Substrate-induced bandgap in graphene on hexagonal boron nitride
我们使用从头算密度泛函计算确定晶格匹配的六方氮化硼（h-BN）衬底上的石墨烯片的电子结构。最稳定的构型是一个碳原子位于硼原子的顶部，另一个位于BN环的中心。由此产生的两个碳位点的不等价性导致在石墨烯的狄拉克点处打开53 meV的间隙，并导致狄拉克费米子的有限质量。BN衬底上的石墨烯片的替代取向产生类似的带隙和质量。由BN表面诱导的带隙可以极大地改善石墨烯基场效应晶体管的室温夹断特性。
2007-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical Vapor Deposition-Assembled Graphene Field-Effect Transistor on Hexagonal Boron Nitride
我们研究了通过化学气相沉积（CVD）组装的单层石墨烯的关键电学性质，这些电学性质受支撑衬底材料的影响。石墨烯场效应晶体管（GFET）的碳沟道直接放置在六方氮化硼（h-BN）和SiO2，分别。与SiO2衬底相比，h-BN衬底的小信号载流子迁移率（gm）和有效载流子迁移率（μeff）分别提高了8.5倍和4倍。与在SiO2上具有剥离的石墨烯的GFET相比，从在h-BN衬底上具有CVD石墨烯的器件测量的gm和μeff表现出相当的值。实验表明，采用h-BN作为大面积碳电子学的平台材料的潜力。
2011-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy growth of cadmium telluride structures on hexagonal boron nitride
本研究首次实现了在二维六方氮化硼（hBN）衬底上通过分子束外延生长碲化镉（CdTe）量子阱，经氦温光致发光验证其存在，且该生长所需温度比体衬底低70-100℃，为三维半导体在二维衬底上的外延生长提供了新可能。
2023-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Selective faceting induced by Hexagonal Boron Nitride on curved Platinum substrate
Centro de Física de Materiales (CSIC-UPV-EHU)（材料物理中心）；Materials Physics Center (MPC)（材料物理中心）；Departamento de Física Aplicada I, Universidad del País Vasco UPV/EHU（巴斯克大学应用物理系）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Department of Physics, University of Trieste（的里雅斯特大学物理系）；Department of Physics, BITS Pilani, Hyderabad Campus（比拉尼理工学院海德拉巴校区物理系）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Physikalische Chemie, Institut für Chemie und Biochemie, Freie Universität Berlin（柏林自由大学化学与生物化学研究所物理化学系）；Institute of Electrical Engineering, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院电气工程学院）；CNR - Istituto Officina dei Materiali (IOM)（意大利国家研究委员会材料工坊研究所）
本研究结合实验与第一性原理计算，发现hBN可在弯曲Pt(331)衬底上诱导形成多种稳定刻面，明确了hBN与衬底相互作用强度的差异及选择性刻面的机制。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Application-Driven Synthesis and Characterization of Hexagonal Boron Nitride on Metal and Carbon Nanotube Substrates
在二维材料中，h-BN是独一无二的，具有大的带隙（~6 eV）和高的热导率（>400 W/m/K），在电绝缘体中仅次于金刚石。迄今为止，大多数电子研究都依赖于从大块晶体剥离的h-BN;然而，对于可扩展的应用，该材料必须通过化学气相沉积（CVD）等方法合成。在这里，我们展示了单晶铂和碳纳米管（CNT）衬底上通过CVD合成的单层和少层h-BN，还比较了这些薄膜与沉积在更常用的多晶Pt和Cu生长衬底上的h-BN。在单晶Pt上生长的h-BN膜具有较低的表面粗糙度，并且比来自多晶Pt箔的膜在空间上更均匀，并且我们的电化学转移工艺允许这些昂贵的箔被重复使用而没有可测量的退化。此外，我们证明单层h-BN作为一种保护层，3.33 $\unicode{x212B}$屏障保护二硫化钼在高温下免受损害，并讨论了其他应用程序，利用保形h-BN沉积在各种基板上，在这项工作中展示。
2020-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of atomically thin hexagonal boron nitride films on nickel foils by molecular beam epitaxy
六方氮化硼（h-BN）是一种层状二维材料，其特性使其在各种应用中有希望作为电介质。我们报道了用分子束外延法在Ni箔上从元素B和N生长h-BN薄膜。通过拉曼光谱证实了整个衬底上结晶h-BN的存在。原子力显微镜用于检查合成的薄膜的形貌和连续性。使用较短的沉积获得的薄膜的扫描电子显微镜研究提供了深入了解的成核和生长行为的h-BN在Ni基板上。随着生长温度的升高，h-BN的形貌从树枝状、星形岛演变为更大、更光滑的三角形。
2015-05-28 cond-mat.mtrl-sci
The role of flexural coupling in heat dissipation from a two-dimensional layered material to its hexagonal boron nitride substrate
了解声子热耗散从二维层状材料（2DLM）到其六方氮化硼（h-BN）衬底的限制以及它如何随2DLM的结构而变化，对于h-BN支撑的纳米电子器件的设计和热管理非常重要。我们制定了一个基于弹性的理论来模拟声子介导的热耗散之间的2DLM和它的h-BN基板。通过将h-BN衬底视为谐波耦合薄板的半无限堆叠，我们获得了热边界电导（TBC）和界面声子透射谱的半解析表达式。我们评估了在不同的$N$值下，在不同的普通衬底（h-BN对a-SiO $_{2}$）上的$N$层2DLM（石墨烯或MoS $_{2}$）的温度依赖性TBC。结果表明，h-BN对于从MoS $_{2}$散热比a-SiO $_{2}$有效得多，特别是在大的$N$下。为了理解我们的堆栈模型的局限性，我们还比较了它的预测在$N=\infty$限制那些更精确的原子格林函数模型的石墨-BN和硼氢化钠-BN界面。我们的堆叠模型提供了清晰的洞察力弯曲模式在TBC中的关键作用，以及h-BN的各向异性弹性特性如何影响散热。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-Assembly of Spiral Patterns in Confined System with Competing Interactions
聚合物溶液中的胶体粒子和功能化纳米粒子通常表现出短程吸引与长程排斥（SALR）的耦合，导致对称图案的自发形成。由SALR颗粒的薄膜形成的手性纳米结构还没有报道。在这项研究中，我们观察到显着的拓扑结构从对称图案的同心环的螺旋形状的手征结构的转变，当系统是在六角形限制。我们发现，螺旋形的形成可以诱导通过打破系统对称性与楔，或通过熔化的环。在前一种情况下，螺旋的手性由楔形的取向决定，因此可以控制。在后者中，螺旋上升，由于热致缺陷，是不存在的平均颗粒分布，形成高度规则的六边形图案的中心部分的系统。这些六边形图案可以用平面密度波的干涉来解释。热力学的考虑表明，平衡螺旋可以自发地出现在任何条纹形成系统限制在一个小楔的六边形，提供了一定的条件下，满足一组唯象参数。
2019-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Charge distribution across dislocation networks induced by a strained top layer in hexagonal boron nitride substrates
University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Graphene Institute, University of Manchester（曼彻斯特大学国家石墨烯研究所）
研究揭示了在六方氮化硼基底顶部层施加应变时，位错网络引发压电电荷热点的形成机制，为二维材料的封装与调控提供了新视角。
2026-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous optical response of graphene on hexagonal boron nitride substrates
石墨烯/hBN异质结构可以被认为是下一代光电子学的基本构建块之一，主要是由于创纪录的高电子迁移率。然而，目前，尽管石墨烯/hBN异质结构的兴趣越来越大，但石墨烯的固有光学性质的研究仅限于标准衬底（SiO2/Si，玻璃，石英）。这可以归因于一个具有挑战性的任务，确定hBN的强各向异性介电张量的总光学响应。在这项研究中，我们克服了这个问题，通过成像光谱椭圆偏振利用同时分析hBN的光学响应与石墨烯单层。我们的技术使我们能够从石墨烯/hBN异质结构中检索石墨烯在250-950 nm的宽光谱范围内的光学常数。我们的结果表明，石墨烯在hBN上的吸收可能超过石墨烯在SiO2/Si上的吸收约60%。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing structures in two dimensions: square-to-hexagonal transition
本文研究了二维粒子系统通过偶极长程相互作用势$D/r^3$和正方晶格基底势$V({\bf r})$相互作用，基底势的振幅为$V$，晶格常数为$b$。各向同性相互作用有利于具有晶格常数$a$的颗粒的六边形排列，这与衬底晶格的正方形对称性竞争。我们确定的最低能量状态在固定的外部压力$p$产生相称的密度$n = 1/b^2 = (4/3)^{1/2}/a^2$在没有热和量子涨落，使用分析和数值技术。在大的衬底振幅$V > 0.2\, e_D$下，其中$e_D = D/b^3$为偶极能量标度，粒子驻留在衬底最小值中，因此排列成正方形晶格。当减小$V$时，正方形晶格相对于区边界剪切模式变得不稳定，并且变形为周期加倍的锯齿形晶格。分析和数值计算结果表明，这个周期加倍的阶段反过来变得不稳定，在$V \approx 0.074\, e_D$对一个非均匀的阶段发展的域壁或孤子的阵列，作为孤子的密度增加，粒子的排列接近的菱形（或等腰三角形）晶格。在估计为$V \approx 0.046\, e_D$的更小的衬底值处，进一步的孤子跃迁建立第二非均匀相位，该第二非均匀相位平滑地接近具有消失的振幅$V$的六边形（或等边三角形）晶格相位。在小但有限振幅的$V$下，六方相被扭曲并相对于衬底晶格以$φ\approx 3.8^\circ$的角度六方锁定。因此，在这个二维无公度系统中的正方形到六边形的变换涉及到具有各…
2016-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Unidirectional domain growth of hexagonal boron nitride thin films
二维范德华层状六方氮化硼（2D-vdW-h-BN）由于其非常规的畴生长形态、优异的性能以及作为二维纳米电子学介质层的应用潜力，近年来引起了人们极大的研究兴趣。然而，h-BN薄膜直接在绝缘衬底上的单向畴生长仍然具有显著的挑战性，因为高的键合各向异性和复杂的生长动力学比传统的薄膜生长，从而导致随机取向的畴形态的形成，并阻碍其在集成纳米器件中的有用性。在这里，超宽带隙h-BN薄膜通过脉冲激光沉积直接生长在低误切的原子级光滑的高度绝缘的c-平面蓝宝石衬底上（不使用任何金属催化层），显示出显著的单向三角形畴形态。密度泛函理论（DFT）计算表明，这种单向畴生长是由于降低了薄膜-衬底界面的对称性和能量，从而打破了无规畴成核点的简并性而导致的台阶边缘引导成核。通过广泛的表征，我们进一步证明了薄膜的优异的单晶样功能特性。我们的研究结果可能为在绝缘衬底上大面积直接生长电子质量的h-BN薄膜以实现高性能二维电子学铺平了道路，此外，还将有利于具有涌现现象的二维vdW材料的异质工程。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci
A large enhancement of carrier mobility in phosphorene by introducing hexagonal boron nitride substrate
载流子迁移率是电子器件的一个重要特性，因为它决定了器件的功耗和开关速度。同样，具有高载流子迁移率的材料也揭示了传统材料中难以理解的丰富的不寻常的物理现象。因此，提高材料载流子迁移率的方法由于其在更有效的电子器件中的潜在应用和丰富更多异常现象而受到极大的研究兴趣。例如，引入平坦的六方氮化硼（h-BN）衬底以提高载流子迁移率已经在实验上实现。然而，其基本机制尚未得到很好的理解。在本研究中，我们在声子限制散射模型的框架内，在第一性原理水平上估计磷烯在h-BN衬底上的载流子迁移率（P/h-BN）。%我们的结果是通用的。除了高- $κ$介电性能之外，h-BN还具有高二维弹性模量的优异机械性能。P/h-BN异质结构继承了h-BN的高弹性模量，导致磷烯中载流子迁移率的增强。由于层之间的弱范德华相互作用，磷烯的独特电子性质几乎完美地保留在费米能级附近，保证了P/h-BN中优异的电子输运。我们的研究结果提供了一个新的视角，以提高磷烯以及其他二维材料的场效应晶体管的载流子迁移率。
2017-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of luminescence in hexagonal boron nitride single layer: exciton-phonon coupling and the role of substrate
面元氮化硼（hBN）是一种宽带隙材料，具有强激子光发射和激子-声子耦合。最近合成的单层形式（m-hBN）上进行的发光实验呈现彼此不同的发射光谱，其中一些表明声子辅助和直接发射通道之间的共存。受这些结果的启发，我们使用一种新的\textit{ab initio}方法研究了（m-hBN）的光学响应，该方法考虑了原子振动对发光光谱的影响。我们构造了动态激子-声子自能，然后用它来微扰校正光学响应函数，并以体相hBN为基准测试这种方法。在我们的方法中，我们能够估计由声子辅助跃迁引起的直接峰的重正化，这使我们能够准确地描述两个过程都存在的光谱。我们发现m-hBN的发射信号强烈依赖于其与基底的相互作用，这将其性质从直接材料改变为间接材料，并改变了电子感受到的屏蔽。我们将m-hBN发射信号归因于明亮的直接激子，并考虑声子副本出现的可能性。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insertion of CdSe quantumdots in ZnSe nanowires : MBE growth and microstructure analysis
在GaAs衬底上沉积的ZnSe（100）和（111）B缓冲层上成功地生长了ZnSe纳米线。在（100）衬底上得到立方[100]取向的ZnSe纳米线或[0001]取向的六方纳米线，而在（111）B衬底上得到[111]取向的立方和[0001]取向的六方混合区。在最后一种情况下，大部分NW垂直于表面。通过透射电子显微镜、能量过滤TEM和高角度环形暗场扫描TEM测量，将CdSe量子点成功地并入ZnSe纳米线中。
2012-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Adhesion and electronic structure of graphene on hexagonal boron nitride substrates
在无规相近似下，采用绝热联系涨落耗散理论框架下的第一性原理计算研究了石墨烯片在h-BN衬底上的吸附.我们得到不同的晶体堆叠配置的粘附能，并表明，层间键合是由于长程范德华力。的相互作用的弹性和粘附能示出，导致堆叠无序和莫尔结构。能带结构计算揭示了石墨烯中的衬底诱导质量项，其随着堆叠配置而改变其符号。讨论了莫尔结构中低能电子态的色散、绝对带隙和实空间形状。我们发现莫尔结构中的绝对带隙至少比质量项的最大局部值小一个数量级。我们的结果与最近的STM实验结果一致。
2011-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gate dependent Raman spectroscopy of graphene on hexagonal boron nitride
拉曼光谱是一种快速且非破坏性的成像方法，可用于监测石墨烯器件中的掺杂水平。我们在原子级平坦的六方氮化硼（hBN）薄片和SiO $_2$衬底上制备了化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯。我们比较了它们的拉曼响应作为载流子密度的函数，使用离子凝胶作为顶栅。G峰位置、2D峰位置、2D峰宽度和2D峰面积与G峰面积的比率显示出与SiO $_2$相比hBN不同的对载流子密度的依赖性。使用二维映射的直方图来比较两个衬底之间的拉曼峰特性的波动。已发现hBN衬底由于其原子级平坦表面和减少的带电杂质而在相同电荷密度下产生较少波动。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band gaps in incommensurable graphene on hexagonal boron nitride
设计出打开石墨烯带隙的方法，使电荷载流子质量有限，这对许多应用来说都是至关重要的。最近在六方氮化硼（h-BN）上使用石墨烯的实验提供了诱人的暗示，即与衬底的弱相互作用足以打开间隙，这与早期的发现相矛盾。使用多体微扰理论，我们发现，小观察到的差距是什么后，一个更大的潜在的准粒子间隙被抑制的不可逆性。这种抑制对石墨烯与衬底分离距离的小调制的敏感性表明了暴露更大的底层间隙的方法。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A ferromagnetic Eu-Pt surface compound grown below hexagonal boron nitride
本文研究 Eu 插层 hBN/Pt 界面形成的铁磁性 EuPt$_2$ 表面合金，并利用弯曲 Pt 衬底揭示不同晶面的价态保持与空气保护差异。
2023-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Zero Energy Modes and Gate-Tunable Gap in Graphene on hexagonal Boron Nitride
在这封信中，我们推导出一个有效的理论，石墨烯上的六方氮化硼（h-BN）基板。我们表明，尽管晶格失配，h-BN衬底一般打开石墨烯的光谱间隙。当低能物理由零能量模式网络的拓扑结构决定时，在石墨烯与其衬底之间的强耦合状态下，该间隙的起源特别直观。对于扭曲的石墨烯双层，其中存在反转对称性，该网络通过系统扩展，并且光谱是无间隙的。h-BN对这种对称性的破坏导致零能量模式闭合成环。这些环的本征态杂化成平坦的带，带之间有间隙。这种带隙的大小可以通过栅极电压来调节，并且可以达到在室温下限制电子所需的数量级。
2012-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale CVD Growth of Monolayer Hexagonal Boron Nitride with Large Domain Size by Cu Foil Enclosure Approach
在铜箔上化学气相沉积制备厚度均匀的大畴六方氮化硼（h-BN）具有很大的挑战性，这源于极高的成核密度和反向氢蚀刻竞争反应。我们在此报告的晶片规模的高品质的h-BN单层膜的最大的单晶域尺寸高达72微米的边长使用折叠的铜外壳的方法的成功生长。这种简单而独特的方法高度限制了生长空间，使成核中心急剧减少，并有效抑制了氢蚀刻反应。首次揭示了h-BN单层膜的取向与生长衬底的晶面密切相关，Cu（111）是生长高质量h-BN单层膜的最佳衬底，这与密度泛函理论的计算结果一致。本研究为生长高质量的h-BN薄膜提供了一条切实可行的途径，加深了对h-BN生长过程的基本认识。
2015-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Silane-Catalyzed Fast Growth of Large Single-Crystalline Graphene on Hexagonal Boron Nitride
在电介质衬底上直接生长高质量的石墨烯大单晶畴对于电子和光电子学中的应用至关重要。传统上，在石墨烯上生长的石墨烯域通常仅为~ lnm，生长速率为~ lnm/min或更小，主要原因是缺乏催化剂。在这里，我们表明，硅烷，作为一种气态催化剂，是能够提高石墨烯的生长速率~1 μ m/min，从而促进石墨烯域的大小高达20 μ m的合成通过化学气相沉积在六方氮化硼。霍尔测量表明，样品在室温下的迁移率达到20，000 cm 2/Vs，这是CVD生长的石墨烯中最好的。结合催化CVD和超平介电衬底的优点，气相催化剂辅助CVD为合成用于器件应用的高质量石墨烯铺平了道路，同时避免了转移过程。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Using Deposition Rate and Substrate Temperature to Manipulate Liquid Crystal-like Order in a Vapor-deposited Hexagonal Columnar Glass
University of Wisconsin – Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Centre de Recherche Paul Pascal, CNRS & Université de Bordeaux（保罗·帕斯卡研究中心，法国国家科学研究中心与波尔多大学）
该研究利用速率-温度叠加（RTS）原理，通过沉积速率和衬底温度调控气相沉积的菲并苝酯六方柱状玻璃的类液晶有序结构，拓展了RTS在有机电子相关液晶形态的应用。
2026-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular Beam Epitaxy growth of MoTe$_2$ on Hexagonal Boron Nitride
本文首次在六方氮化硼衬底上实现MoTe$_2$的分子束外延生长，并通过AFM和拉曼光谱揭示了2H与1T'相共存及退火对扩散常数的显著调控作用。
2023-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of hexagonal tungsten bronze CsxWO3 films in superconducting phase region exceeding bulk limit
本文报道了在Y稳定的ZrO_2（111）衬底上外延生长Cs_xWO_3（x = 0.11，0.20，0.31）超导薄膜。六方晶体结构不仅验证了块体的稳定区域内的组成（x = 0.20，0.31），但也为范围外的组成（x = 0.11）。超导转变温度（TC）的起始记录为5.8 K x = 0.11。我们发现TC和C轴长度之间有很强的相关性，无论Cs含量。结果表明，用轻掺杂薄膜外延法可以获得六方钨青铜的超导相隐藏区。
2016-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Metal adatoms on graphene and hexagonal boron nitride: Towards the rational design of self-assembly templates
金属衬底上周期性波纹状外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）被认为是纳米颗粒阵列自组装的前景模板。通过第一性原理计算，我们确定了金属原子在石墨烯和六方氮化硼表面的结合能和扩散激活势垒。所观察到的化学趋势可以理解的电荷转移和共价键之间的相互作用，涉及吸附原子d电子。我们进一步研究了金属基底的电子效应，发现基于石墨烯的周期性波纹模板与金属/石墨烯界面处的强相互作用相结合最适合于高度规则的纳米颗粒阵列的自组装。
2010-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimization for growth condition of ultrathin hexagonal boron nitride on dielectric substrates via LPCVD
通过LPCVD优化在介电基板上直接合成超薄h-BN薄膜，以提升深紫外光电探测器的性能。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular Beam Epitaxy Growth of Scandium Nitride on Hexagonal SiC, GaN, and AlN
在GAN（0001）/SiC、AlN（0001）/Al_2 O_3和6 H-SiC（0001）六方衬底上用射频等离子体辅助分子束外延（RF plasma assisted MBE）生长了氮化钪（ScN）薄膜，得到了面心立方（岩盐）晶体结构，其面外取向为（111），而不是六方取向。首次在外延过程中通过原位电子衍射观察到了立方（111）孪晶结构，并通过电子背散射衍射检测到了孪晶畴，并与X射线衍射得到了进一步的证实。在750 ℃的生长温度下，外延的ScN薄膜显示出非常光滑的亚纳米表面粗糙度。随温度变化的霍尔效应测量表明恒定的高n型载流子浓度约为1x 1020/cm 3，电子迁移率约为20 cm 2/Vs。
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale, epitaxial growth of single layer hexagonal boron nitride on Pt(111)
在2英寸Pt（111）/蓝宝石晶片上制备单层六方氮化硼。在1000和1300 K之间的工艺温度下，硼氮烷气相沉积的生长原位光电子产额测量研究。生长动力学在较高温度下较慢，并且遵循更适合于较高温度的双曲正切$^2$定律。用扫描低能电子衍射（x-yLEED）分析了h-BN/Pt（111）的晶体质量。这些数据表明外延对生长温度有很强的依赖性。主要结构是在9个Pt（1 $\times$ 1）晶胞上具有10个h-BN的对准重合晶格，并且遵循毫米尺度的衬底孪生。
2021-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Spectrally narrow exciton luminescence from monolayer MoS2 exfoliated onto epitaxially grown hexagonal BN
过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜（ML）中强的光-物质相互作用由强激子控制。已经取得了重要的进展，以控制周围的ML的介电环境，特别是通过六方氮化硼（hBN）封装，这大大减少了激子线宽的不均匀的贡献。大多数研究使用来自高压下生长的高质量薄片的剥离的hBN。在这项工作中，我们表明，hBN生长的分子束外延（MBE）在一个大的表面积基板具有类似的积极影响，从TMD ML的光发射。我们在Ni/MgO（111）衬底上用分子束外延法生长了MoS $_2$和MoSe $_2$多层膜。然后我们用剥离的hBN覆盖它们，以最终获得包封的样品：剥离的hBN/TMD ML/MBE hBN。我们观察到我们的样品相比，直接剥离在SiO $_2$基板上的TMD ML的光学质量的改善。我们的研究结果表明，分子束外延生长的hBN可以作为一个平坦的和免费的衬底，用于制造大规模的TMD基异质结构。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam growth of graphene nanocrystals on dielectric substrates
我们证明了石墨烯纳米晶体的生长，采用固体碳源的分子束方法，可以用于不同类别的大面积电介质基板。拉曼光谱和近边X射线吸收精细结构光谱的表征揭示了纳米晶体中的sp2杂化六方碳晶格。较低的生长速率有利于在所有研究的衬底上形成更高质量、更大尺寸的多层石墨烯微晶。的表面形态是由下面的基板和石墨单层台阶的粗糙度通过环境扫描隧道显微镜观察。
2012-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Oriented Graphene Nanoribbons Embedded in Hexagonal Boron Nitride Trenches
石墨烯纳米带（GNR）是石墨烯的超窄条，其具有用于高性能石墨烯基半导体电子器件的潜力。然而，GNR在介电衬底上的受控生长仍然是一个挑战。在这里，我们报告的成功增长GNRs直接在六方氮化硼衬底上具有光滑的边缘和可控的宽度，使用化学气相沉积。该方法是基于一种类型的模板生长，其允许在六方氮化硼上的纳米沟槽中的单层GNRs的平面内外延，其中边缘遵循Z字形方向。嵌入式GNR通道显示出优异的电子性能，即使在室温下。GNR的这种与集成电路处理兼容的面内异质集成产生了具有几个苯环宽度的带隙沟道，使得能够开发基于GNR的数字集成电路。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Origin of Doping in Quasi-Free Standing Graphene on Silicon Carbide
我们解释了强大的p型掺杂观察准独立的石墨烯六方碳化硅衬底的自发极化。这种机制是基于SiC的体属性，不可避免的任何六边形多型体的材料和独立的界面形成的任何细节。我们表明，极化的符号和幅度与石墨烯层中观察到的掺杂水平完全一致。有了这种机制，基于假设的受体型缺陷的模型，因为他们讨论到目前为止是过时的。外延石墨烯的n型掺杂通常通过与缓冲层及其与衬底的界面相关联的施主样状态来解释，其过度补偿极化掺杂。
2011-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Near-field probing of image phonon-polaritons in hexagonal boron nitride on gold crystals
近场映射已被广泛用于研究范德瓦耳斯晶体中的双曲声子-极化激元。然而，由于近场信号和衬底介导的损耗的固有复杂性，极化激元损耗的精确测量仍然具有挑战性。在这里，我们证明了大面积单晶金片，一个原子级平坦的低损耗基板的图像极化激元，提供了一个平台，精确的近场测量的复杂传播常数的范德瓦尔斯晶体中的极化激元。作为一个局部的例子，我们测量的图像声子极化激元在六方氮化硼的传播损耗，揭示了其归一化的传播长度表现出抛物线光谱依赖性。此外，我们表明，图像声子极化激元表现出高达两倍的归一化传播损耗，而被压缩的2.4倍的情况下，电介质基板相比。我们的结论是，单晶金片提供了一个独特的纳米光子平台，探测和开发的图像模式在低维材料。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Friction force microscopy: a simple technique for identifying graphene on rough substrates and mapping the orientation of graphene grains on copper
在单原子厚度下，使用常规技术将石墨烯与其基底区分开是具有挑战性的。在本文中，我们表明，摩擦力显微镜（FFM）是一种简单而快速的技术，用于识别石墨烯的范围内的样品，从生长基板粗糙的绝缘体。我们表明，FFM是特别有效的表征生长在铜上的石墨烯，它可以关联的石墨烯生长的三维表面形貌和映射的石墨烯的晶体取向非破坏性，可重复性和高分辨率。我们预计FFM对于研究其他金属/局部结晶衬底（包括SiC）上的石墨烯生长以及研究其他二维材料（如二硫化钼和六方氮化硼）的生长同样有效。
2013-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Lattice induced crystallization of nanodroplets: the role of finite-size effects and substrate properties in controlling polymorphism
针对特定的技术应用需要控制纳米颗粒的性质，特别是结晶多晶型物。将沉积在固体基底上的纳米液滴冷冻导致晶体结构的形成。我们通过分子动力学模拟研究了这种普遍现象的内在机制。我们的工作表明，不同的晶体结构可以通过微调固体衬底晶格参数来选择。事实上，虽然对于我们的系统，面心立方通常是最占优势的结构，但即使当固体基质是面心立方时，也观察到两种不同的多晶型物，六方心堆积和体心立方的生长。最后，我们还证明了六方中心堆积的生长是由足够大的体心立方簇的出现，从而表明存在一个交叉成核途径的条件。我们的研究结果提供了深入了解纳米尺度效应和固体基质性质对多晶纳米材料生长的影响。
2018-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quasi-epitaxial growth of BaTiS$_3$ films
过氧化物硫族化合物是一种新型的半导体材料，在可见-红外波段具有可调的带隙。高质量的薄膜是理解这些材料的基本性质和实现基于这些材料的潜在应用的关键。本文报道了用脉冲激光沉积法生长准一维六角硫族化合物BaTiS $_3$的准外延薄膜。我们确定了最佳的生长条件，通过改变生长参数，如衬底温度和H2S分压，并研究其对薄膜结构的影响。高分辨率的薄膜X射线衍射显示出在面外方向上的强织构，而没有观察到膜和衬底之间的面内关系的证据。掠入射广角X射线散射和扫描透射电子显微镜的研究揭示了存在弱外延的薄膜和衬底的关系，尽管有缺陷的界面。我们的研究为实现准一维六方晶系硫族化合物薄膜及其与钙钛矿硫族化合物的异质结构开辟了一条途径。
2022-08-18 cond-mat.mtrl-sci
High-Yield Proximity-Induced Chemical Vapor Deposition of Graphene Over Millimeter-Sized Hexagonal Boron Nitride
我们提出了一种在六方氮化硼（h-BN）晶体上通过化学气相沉积石墨烯的无转移制备方法，该方法通过催化邻近效应，即通过Cu催化剂附近活化。我们证明了完全覆盖由单层石墨烯的半毫米大小的六方氮化硼晶体剥离在铜箔上生长之前。我们证明了铜催化剂的接近确保了高收率，生长速率估计在2μm/min至5μm/min之间。光学显微镜和电子显微镜以及共焦显微拉曼映射证实，石墨烯覆盖了h-BN晶体的顶表面，我们认为这是从支撑催化铜衬底的横向生长。原位生长的石墨烯的结构和电子输运表征呈现出约20，000 cm 2/（V.s）的电子迁移率。与通过将类似的CVD石墨烯手动转移到h-BN上获得的石墨烯/h-BN堆叠体的比较证实了自组装结构所达到的更好的中性。
2017-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Defect Engineering in Large-Scale CVD-Grown Hexagonal Boron Nitride: Formation, Spectroscopy, and Spin Relaxation Dynamics
本文研究大规模CVD生长hBN中缺陷的工程化形成，发现负硼空位缺陷的形成依赖粒子类型和辐照条件，并识别多种缺陷类型，为可扩展量子光子器件制造铺路。
2025-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Growth-related formation mechanism of I$_3$-type basal stacking fault in epitaxially grown hexagonal Ge-2H
Ge的六方晶相2H最近成为中红外范围内有前途的直接带隙半导体，为IV族半导体（Ge和SiGe）的附加光电功能提供了新的前景。这种六方（2H）Ge相的受控合成是一个挑战，可以通过使用纤锌矿GaAs纳米线作为模板来克服。然而，取决于生长条件，在亚稳态2H结构中形成I $_3$型的不寻常的基底堆垛层错（BSF）。这种核/壳异质结构的生长原位观察，并通过环境透射电子显微镜使用化学气相沉积的实时。这些观察提供了Ge-2H外延层的阶跃流动生长的直接证据，并揭示了I $_3$-BSF在不稳定生长过程中与生长相关的形成。动态研究了它们的形成条件。通过这些原位观察，我们可以提出一个方案的成核的I $_3$型BSF的可能是有效的任何亚稳的六方2H或纤锌矿结构生长在m-平面衬底上。确定条件，以避免其形成的SiGe-2H的完美结晶合成。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Effects of sapphire nitridation and growth temperature on the epitaxial growth of hexagonal boron nitride on sapphire
本文报道了在冷壁化学气相沉积（CVD）系统中在蓝宝石衬底上外延生长六方氮化硼（hBN）薄膜的研究。在低温（850 ℃）下形成薄的非晶氮化层，这使得随后在1350 ℃下外延生长hBN成为可能。通过X射线衍射（XRD）分析了蓝宝石氮化温度和生长温度对薄膜质量的影响。高于最佳氮化和生长温度改善氮化层的结晶质量，但不利于hBN的外延生长。XRD θ-2θ扫描结果表明，在最佳条件下生长的hBN薄膜的c晶格常数为6.66 nm，Raman光谱表明，hBN薄膜具有1370.5/cm的面内伸缩振动特性。X射线光电子能谱学分析证实了具有优异均匀性的化学计量hBN膜的形成。
2016-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Crystal orientation relation and macroscopic surface roughness in hetero-epitaxially grown graphene on Cu/mica
石墨烯电子产品对衬底上的清洁、平坦和取向识别的石墨烯有很高的需求。在这项研究中，异质外延石墨烯生长Cu（111）/云母（001）的化学气相沉积进行了研究，以检查的适用性，顶栅绝缘体的石墨烯的研究，以及石墨烯沟道的研究，通过转移到SiO2/Si衬底。在调整石墨烯生长条件后，石墨烯/Cu/云母衬底的表面粗糙度和平均光滑面积分别为~0.34 nm和~100 um 2。石墨烯/Cu/云母衬底中石墨烯的取向可以通过Cu的六方空隙形态来识别。此外，我们证明了相对较高的迁移率~4500 cm ~ 2 V-1 s-1的石墨烯转移到SiO2/Si衬底上。这些结果表明，本发明的石墨烯/Cu/云母衬底可用于石墨烯上的顶栅绝缘体研究。
2014-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial integration of improper ferroelectric h-YMnO$_3$ thin films in heterostructures
本文报道了用脉冲激光沉积法（PLD）生长非正常铁电六方晶系YMnO $_3$（YMO）薄膜和异质结构的多个基本性质的改进。通过预生长衬底退火和低能脉冲激光沉积相结合的方法，我们在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）上获得了具有超低粗糙度和无取向错误的纳米晶夹杂物的YMO薄膜的二维生长模式。通过在衬底和最终膜之间插入用导电氧化铟锡覆盖的牺牲亚锰酸盐层，后者以完全晶格弛豫模式生长，因此没有任何失配位错，同时保持直接在预退火YSZ上生长的膜的非凡平坦度。这为基于六方锰氧化物的异质结构的制造提供了模板，六方锰氧化物是具有不适当的室温铁电性的有前途的多铁性类，并且这些异质结构在技术上相关的外延金属中的实现|铁电型多层膜。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale Dzyaloshinskii-Moriya-modified Yoshimori spirals in Fe double layer on Ir(110)
本研究在Ir(110)衬底上制备出支撑双层Fe的亚稳未重构表面，结合实验与计算揭示其磁基态为Dzyaloshinskii-Moriya相互作用修饰的Yoshimori型右手奈尔自旋螺旋，填补了fcc(110)衬底相关自旋织构研究的空白。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth of few-layer molecular crystals of PTCDI on hexagonal boron nitride by microspacing air-gap sublimation
本研究通过微间距空气间隙升华法在氮化硼上生长PTCDI少层晶体薄膜，无需真空系统，并借助模拟揭示其倾斜分子构型，为二维分子晶体提供简化制备途径。
2025-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth diagram and magnetic properties of hexagonal LuFe$_2$O$_4$ thin films
在大量实验的基础上，绘制了脉冲激光沉积Lu-Fe-O化合物在MgO（111）衬底上的生长图。LuFe $_2$ O $_4$相只能在小范围的温度和O $_2$压力条件下生长。从表面热化学的角度对Lu-Fe-O化合物薄膜的生长机理进行了探讨。在LuFe $_2$ O $_4$薄膜中观察到超顺磁性，并解释了杂质h-LuFeO $_3$相和结构缺陷的影响。
2012-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spiral cracks in drying precipitates
我们调查的螺旋裂纹图案的形成过程中，与基板接触的沉淀物薄层干燥。发现这种非线性断裂断裂模式自然不是由扭转力引起的，而是由碎片折叠引起的应力前沿传播引起的。我们模拟其形成机制，使用粗晶粒模型破碎，并成功地再现了螺旋裂纹。实验和模拟数据的拟合表明，螺旋线是对数的，对应于恒定偏离圆形裂纹路径。特别是，我们表明，这通常发生时，裂纹的速度是成正比的应力前沿的传播速度。
2002-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electronic properties of twisted bilayer graphene suspended and encapsulated with hexagonal boron nitride
本研究采用原子紧束缚模型分析hBN衬底对转角双层石墨烯能带结构的影响，发现悬浮与封装态的TBG电子性质差异显著，且其对外电场的响应受对称性影响，相关结果可为石墨烯莫尔超晶格的实验调控提供依据。
2022-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Insulators at Fractional Fillings in Twisted Bilayer Graphene Partially Aligned to Hexagonal Boron Nitride
本文利用扫描隧道显微镜与光谱学研究了部分对准六方氮化硼的魔角扭转双层石墨烯，在中间子晶格极化条件下发现了电荷中性点及分数填充±1/3和±1/6处新的单粒子起源有能隙相，展示了STS区分单粒子与多体有能隙相的能力。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigating the role of Cu foil orientation in the growth of large BN films synthesized by reactive RF magnetron sputtering
二维材料是一种新兴的材料，正在以惊人的规模改变当今的研究活动。六方氮化硼是一种宽带隙2D材料，是石墨烯基电子器件的优良衬底。为了实现hBN的全部潜力，需要可扩展的和高产率的生长程序。在这里，我们展示了hBN的合成反应射频磁控溅射铜箔。铜箔的制备条件决定了BN薄膜的相选择性。在非电抛光的Cu箔上沉积hBN导致具有混合的立方和六方BN相的BN岛的生长，所述Cu箔具有主要的（100）取向。在（111）面为高对称性的Cu衬底上，生长出连续的六方BN薄膜;在（100）面和（110）面为低对称性的Cu衬底上，生长出立方BN薄膜。
2020-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Grain Dependent Growth of Bright Quantum Emitters in Hexagonal Boron Nitride
六方氮化硼中的点缺陷由于其明亮且光稳定的室温发射而成为一种有前途的量子光源。在这项工作中，我们研究了在镍衬底上的化学气相沉积生长过程中量子发射体的掺入。结合一系列的表征技术，我们证明了量子发射体的掺入仅限于（001）取向的镍晶粒。这样的发射器在亮度和稳定性方面显示出改进的发射特性。我们进一步利用这些发射器，并将其与紧凑的光学天线集成，以增强从光源收集的光。该混合装置产生的平均饱和计数率为~2.9 × 106 cps和平均光子纯度为~ 90%。我们的研究结果推进了hBN中空间分布量子发射体的可控生成，并展示了具有最大收集效率的片上器件的关键一步。
2020-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Direct growth of hexagonal boron nitride on photonic chips for high-throughput characterization
采用光学显微镜方法对二维材料中的缺陷进行纳米级表征是光子片上器件的重要一步。为了提高分析吞吐量，最近开发了基于波导的片上成像平台。然而，它们固有的缺点是必须将2D材料从生长基底转移到成像芯片，这会引入污染，从而可能改变表征结果。在这里，我们提出了一种独特的方法来规避这些不足，直接生长广泛使用的2D材料（六方氮化硼，hBN）的氮化硅芯片上，并在光学特性的缺陷在完整的生长材料。我们比较了直接生长的方法，标准的湿转移方法，并确认直接生长的明显优势。虽然在目前的工作中使用hBN进行了演示，但该方法很容易扩展到其他2D材料。
2021-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
