我们使用的piezoresponse力显微镜，介电测量和结构表征的组合，提供确凿的证据，为铁电性质的弛豫极化状态的BaTiO $_3$电容器。我们发现，即使SrRuO $_3$电极的高屏蔽效率仍然不足以在室温下稳定SrRuO $_3$ /BaTiO $_3$ /SrRuO $_3$异质结构中的极化。我们确定的畴壁运动在确定的宏观电性能的电容器的关键作用，并讨论了他们的介电响应在最近的兴趣在负电容行为的光。
2017-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Operando observation of reversible oxygen migration and phase transitions in ferroelectric devices
非传统的铁电性，在减少纳米尺度的强大，表现出的氧化硅基薄膜在纳米电子学的巨大机遇。然而，偏振转换的确切性质仍然存在争议。在这里，我们调查外延Hf0.5Zr0.5O2（HZO）电容器，与氧导电金属（La0.67Sr0.33MnO3，LSMO）作为电极，使用原子分辨电子显微镜，而在原位电偏置。通过直接氧成像，我们观察到可逆的氧空位迁移从底部到顶部电极通过HZO和揭示相关的可逆结构相变在外延LSMO和HZO层。我们遵循原子尺度上的相变路径，并确定这些机制在隧道结和铁电电容器与亚毫秒脉冲切换中发挥作用。我们的研究结果明白无误地表明，氧伏安法和极化开关交织在这些材料。
2020-10-21 cond-mat.mtrl-sci
First-principles studies of kinetics in epitaxial growth of III-V semiconductors
我们演示了如何使用密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算可以应用于深入了解分子过程，规则的物理材料加工。具体而言，我们研究了砷化合物半导体的分子束外延（MBE）。对于GaAs在GaAs（001）上的同质外延，提出了一个生长模型，该模型建立在对β 2重构GaAs（001）表面上的分子过程的DFT计算结果的基础上，包括吸附、脱附、表面扩散和成核。动力学蒙特卡罗模拟的基础上计算的能量使我们能够模拟分子束外延生长GaAs的Ga和As_2的原子细节。模拟结果表明，岛形核是由As_2分子与表面Ga原子的反应控制的。分析表明，标准成核理论中岛密度随生长温度变化的标度律不适用于GaAs外延。我们还讨论了InAs在GaAs（001）衬底上的异质外延，并报道了In在应变GaAs衬底上扩散的第一性原理DFT计算。特别是，我们解决异质外延应变的相干应变InAs岛的生长动力学的影响。发现岛周围的应变场导致从衬底向岛的材料传输减慢，从而有助于实现更均匀的岛尺寸。
2002-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen assisted growth of high quality epitaxial graphene on the C-face of 4H-SiC
我们展示了氢辅助生长的高质量的外延石墨烯的C面的4 H-SiC。与传统的热分解技术相比，该方法的生长畴的尺寸显著增加，厚度变化减小。基于外延石墨烯的形貌，揭示了氢的作用。据发现，氢作为碳蚀刻剂。它抑制了石墨烯的缺陷形成和成核。它还通过烃类物质改善碳原子的动力学。这些效应导致畴尺寸的增加和结构质量的提高。随之而来的覆盖效应导致光滑的表面形态和多层生长的抑制。我们的方法提供了一个可行的路线，微调SiC上的外延石墨烯的生长动力学。
2014-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Suspended graphene membranes to control Au nucleation and growth
成核位置的控制是材料生长中的重要目标：规则阵列中的核可以显示出的光子或电子行为，并且一旦核聚结成薄膜，成核密度影响诸如表面粗糙度、应力和晶界结构的参数。因此，定制衬底性质以控制成核是设计功能性薄膜和纳米材料的有力工具。在这里，我们研究成核控制的金属沉积在二维（2D）材料的情况下，衬底效应是不存在的和异质成核网站最小化。通过量化石墨烯上的多面外延Au岛成核，我们表明，在我们测量相邻支撑衬底上的成核密度高2-3个数量级的条件下，可以在悬浮石墨烯上实现具有几微米间隔的核的超低成核密度。我们使用成核理论估计扩散距离，并发现成核和扩散对悬浮石墨烯厚度具有很强的敏感性。我们建议通过衬底调节控制成核位点密度可以作为石墨烯上金属非光刻图案化有益的应用平台。
2022-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Triggering InAs/GaAs Quantum Dot nucleation and growth rate determination by in-situ modulation of surface energy
外延InAs/GaAs量子点（QD）作为高效、纯净的单光子源和纠缠光子对源被广泛应用，然而可靠的晶圆级生长技术却被证明是难以捉摸的。二维量子阱（QW）薄膜的生长可以以原子精度低至材料中电子的德布罗意波长以下来实现，从而暴露出盒中量子粒子能量与厚度平方的关系。然而，在控制纳米结构成核的确切时刻的困难掩盖了这种行为在外延量子点材料，防止其生长的清晰理解。在这项工作中，我们表明，量子点成核可以诱导直接调制的晶体表面能，而无需额外的材料或设备。这使我们获得了量子点生长速率的定量测量，并使量子点生长过程的预测设计成为可能。我们相信这种技术对于实现单光子水平上可扩展量子器件所需的量子点均匀阵列至关重要。
2019-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale studies of domain wall motion in epitaxial ferroelectric thin films
利用原子力显微镜研究了PbZr 0. 2 Ti 0. 8 O 3薄膜的铁电开关和纳米畴动力学。测量的写入时间依赖性的域的大小揭示了一个两步的过程中，成核其次是径向域生长。在此生长过程中，畴壁速度表现出v ~ exp[-（1/E）^mu]依赖于电场，蠕变过程的特征。畴壁运动分析的背景下，在一个周期性的潜力，以及规范的蠕变运动的弹性流形在无序势的随机成核。的尺寸的电影表明，无序是在所观察到的畴壁蠕变的起源。为了研究改变薄膜中的无序的影响，在晶体生长过程中引入缺陷（a轴夹杂物）或通过重离子辐照，分别产生具有平面缺陷和柱状缺陷的薄膜。这些缺陷的存在下，发现显着降低蠕变指数μ，从0.62 - 0.69到0.38 - 0.5，在辐照膜和0.19 - 0.31，在含有a轴夹杂物的膜。
2004-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Real-time observation of epitaxial graphene domain reorientation
气相沉积法生长的石墨烯薄膜由于具有不同面内取向的岛的成核和生长而倾向于多晶。在这里，使用低能电子显微镜，我们发现Ir（111）上的微米级石墨烯岛在热退火过程中旋转到优选取向。我们观察到三种对齐机制：对齐域的同时生长和旋转域的溶解，即，“成熟”;岛内的畴边界运动;以及整个畴的连续晶格旋转。通过测量成熟过程中的相对增长速度的域，我们估计，对齐的驱动力是在0.1毫电子伏每C原子的顺序，并增加与旋转角。一个简单的模型的取向相关的能量与莫尔条纹的石墨烯片，由于在石墨烯基板相互作用的局部变化再现的结果。这项工作提出了新的战略，以改善范德瓦尔斯外延的二维材料。
2015-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Imaging the antiferromagnetic to ferromagnetic first order phase transition of FeRh
用X射线磁圆二色性和光电子显微镜研究了外延FeRh薄膜的反铁磁（AFM）到铁磁（FM）的一级相变。由于形状各向异性，FM相在面内被磁化，但磁晶各向异性可以忽略不计，并且没有优选的面内磁化方向。当加热通过AFM到FM相变时，FM相的成核发生在具有随机畴取向的许多独立成核位点处。这些畴随后对齐以形成最终的FM畴结构。我们没有观察到钉扎的FM域结构。
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Polarization and resistive switching in epitaxial 2 nm Hf$_{0.5}$Zr$_{0.5}$O$_2$ tunnel junctions
在寻求可靠且功率高效的忆阻器件的过程中，铁电隧道结作为潜在的候选者被研究。CMOS兼容的铁电铪氧化物处于最前沿。然而，在厚度约为${\approx}$ 4 - 6 nm的外延隧道器件中，相对高的隧道能量势垒产生了挑战其实现的大电阻。在这里，我们表明，铁电和电阻开关可以观察到在1.2纳米外延铪$_{0.5}$锆$_{0.5}$ O $_2$（HZO）隧道结在大面积电容器（${\approx} 300μm^2$）。我们观察到，对于OFF和ON电阻状态，电阻面积积分别减小到约160 $Ω{\cdot}$ cm $^2$和65 $Ω{\cdot}$ cm $^2$。这些值比在等效5 nm HZO隧道器件中获得的值小两个数量级，同时保持类似的关/开电阻比（210 ${\%}$）。该器件表现出忆阻和尖峰定时依赖可塑性（STDP）行为和良好的保持力。电阻和铁电回路紧密重合，表明铁电开关是电阻变化的驱动机制。
2021-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Irreversible nucleation in multilayer growth
高对称性表面的外延生长过程发生是因为吸附原子相遇并成核新的岛，这些岛最终合并并完成原子层。在多层生长过程中，成核通常发生在顶部的梯田的几何形状的扩散过程是明确的：我们详细研究了成核事件的时空分布和所产生的成核率，一个数量的首要重要性模型实验结果和评估扩散障碍的步骤边缘。我们提供了严格的不可逆成核的结果，我们评估的限制平均场论（MFT）：我们表明，MFT高估了正确的结果的一个因素成比例的次数扩散的露台上访问一个已经访问过的晶格网站。在这份报告中，我们的目的是给我们的结果一个简单的物理帐户。
2001-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Recrystallization of epitaxial GaN under indentation
本文报道了外延GAN（0001）薄膜在压痕下的再结晶现象，用布氏压头测得其硬度值接近10 GPa。加载线上的爆裂表明在再结晶过程中，晶格原子在应力场作用下发生塑性运动，位错形核。显微拉曼研究用于确定重结晶过程。拉曼区域映射指示结晶区域。对应于E2（高）在生长的外延GaN中接近570 cm-1的声子模式被红移到接近567 cm-1的无应力值的缩进区域。A1（TO）和E1（TO）声子模式的演变也被报道表示再结晶过程。
2008-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
GaN Nucleation Landscape on Patterned Sapphire Shaped by the Growth Temperature of Directly Grown Boron-Compound Masks
Kyung Hee University（庆熙大学）；Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）
研究直接生长的硼化合物掩模生长温度如何通过调控蓝宝石表面局部可及性，改变GaN在圆形SiO2开口内的成核位置分布，并利用动力学蒙特卡洛模拟解释实验趋势。
2026-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of recrystallization process in epitaxial GaN under dynamic stress field - Atomistic origin of planar defect formation
利用拉曼光谱对压痕法在外延GaN（1000）薄膜中引入的再结晶机制进行了晶格动力学研究。再结晶区域由显微拉曼区域映射确定。加载线中的爆裂表明位错的形核和位错的攀移。在压痕中心的应力场作用下，晶格原子发生塑性运动，从而引发再结晶过程。一个平面缺陷迁移机制的演变。空位迁移的一个关键作用是指出，第一次，作为速率限制因素的位错动力学启动GAN中的再结晶过程。
2009-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Epitaxial Transition from Gyroid to Cylinder in a Diblock Copolymer Melt
利用实空间动力学自洽场方法模拟了由双锥双螺旋体到六角填充圆柱体的外延转变过程。为了正确模拟结构变化，我们引入了一个系统规模优化技术，通过该技术抑制了人工中间结构的出现。当螺旋状单胞在[111]方向上受到剪切流动时，观察到圆柱形畴的形核和生长。我们证实，所产生的圆柱形域外延生长到原来的螺旋结构域作为螺旋$d_{\{220\}}$ $\to$圆柱体$d_{\{10\}}$。在稳态剪切流作用下，螺旋线随剪切流速度梯度的变化表现出不同的重联过程。先前使用自洽场论预测的动力学途径，其中三个折叠结转化为五个折叠结作为中间状态，没有观察到。
2005-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Angular dependence of magnetization reversal in epitaxial chromium telluride thin films with perpendicular magnetic anisotropy
研究了分子束外延碲化铬薄膜的磁各向异性和磁化反转机制。我们报告存在强的垂直各向异性在这些薄膜，随着一个相对较强的二阶各向异性的贡献。从磁阻测量观察到的开关场的角度变化的定量解释使用一维缺陷模型。该模型揭示了成核和钉扎在磁化反转的相对作用，取决于所施加的磁场方向。微磁模拟进行可视化的域结构和开关过程。
2017-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dislocation-templated antiferromagnetic domains in epitaxial NiO
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
利用扫描电子显微镜电子通道衬度成像，发现外延NiO/MgO(001)中界面位错网络在纳米尺度上钉扎反铁磁孪晶畴壁，并通过热循环和厚度系列实验揭示了位错网络对反铁磁畴结构的模板化机制。
2026-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domain structure of epitaxial Gd films grown on W(110)
利用实空间自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）研究了W（110）衬底上外延生长的Gd（0001）薄膜的磁畴结构。为了找到最佳的制备条件，在沉积过程中的衬底温度和生长后的退火温度的影响进行了研究。结果表明，室温沉积和900 K退火处理的表面缺陷密度最低，如台阶边、螺位错和刃位错等. SP-STM数据揭示了小尺寸的磁畴在较低的退火温度，显然是由钉扎在晶界和其他晶体缺陷。系统地研究了优化制备的Gd薄膜的覆盖率依赖的磁畴结构。对于低覆盖率高达约80个原子层（AL），我们观察到$μ$ m-大小的域分隔的域壁，其取向大致沿下面的W衬底的$[1{\bar 1}0]$方向。在临界膜厚度$Θ_{\text{crit}} \approx (100 \pm 20)$ \，AL以上，我们识别条纹域，指示从面内到面外的自旋重取向转变。与现有模型一致，条带域的周期性增加，覆盖范围超过$Θ_{\text{crit}}$。虽然条纹域的取向是均匀的大距离以上$Θ_{\text{crit}}$，我们发现一个特征之字形图案在$Θ\gtrsim 200$ \，AL和不规则的条纹域超过500\，AL。中间的最小值和最大值的磁信号表明分支域的成核。结果进行了讨论的各种贡献的总磁能，如磁晶，静磁，磁弹性能量密度。
2022-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Switching in Hybrid Molecular Beam Epitaxy-Grown BaTiO3 Films
本文利用混合MBE原位生长全外延SrRuO3/BaTiO3/SrRuO3电容器，首次直接测得MBE生长BaTiO3薄膜的剩余极化P_r = 15 μC cm-2，并推测开关不对称性源于结构缺陷。
2025-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical evidence for single-crystal-like magnetic switching of epitaxial antiferromagnetic LaFeO3 films
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg（哈勒-维滕贝格马丁路德大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH（柏林亥姆霍兹材料与能源中心有限公司）；University of Potsdam（波茨坦大学）
利用纵向磁光克尔效应(MOKE)直接探测应变控制的外延LaFeO3薄膜的磁开关和畴过程，发现压缩应变薄膜呈现矩形磁滞回线和单畴剩磁，并证实畴壁控制开关行为。
2026-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Lateral Size and Thickness Dependence in Ferroelectric Nanostructures Formed by Localized Domain Switching
铁电纳米结构可以通过使用诸如压电力显微镜（PFM）的技术局部切换域来形成。理解横向尺寸效应对于确定写入铁电纳米结构的最小特征尺寸是重要的。为了理解这些横向尺寸效应，我们使用时间相关的金斯堡-朗道方程来模拟PFM型和平行板电容器配置的局域切换域。我们的研究表明，边缘电场导致切换通过90度域楔形成核较厚的薄膜，而在较小的厚度，极化开关直接由180度旋转。通过减小横向尺寸来增加切换畴所需的电压，并且在非常小的横向尺寸处，矫顽电压变得如此之大，以至于几乎不可能切换畴。在所有情况下，由于边缘效应，切换区域的宽度延伸超出电极。
2008-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Subcritical switching dynamics and humidity effects in nanoscale studies of domain growth in ferroelectric thin films
利用偏压扫描探针显微镜研究了c轴取向外延Pb（Zr $_{0.2}$ Ti $_{0.8}$）O $_3$薄膜的铁电畴反转。虽然线性和对数依赖的域大小的尖端偏置和写入时间，分别是众所周知的，我们报告了一个额外的线性依赖相对湿度在28-65%的范围内。我们映射出的开关域的大小作为一个函数的尖端偏置和施加的脉冲时间，并描述了一个生长限制制度非常短的脉冲和成核限制制度非常低的尖端偏置。使用“中断开关”的测量，我们探测的成核制度与亚临界脉冲，并确定了一个令人惊讶的长弛豫时间的顺序为100毫秒，我们涉及到离子的重新分配的表面上和薄膜本身内。
2015-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain nucleation across the metal-insulator transition of self-strained V2O3 films
本研究表征了蓝宝石衬底上(001)取向自应变V2O3薄膜金属-绝缘体转变中的畴成核生长规律，发现绝缘畴从低应变顶部成核扩展、在距衬底50 nm处被阻滞留下底部金属层，为构建面外器件提供了新思路。
2023-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Experimental Investigation of Variations in Polycrystalline Hf0.5Zr0.5O2 (HZO)-based MFIM
实验研究了HZO基MFIM电容中剩余极化随置位电压和厚度的变化，发现非单调变化在矫顽电压处达峰，归因于极化畴成核和多晶性，并用3D相场模型验证。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ordered InAs QDs using prepatterned substrates by monolithically integrated porous alumina
本文利用单片集成多孔氧化铝掩模在GaAs衬底上制备有序纳米孔，实现位置受控InAs量子点生长，填充因子接近1，且孔间区域量子点形成被完全抑制。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
