Epitaxial Growth Kinetics with Interacting Coherent Islands
用自洽平均场速率理论研究了未位错（相干）三维岛的Stranski-Krastanov生长动力学，该理论考虑了岛之间的弹性相互作用。后者被认为是促进原子从岛上脱离，从而降低其平均尺寸。半定量协议与实验发现的总岛密度和平均岛大小的时间演变。当与缩放思想相结合时，这些结果提供了一种自然的方法来理解经常观察到的连贯岛屿尺寸分布宽度的初始增加和随后的减少。
1999-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Substrate-controlled epitaxial-like growth of photochromic yttrium oxyhydride thin films
Institute of Solid State Physics, University of Latvia（拉脱维亚大学固体物理研究所）；Institute of Physics, University of Tartu（塔尔图大学物理研究所）；Department of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）
该研究通过反应磁控溅射制备YHO薄膜，探究衬底取向、沉积温度对其结构与光致变色性能的影响，发现光致变色效应主要由成分和局部O/H构型控制，为其光学应用提供新见解。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci
On the morphological stability of two-dimensional epitaxial islands at high deposition rates
研究了真空或气相原子沉积过程中在衬底上成核的二维岛的形态稳定性。使用简单的缩放参数，它表明，与预期相反，树枝状岛屿可以转换成紧凑的增加沉积速率，只要临界核的大小是足够大的。讨论了最近观察到的Pt在Pt（111）上沉积的意义。
1997-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Dynamics of Li deposition on epitaxial graphene/Ru(0001) islands
Li金属已经沉积在含有单层厚外延石墨烯岛的补丁的Ru（0001）单晶的表面上。使用低能电子显微镜和衍射使我们能够{ \em in situ}通过测量局部功函数来监测该过程，并在实空间和倒易空间中研究该系统，比较石墨烯上发生的变化与裸Ru（0001）表面上发生的变化。发现Li沉积降低石墨烯岛的功函数，但降低的程度远小于Ru（0001）表面的功函数，这对应于其在石墨烯覆盖层下方的嵌入。最后，扩散过程中的锂的石墨烯岛已监测光电子显微镜使用可见光激光。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium shape and dislocation nucleation in strained epitaxial nanoislands
本文采用二维原子模型，利用简单的原子间对势，数值研究了小应变外延岛的平衡形状、形状转变和位错成核。我们首先绘制出平衡岛形状的相图作为岛的大小（N = 105个原子）和晶格失配与基板的函数，并表明，纳米级的岛屿有四个通用的平衡形状，与弹性连续理论的预测相反。对于增加基板吸附的吸引力，我们发现岛屿上形成一个有限的润湿层上观察到的Stranski-Krastanow增长。我们还研究了不同形状的岛屿之间的过渡和位错成核在最初的相干岛屿的能量障碍和过渡路径。特别是，我们发现，位错成核自发地在边缘的吸附物-衬底界面以上的临界尺寸或晶格失配。
2005-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Growth of Antiperovskite Oxide Ca3SnO Films by Pulsed Laser Deposition
本文报道了用脉冲激光沉积（PLD）技术在（001）取向的立方钇稳定氧化锆（YSZ）衬底上外延生长Ca3SnO反钙钛矿氧化物薄膜。在这项工作中，烧结的Ca3SnO颗粒被用作烧蚀目标。X射线衍射测量表明，Ca3SnO薄膜具有反钙钛矿结构，与YSZ衬底呈立方对立方取向关系。通过X射线光电子能谱进一步证实了反钙钛矿相的成功合成。这些结果有力地表明，反钙钛矿氧化物膜可以直接生长在衬底上的目标材料使用PLD技术。
2017-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary epitaxial alignment of graphene islands on Au(111)
原始的单晶石墨烯显示出其二维蜂窝结构所产生的独特的显着电子特性。使用原位低能电子显微镜，我们表明，当沉积在（111）表面的Au碳形成这样的结构。所得单层外延膜通过以高密度成核的树枝状石墨烯岛的聚结形成。超过95%的这些岛可以相同地相对于彼此和Au衬底对准。值得注意的是，主要的岛取向不是更好的晶格匹配的30^{ \circ }旋转取向，而是其中石墨烯[01]和Au [011]面内方向平行的取向。外延石墨烯膜仅弱耦合到Au表面，这在轻微p型掺杂的石墨烯下保持其重构。无论取向如何，独立石墨烯的线性电子色散特性都得以保留。弱相互作用、非晶格匹配的衬底能够将石墨烯锁定到特定取向是令人惊讶的。然而，这种能力使Au（111）成为生长单晶石墨烯膜的有前途的基底。
2012-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Morphology Characterization of Argon-Mediated Epitaxial Graphene on C-face SiC
使用氩气介导的生长工艺在4 H-和6 H-SiC的C面上生长外延石墨烯层。生长温度和压力的变化被发现显着影响的层的形态特性。在生长过程中氩气的存在减缓了C面上石墨烯形成的速率，并导致观察到孤岛。岛和连续膜的形貌的相似性表明，岛形核和聚结是C面石墨烯的生长机制。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Alloying mechanisms for epitaxial nanocrystals
在这封信中报道了外延纳米晶体合金化的不同机制。通过改变化学气相沉积过程中的生长条件和退火环境，研究了生长过程中的混合、表面扩散和岛内扩散。每个机制的相对重要性进行了评估，在确定一个特定的圆顶形Ge：Si（001）岛的组成分布。对于以较快速率生长的样品，生长期间的混合减少。Si表面扩散在H $_2$退火期间占主导地位，而Ge表面扩散和岛内扩散在PH $_3$环境中退火期间占主导地位。
2007-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo simulations inspired by epitaxial graphene growth
石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成二维六方晶格的平面单层结构，具有独特的电子性质，在纳米电子领域有着广泛的应用前景。最近的低能电子显微镜（LEEM）实验表明，在Ru（0001）上外延生长的2D石墨烯岛的台阶边缘速度随着碳吸附原子过饱和度的五次方而变化。这表明石墨烯岛是通过添加五个原子的簇而不是通过单个吸附原子附着的通常机制生长的。我们已经进行了动力学蒙特卡罗（KMC）模拟，以进一步研究的一般情况下的外延生长的移动原子团簇的附件。我们没有试图直接复制Gr/Ru（0001）系统，而是考虑了一个涉及正方形晶格上原子的移动四聚体的模型。我们的研究结果表明，四聚体的能量障碍打破和必须碰撞，以成核一个固定的岛屿的四聚体的数量是重要的参数，用于确定是否，在Gr/Ru（0001）系统中，在岛成核的开始时的吸附原子密度是温度的递增函数。为了使我们的模型产生一个平衡的吸附原子密度，这是一个大的成核密度的一部分，需要一个相对较大的能量势垒吸附原子附着到岛屿。岛密度随着温度的升高而显著降低也需要用于四聚体附着到岛的大的能量势垒。我们发现，岛屿生长的速度与四次幂的吸附原子的过饱和度时，四聚体附件是岛屿生长的主导过程。
2012-03-31 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Epitaxial Ferromagnetic Nanoislands of Cubic GdN in Hexagonal GaN
采用等离子体辅助分子束外延技术在单晶GAN基体中制备了周期结构的GdN颗粒。高分辨X射线衍射分析表明，GdN岛，岩盐结构的外延取向的纤锌矿GAN基体。扫描透射电子显微镜结合原位反射高能电子衍射允许岛的形成动力学，发生后1.2单层的GdN覆盖的研究。磁性测定揭示了两个铁磁相，一个是由于GdN颗粒的居里温度为70 K，第二个是异常的室温相。
2012-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial ferroelectric hafnia stabilized by symmetry constraints
本研究利用高通量密度泛函理论计算证明，YSZ和SrTiO3等常见衬底的外延条件及对称性约束诱导的剪切应变，能热力学稳定二氧化铪的极性Pca2_1铁电相，为实验与理论差异提供了解释并指导性能改善。
2023-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Epitaxial Single-Layer MoS$_2$ on Au(111)
提出了一种在高真空条件下在Au（111）表面上大面积外延生长单层MoS $_2$的方法。使用扫描隧道显微镜和低能电子衍射，从纳米级的单层MoS $_2$岛的连续的MoS $_2$层的生长的演变。使用基于Mo蒸发和硫化的循环的方法来保持对MoS $_2$覆盖的特别好的控制，以首先使MoS $_2$纳米岛成核，然后逐渐增加它们的尺寸。在此生长过程中，Au（111）的自然人字形重建被提升，如低能电子衍射测量所示。在这些MoS $_2$岛，我们确定域旋转60 $^{\circ}$，导致在域边界原子尖锐的线缺陷。当MoS $_2$覆盖接近完整单层的极限时，开始形成双层MoS $_2$岛。角分辨光电子能谱测量的单层和双层的MoS $_2$样品显示了显着的变化，其能带结构周围的布里渊区的中心。从真空中取出MoS $_2$层后短暂暴露于空气中不会影响其质量。
2015-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Model for computing kinetics of the graphene edge epitaxial growth on copper
一个基本的动力学模型，结合了耦合动力学的碳原子和二聚体在铜表面上被用来计算单层石墨烯岛的生长。计算了Cu[111]和Cu[100]表面上的岛边缘前进的速度作为生长温度和压力的函数。空间分辨的原子和二聚体的浓度分布的确定，并讨论了这些物种的生长速度提供的贡献。研究了热循环条件下的岛状生长。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math.AP
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
Nonlinear evolution of a morphological instability in a strained epitaxial film
沉积在可变形衬底上的应变外延膜经历形态不稳定性，通过表面扩散来松弛弹性能量。这种膜与润湿相互作用的非线性和非局部动力学方程推导和数值求解在二维和三维。在某一临界厚度以上，表面朝向由润湿层分隔的岛的阵列演变。岛的化学势随其体积减小，使系统经历一个不间断的粗化所描述的幂律与显着的尺寸依赖性。
2007-05-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Thermodynamic stability of twisted domains in AgCrSe$_{2}$ thin films grown on lattice-matched YSZ(111) substrate
The University of Osaka（大阪大学）
通过脉冲激光沉积在YSZ(111)衬底上生长AgCrSe$_{2}$薄膜，发现临界生长温度是实现单一60°畴的关键，低于或高于该温度会出现亚稳态0°畴，揭示了单畴结构的热力学稳定性微妙平衡。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Morphological Symmetry Breaking During Epitaxial Growth at Grazing Incidence
它示出，在亚单层生长在偏离正常的入射，甚至远小于百分之一的转移从沉积原子的凝聚能量到吸附原子运动是足够的诱导净吸附原子电流从一个二维的岛屿的照明边缘的其他边缘，从而打破了岛屿的对称性。这种对称性破缺现象对于掠入射沉积最为显著。我们的理论预测和现有的实验结果之间的比较证实了该模型的普遍有效性。
2000-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial GaN Nanorods via Catalytic Capillary Condensation
在纤锌矿-GaN薄膜沉积过程中，Ga原子通过毛细管凝聚形成纳米沟槽，这是生长GAN纳米棒的有效途径。纳米毛细管在其内部带来了相对于生长环境的Ga的平衡分压的巨大不平衡。因此GAN纳米棒总是从保持纳米沟槽中生长出来，并符合周围岛的边界。纳米棒与<0001>GAN //<111>Si和<2110>GAN //<110>Si类似于基体外延取向。凹形几何形状是必要的，并且是限制在基底（基质）材料区域上方突出的纳米棒的轴向尺寸的条件。在当前背景下，生长机制的揭示表明，具有受控图案的纳米量子结构的制造能够实现任何可实现的尺寸
2005-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Real-time X-ray Monitoring of the Nucleation and Growth of AlN Epitaxial Films on Sapphire (0001)
我们报告的X射线散射研究的结果AlN在c面蓝宝石在反应射频磁控溅射。原位X射线测量的灵敏度使我们能够跟踪从初始成核层到完全弛豫的AlN膜的应变和粗糙度的结构演变。观察到的生长速率瞬变，与初始形成的非聚结的岛屿与显着的氧掺入从基板一致。岛聚结后，看到一个稳定的状态的生长速率与连续移位的c和晶格参数朝着松弛的体值作为生长进展，与膜达到完全松弛状态，厚度约30 nm。
2017-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Wetting of the Au(110) substrate: Homoepitaxial islands and layers
采用基于多体原子间相互作用势的分子动力学模拟研究了液态Au膜在Au（110）表面凝固过程中形成的外延结构的形貌。研究了Au（110）衬底在T=500 K时的（1 × 2）重构相和光滑相，以及在T=900 K时的解构相和粗糙相。在较薄的液膜凝固过程中，形成了具有（111）面取向的三维岛状结构。同时，这些岛下方的衬底经历了弱刻面过程。相反，较厚的液体膜的固化导致平坦的固体膜。Au（110）衬底的两种表面相导致了这些外延固体膜的不同结构。通过构建的Voronoi多面体，密度分布和表面应力计算的薄膜进行了研究。
1995-12-20 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Microstructural and preliminary optical and microwave characterization of erbium doped CaMoO$_4$ thin films
本文研究在硅和 YSZ 衬底上生长的掺铒 CaMoO$_4$ 薄膜，通过分子束外延实现单相及外延单晶生长，并完成初步光学与微波表征，验证其作为 C 波段量子发射器的潜力。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Self - Organized Si Dots On Ge Substrates
研究了锗衬底上硅外延生长条件与生长温度和单层覆盖率的关系。岛的形成观察孔研究的温度范围内，虽然强合金化与基板发生的最高温度。碳预沉积为硅岛提供了合适的成核中心并减少了合金化。制备预结构化的Ge衬底以增强岛化并实现有序化。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Impact of iso-structural template layer on stabilizing pyrochlore Bi$_2$Rh$_2$O$_7$
通过插入同构Eu$_2$Ti$_2$O$_7$模板层实现烧绿石Bi$_2$Rh$_2$O$_7$的外延稳定，揭示同构晶相对界面相控制的关键作用，并发现该薄膜具有低电阻率及温度无关的导电特性。
2023-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Route to High-Performance Micro-solid Oxide Fuel Cells on Metallic Substrates
基于薄膜的微固体氧化物燃料电池在便携式功率器件中具有很强的应用潜力。然而，基于硅衬底的器件通常涉及在高温下不稳定的薄膜金属电极。基于块体金属衬底的器件克服了这些限制，尽管性能受到在金属上生长最先进的外延材料的挑战的阻碍。在这里，我们首次展示了在商业上供应有外延电解质层（1.5 μ m（Y2 O3）0.15（ZrO 2）0.85（YSZ）+ 50 nm CeO 2）的金属衬底（不锈钢）上外延阴极材料的生长。我们创建外延介孔阴极（La0.60Sr0.40）0.95Co0.20Fe0.80O3（LSCF）的衬底上生长LSCF/MgO垂直排列的纳米复合薄膜，通过脉冲激光沉积，然后选择性地蚀刻出的MgO。为了与文献进行有效的比较，阴极也生长在单晶衬底上，确认了最先进的性能，在500 dC下的面积比电阻为100 ohmegacm 2，活化能低至0.97 eV。这项工作标志着高性能微型固体氧化物燃料电池在便携式电源应用中的商业化迈出了重要一步。
2021-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of surface vibrations on interlayer mass-transport: ab initio molecular dynamics investigation of Ti adatom descent pathways and rates from TiN/TiN(001) islands
我们采用密度泛函从头计算分子动力学（AIMD）方法模拟了在<100>1200 ~ 2400 K温度范围内，Ti原子在TiN（001）上的迁移和下降过程。通过从头计算轻推弹性带计算确定的adatom下降能垒在0开尔文表明，Ti层间传输TiN（001）基本上只发生通过直接跳到下层。然而，AIMD模拟显示，在T >= 1500 K时，通过直接跳跃与钛岛边缘原子推出/交换的Tiad下降率相当。我们表明，这种效果是由于表面振动，从而产生相当低的活化能在有限的温度下，通过显着修改吸附原子推/出交换反应途径。
2017-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the Mosaicity in Graphene Grown on Cu(111)
我们使用低能电子显微镜来研究石墨烯如何在Cu（111）上生长。石墨烯岛首先在衬底缺陷处成核，例如台阶束和杂质。这些岛的相当大的一部分可以与衬底旋转错位，产生晶粒边界后的冲击。新的旋转边界也产生了石墨烯生长跨越衬底步骤束。因此，较粗糙的基板比较平坦的基板导致更高程度的镶嵌性。增加生长温度改善晶体学对准。我们证明，石墨烯在Cu（111）上的生长是表面扩散限制通过比较模拟的时间演变的岛屿形状与实验。岛是具有不同叶的树枝状，但与在（100）织构铜箔上观察到的多晶四叶岛不同，每个岛都可以是单晶。因此，在光滑、干净的Cu（111）上的外延石墨烯具有比在Cu（100）上更少的结构缺陷。
2011-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Epitaxial Growth of Borophene on Layered Electride: Thermodynamic Stability and Kinetic Pathway
基于第一性原理计算，我们提出层状Mg_2O可以代替金属衬底作为生长h-boron的有效衬底。我们首先通过能量学分析证实了h-B@ Mg_2 O异质结构的热力学稳定性，并通过声子谱中虚频的消失证实了其动力学稳定性。然后，在动力学上，我们确定了一个优选的二维生长模式在三维生长的原子路径，并揭示了从二维紧凑的岛屿到h-硼氢化物在~13-原子簇大小的生长过渡，表明h-硼氢化物在MgO上外延生长的可行性。Bader电荷分析表明，Mg_2O与H_2O_3之间存在一个电子转移，从而使H_2O_3稳定化。此外，独立的h-硼化物的本征能带结构仅被Mg 2 O衬底微弱地扰动，这是优于金属衬底的显著优点。我们设想，层状外延层提供了一系列有吸引力的衬底，用于外延生长一系列2D材料，否则这些材料只能在不期望的金属衬底上生长。
2019-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Correlations between morphology, crystal structure and magnetization of epitaxial cobalt-platinum films grown with pulsed laser ablation
研究了生长速率（G_r）、沉积温度（T_d）、薄膜厚度（t_F）和衬底诱导应变（T_S）对PLD法制备的等原子CoPt外延薄膜的形貌、晶体学和磁性的影响。MgO、STO和LAO的（001）衬底为CoPt的无序面心立方（fcc）和有序面心四方（L1_0）相的生长提供了不同程度的外延应变。在T_d~600 ^0 C时，三种衬底上沉积的薄膜均为面心立方结构，具有面内磁化强度和宽度约为200 Oe的窄磁滞回线，当T_d增加到800 ^0 C时，仅在T_d~700 ^0 C时稳定的L1_0相变为主要的c轴取向。薄膜的晶体结构只取决于薄膜的T_d，而薄膜的微观结构和磁化特性则取决于薄膜的生长速率。在较高的G_r（~1A/sec）下，L1_0薄膜具有迷宫状结构，随着t_F从20增加到50 nm，这种迷宫状结构转变为连续薄膜。随着L1_0相含量的增加，薄膜的H_c逐渐增大，且L1_0相的取向逐渐偏离薄膜平面。在较低的生长速率（~0.4A /sec）下，微结构随T_d的演化有显著差异。当T_d从700升高到800 ^C时，结构从自相似的分形图案变为纳米点的集合体，并且根据应变和界面能之间的不平衡来理解。这种薄膜的MFM揭示在纳米岛内没有明显的畴壁，而在反向磁化的岛之间看到明显的对比。简单的图片的相干旋转的时刻出现不兼容的时间依赖性在这些薄膜中的recrystallization磁化。
2008-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of bilayer Bi(110) on two-dimensional ferromagnetic Fe3GeTe2
具有选择性组成的二维（2D）层状材料的异质结构在创造新功能方面发挥着重要作用。二维铁磁材料与电子材料之间的有效界面耦合将使界面处的本征对称破缺和邻近效应引起的奇异物理现象得以产生。本文报道了在具有大磁各向异性的二维铁磁Fe_3GeTe_2（FGT）上外延生长双层Bi（110）。发现双层Bi（110）岛沿FGT的固定晶格方向延伸。六个择优取向可分为两组三重对称轴，相差约26°。此外，dI/dV测量证实了Bi（110）与FGT之间存在界面耦合。在双层Bi（110）的边缘处还观察到了能隙的变化，这种变化受到与其屈曲的原子结构相关的界面耦合强度的调制。该系统为进一步研究二维铁磁衬底上外延Bi（110）的奇异电子性质提供了良好的平台，并在自旋器件领域具有潜在的应用价值。
2021-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Fluctuations and scaling in models for particle aggregation
我们考虑两个连续模型的沉积和聚集的颗粒。第一个模型（无扩散）模拟通过确定性捕获区域的表面扩散，而第二个模型（顺序扩散）允许原子扩散到\ell步长。因此，第二个模型比第一个模型包含更多的波动，但仍然比晶体表面上的沉积和扩散的通常（全扩散）模型少。我们研究了原子和岛的平均密度和岛的尺寸分布的时间依赖性。顺序扩散模型显示了一个非平凡的稳态制度，其中岛密度增加，岛的大小分布服从缩放，在很大程度上与外延生长的标准全扩散模型相同。我们的研究结果还可以深入了解不同类型的波动的作用。
2006-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial RuO$_2$ and IrO$_2$ films by pulsed laser deposition on TiO$_2$(110)
本研究系统探究脉冲激光沉积制备TiO$_2$(110)衬底上外延RuO$_2$和IrO$_2$薄膜的工艺，明确生长挑战与最优参数，揭示不同沉积速率下的生长模式，获得高结晶度平坦化学计量比薄膜。
2024-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of Grain Boundaries in Graphene Growth on Superstructured Mn-Cu(111) Surface
作为不期望的缺陷，晶界（GB）在使用现有的在金属衬底上的生长方法的外延石墨烯中广泛存在。采用密度泛函理论计算，我们首先确定了在Cu（111）表面上成核的碳岛的取向错误导致形成GB的岛屿合并。然后，我们提出了一个两步动力学途径，以有效地抑制GB的形成。在第一步中，将大的芳烃分子沉积到$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$超结构化的Cu-Mn合金表面上，以接种单一取向的初始碳簇;在第二步中，通过甲烷的正常化学气相沉积来扩大接种的岛，以形成完整的石墨烯片。本方法有望克服大规模单晶石墨烯制造中的一个长期障碍。
2011-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy and defect structure of Ge (111)/epi-Gd2O3 (111) /Si (111) heterostructures
本文报道了在外延Gd_2 O_3/Si（111）衬底上分子束外延Ge（111）薄膜的实验结果，并系统地研究了Ge的生长过程和外延层中的结构缺陷。虽然Ge生长开始于Volmer-Weber生长模式，但所得的岛在生长的第一个10 nm内合并，超过该10 nm则形成光滑的二维表面。最初形成的岛的合并导致形成旋转和反射微孪晶，其构成小于1%的体积分数。Ge外延层中的（111）面的排列顺序与Si衬底中的相似，而Gd_2 O_3外延层中的（111）面围绕[111]方向旋转了180 °。在金属-半导体-金属肖特基二极管制造与这些全外延锗绝缘体（GeOI）样品，显着抑制暗电流观察到由于存在的Gd 2 O 3外延层。这些结果是有希望的应用程序，这些GeOI结构作为虚拟衬底，或实现高速IV组光子元件。
2018-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and characterization of high quality Bi2O2Se thin films on SrTiO3 substrates by pulsed laser deposition
最近，Bi 2 O2 Se被发现作为一个有前途的二维（2D）半导体为下一代电子，由于其适度的带隙尺寸，高电子迁移率和显着的环境稳定性。同时，高质量的Bi_2O_2Se异质结构可能具有奇异的物理现象，如压电性和拓扑超导性。本文首次报道了利用脉冲激光沉积（PLD）方法在SrTiO 3衬底上成功地异质外延生长了Bi 2 O 2 Se薄膜。在最佳条件下获得的薄膜显示出外延生长的c轴垂直于薄膜表面和a和b轴平行于衬底。随着沉积时间的延长，在SrTiO 3（001）衬底上异质外延Bi 2 O2 Se薄膜的生长模式由准二维层向三维岛转变。在室温下，薄膜厚度为70 nm时，电子迁移率达到最大值160 cm ~ 2/V ~（-1）s ~（-1）。厚度依赖的迁移率提供的证据表明，界面散射可能是在低温下相对较低的电子迁移率的限制因素，这意味着界面工程作为一种有效的方法来调整低温电子迁移率。我们的工作表明，PLD法生长的外延Bi_2O_2Se薄膜具有良好的基础研究和实际应用前景。
2019-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of Epitaxial Growth of Molecular Layers of Dissolved Gas at a Hydrophobic/Water Interface
水在某些固体表面上的非润湿现象已经被深入研究了几十年，但疏水/水界面的性质仍然存在争议。在这里，水/石墨界面的高灵敏度原子力显微镜进行了研究。我们显示出石墨表面上的外延单层的成核和生长的证据，可能是由于溶解在水中的氮分子的吸附。随后的吸附过程类似于异质外延中的层加岛（或Stranski-Krastanov）生长模式。这一发现强调了在各种水界面的气体分离的重要性，并可能解开许多难题，特别是在固体/水界面和散装水的性质和所谓的纳米气泡的高稳定性。基于疏水效应，我们提出溶解在水中的气体分子可以聚集成团簇在本体水以及在固体/水界面。当团簇生长到临界尺寸以上时，它会转变为气泡，这可以解释水中气泡的形成或成核。
2012-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Epitaxial growth of beta-bismuthene on Sb2Te3
Istituto di Struttura della Materia-CNR (ISM-CNR)（物质结构研究所-国家研究委员会）；Startnetics-Department of Chemical Science and Techologies, University of Rome “Tor Vergata”（罗马托尔维加塔大学化学科学与技术系）；Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria, Università la Sapienza Roma（罗马第一大学基础与应用工程学院）；Laboratorio di Spettroscopia Avanzata dei Materiali, STAR IR, Via Tito Flavio, Università della Calabria（卡拉布里亚大学）；Dipartimento di Fisica, Università della Calabria（卡拉布里亚大学物理系）；Baku State University（巴库国立大学）；Institute of Physics, Ministry of Science and Education of Azerbaijan（阿塞拜疆科学与教育部物理研究所）；Departamento de Polímeros y Materiales Avanzados: Física, Química y Tecnología（聚合物与先进材料系：物理、化学与技术）
研究通过扫描隧道显微镜探讨了Bi覆盖度和基底温度对beta-铋烯外延生长过程的影响，揭示了基底诱导缺陷的存在。
2026-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Miniature Magnetic Nano islands in a Morphotropic Cobaltite Matrix
高密度磁存储器是自旋电子学、量子计算和节能电子学中的关键部件。纳米尺度下的降维和磁畴稳定性对于磁存储单元的小型化至关重要。然而，诱导磁序和选择性地调整特定位置的自旋轨道耦合仍然具有挑战性。在这里，我们展示了基于钴酸盐同质结构的可切换磁性纳米岛的构建。的磁性和电子状态的横向修改的外延应变，这是区域控制的独立膜。原子上尖锐的晶界隔离了磁性不同区域之间的串扰。磁性纳米岛的最小尺寸直径达到35 nm，实现了每平方英寸400 Gbit的面密度。除了为精确控制的读写方案提供理想的平台外，这种方法还可以在硅和柔性衬底上实现可扩展和图案化的存储器，用于各种应用。
2023-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large Area Automated Characterisation of Chemical Vapour Deposition Grown Monolayer Transition Metal Dichalcogenides Through Photoluminescence Imaging
CVD生长能够在大面积衬底上产生原子级薄的TMD的多个单晶岛，具有对它们的形态、横向尺寸和与具有六边形对称的衬底的外延对准的潜在控制。外延域的随后合并可以导致单晶单层片-朝向高质量TMD的可规模化生产的一步。为了使CVD生长有效地用于这种生产，有必要能够快速评估整个大面积衬底上的材料质量。迄今为止，表征仅限于0.1 mm 2以下的区域，其中测量的特性不一定代表整个样品。在这里，我们应用光致发光（PL）成像和计算机视觉技术来创建半导体TMD的大面积样品的自动化分析，测量岛的大小，岛的密度，相对PL强度和均匀性，以及三角域的取向的属性。将该分析应用于20倍放大的光学显微镜图像，其完全映射尺寸为5.0 mm X 5.0 mm的hBN上的WSe 2和尺寸为11.2 mm X 5.8 mm的SiO2/Si上的MoSe 2-WS 2的样品。对于后一个样本，识别了100，245个物体并测量了它们的属性，从显示三角形形态的27，779个物体中提取了方向。在研究的衬底中，两个流行的取向的外延生长中观察到的WSe 2上生长的hBN和四个主要取向中观察到的MoSe 2，最初生长在c-平面蓝宝石。拟议的分析将大大减少研究大面积基底上新鲜合成材料所需的时间，并提供反馈以优化生长条件，推进生产高质量TMD单层片材的技术，以用于商业应用。
2019-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Effects of cluster diffusion on the island density and size distribution in submonolayer island growth
针对二维衬底上致密岛的不可逆生长，研究了团簇扩散对亚单层岛密度和岛尺寸分布的影响。在我们的模型中，我们假设瞬时合并的圆形岛屿，而集群的流动性被假定为表现出幂律衰减作为一个函数的岛的大小与指数μ。结果分别对应于通过布朗运动、相关蒸发-冷凝和边缘扩散的簇扩散，以及较高的值，包括mu = 2，3和6。我们还比较了我们的结果与那些得到的限制，没有集群的流动性对应于μ =无穷。当mu < 1时，岛尺寸分布（ISD）的幂律行为与理论预测一致;当mu = 1/2时，我们发现Ns（θ）~ s^{-τ}（其中Ns（θ）是在覆盖范围θ处大小为s的岛的数目）直到交叉岛尺寸S_c。然而，在我们的模拟中获得的τ值高于平均场（MF）预测τ =（3 - mu）/2。类似地，对应于S_c对平均岛尺寸S的依赖性（例如，S_c ~ S^m）的指数m的值也显著高于MF预测m = 2/（mu+1）。对于mu < 1的情况，本文还提出了一种广义的ISD标度形式，并在mu = 1/2的情况下，利用这种形式得到了很好的标度。然而，对于有限的mu >= 1，无论是广义标度形式还是标准标度形式Ns（θ）= θ /S^2 f（s/S），对于单体扩散速率与沉积通量之比R的有限值，都不会导致整个ISD的标度。相反，随着R和覆盖率的增加，缩放的ISD变得更加尖锐。这是在对比模型的外延生长有限的集群迁移率，良好的缩放发生在很宽的覆盖范围。
2011-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interface energies of Ga2O3 phases with the sapphire substrate and the phase-locked epitaxy of metastable structures explained
该研究利用密度泛函理论计算α、β、κ-Ga2O3与蓝宝石衬底及中间层的界面能，结合表面能和失配应变阐明低温高速二维生长条件下α相择优及Mist-CVD锁相机理。
2024-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Fe Nucleation Density with Charge Doping of Graphene Substrate
我们已经证明，在外延薄膜生长的初始阶段的岛形核可以通过衬底表面电荷掺杂来调节。使用自旋密度泛函理论计算在石墨烯衬底上沉积Fe作为示例来研究这种电荷效应。结果表明，空穴掺杂能显著提高Fe原子的扩散势垒和中间分离时的Fe原子间排斥能，而电子掺杂能降低Fe原子的扩散势垒，但对Fe原子间排斥能的影响不大.进一步的动力学蒙特卡罗模拟表明，在空穴掺杂下，形核岛密度可以增加到10倍以上，并且可以降低到10倍以下。我们的研究结果表明，通过表面电荷掺杂的磁性金属纳米结构的自旋电子学应用定制的生长形态的新途径。
2014-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring MBE Growth of c-Mn3Sn Directly on MgO (111): From Islands to Film
本研究通过分子束外延在 MgO (111) 衬底上直接合成 c-Mn3Sn 薄膜，通过微调 Mn 通量实现从岛屿到连续薄膜的可控生长，为无缓冲层的高质量 Mn3Sn 薄膜制备及集成自旋电子学应用提供新方法。
2024-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The role of ionization fraction on the surface roughness, density and interface mixing of the films deposited by thermal evaporation, dc magnetron sputtering and HiPIMS: An atomistic simulation
研究了室温下电离分数对Cu（111）衬底上Cu薄膜外延生长的影响。我们比较了热蒸发、直流磁控溅射（dcMS）和高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）。三种沉积条件，即完全中性，50%电离和100%电离通量被认为是热蒸发，dcMS和HiPIMS，分别为~20000吸附原子。结果表明，较高的电离分数的沉积通量导致更光滑的表面，通过两个主要的机制，即减少在气相中的集群和双碰撞的高能量离子在膜表面。双碰撞事件由局部非晶化组成，其填充岛之间的间隙，随后由于二次碰撞而结晶。我们发现双碰撞事件是非常重要的，以防止岛屿的增长成为主导，并增加表面粗糙度。无论沉积方法，外延铜薄膜遭受堆垛层错区（孪晶界）与最近的实验结果一致。此外，HiPIMS沉积呈现出相当大的界面混合，而在热蒸发和dcMS沉积中可以忽略不计，这些沉积相应地呈现出较小的粘附力。
2019-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Effect of substrate bias on microstructure of epitaxial film grown by HiPIMS: An atomistic simulation
利用分子动力学模拟研究了高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）和衬底偏压相结合在Cu（111）衬底上外延生长Cu薄膜的工艺。使用完全电离的沉积通量来表示HiPIMS过程中的高电离分数。为了模拟不同的衬底偏压，我们假设沉积通量在低、中和高能量范围内具有平坦的能量分布。我们还比较了完全电离通量的结果，假设一个完全中性的通量，在类比与热蒸发。据证实，在低能量制度，HiPIMS呈现出一个稍微光滑的表面和更多的界面混合相比，热蒸发。然而，在中等能量的HiPIMS，获得了原子级光滑的表面，与低能量的HiPIMS相比，界面混合略有增加。在高能量状态下，HiPIMS呈现出严重的界面混合，具有光滑的表面，但由于从表面的再溅射而导致生长受限。结果还表明，对于中等能量的HiPIMS，膜中出现较少的晶体缺陷。我们将这种行为归因于碰撞事件的重复频率。特别地，高能量HiPIMS遭受碰撞事件的高重复，这不允许膜的重建。而在低能HiPIMS中，没有足够的事件来克服岛生长。在中等能量下，碰撞事件以提供足够的时间用于重建的方式重复，这导致光滑的表面、较少的缺陷和有限的混合。
2020-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Bright mid-infrared photoluminescence from high dislocation density epitaxial PbSe films on GaAs
本文报道了用分子束外延方法在GaAs（001）衬底上生长的岩盐PbSe（001）应变薄膜在3-7 $μ$ m中波红外（MWIR）波段的光致发光。这些裸膜在低于400 °C的温度下外延生长，在室温下发光明亮，少数载流子寿命长达172 ns。PbSe薄膜的相对较长的寿命是可实现的，尽管穿透位错密度超过$10^9$ $cm^{-2}$所产生的近8%的晶格和晶体结构失配的GaAs衬底上的岛生长。使用准连续波和时间分辨的光致发光，我们表明肖克利-读取-霍尔复合是缓慢的，在我们的高位错密度的PbSe薄膜在室温下，缺陷容限的标志。功率依赖的光致发光和高注入过量载流子寿命在室温下表明，退化俄歇复合限制了我们的薄膜的效率，虽然俄歇复合率显着低于等效的，III-V体材料，甚至有点慢于预期的散装PbSe。因此，缺陷容限和低俄歇复合率的组合效应产生在室温下大约30%的估计峰值内部量子效率，对于严重晶格失配的薄膜，在MWIR中是无与伦比的。我们预计通过优化晶体生长以及了解薄膜中的俄歇过程来提高性能的机会很大。这些结果突出了利用PbSe和相关IV-VI族半导体中不寻常的化学键合的独特机会，用于在新器件设计中受到严格热预算限制的异质集成中红外线源。
2021-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Single-Crystalline Al/Ge Heterostructure with an Atomically Sharp Commensurate Interface
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所、凝聚态物理国家实验室）；Peking University（北京大学）
通过分子束外延在Ge(111)上生长单晶Al(111)，实现原子级平坦锐利界面，采用7-Al/5-Ge共格外延关系将晶格失配从28.4%降至约0.1%，并优化生长参数获得超薄连续薄膜。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
