Molecular dynamics simulations of the growth of thin amorphous hydrogenated carbon films on diamond surface
利用分子动力学模拟方法研究了CH2基团轰击金刚石(111)面所形成的无定形碳氢薄膜(a-C:H)的生长过程.结构分析表明局部结构（例如，C原子的第一配位数）的α-C：H的结构与氢的含量密切相关。入射自由基动能的增加导致a-C：H中氢含量的降低，从而改变了a-C：H中sp3键合碳原子的比例.
2014-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Surface resistivity of hydrogenated amorphous carbon films: Existence of intrinsic graphene on its surface
测量了氢化非晶碳膜的表面电阻率随外加电场的变化。测得的依赖性示出了一个尖锐的双极峰值接近零栅极电压。此外，我们发现在一些样品中，峰值处的薄层电阻低至7.5 kΩ/sq。该值与无缺陷石墨烯单层的薄层电阻具有相同的数量级。由此得出结论：在非晶碳膜表面存在至少毫米级的本征石墨烯。这些结果不仅可以为石墨烯的应用开辟新的前景，还可以更好地理解这种独特的材料。
2014-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Infrared spectroscopy of hydrogenated and chlorinated amorphous silicon
给出了氢化和氯化非晶硅薄膜的红外透射谱随氯浓度和退火温度的变化。随着氯含量的增加，观察到2100 cm-1带强度的增加。我们将这种效应与SiH 2Cl 2的存在，混合配置。的Sic 1伸缩带，位于545 cm-1的未退火的样品中，连续移位高达590 cm-1的退火温度的增加。这种置换归因于SiCl 2物质在500°C左右占优势以及它们在700°C以上转化为SiCl 2物质和SiCl 2分子。
2021-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen dynamics and light-induced structural changes in hydrogenated amorphous silicon
我们使用精确的第一性原理方法来研究氢化非晶硅的网络动力学，包括氢的运动。除了研究电子基态下的原子动力学外，我们还采用一种简单的方法跟踪了轻激发态下的H动力学。与最近的实验和计算机模拟相一致，我们发现，二氢化物结构形成的动力学在轻激发态，我们给这些国家明确的途径的例子。我们的模拟似乎与Staebler-Wronski效应的各个方面是一致的，例如光诱导产生分离良好的悬挂键。
2006-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Photo-excited Hot Carriers in Hydrogenated Amorphous Silicon Imaged by 4D Electron Microscopy
非晶半导体中的电荷载流子的动力学与晶体半导体中的电荷载流子的动力学根本不同，这是由于缺乏长程序和高缺陷密度。尽管密集的技术驱动的研究兴趣和存在完善的实验技术，如光电导飞行时间和超快光学测量，在非晶半导体中的光激发载流子的动力学的许多方面仍然知之甚少。在这里，我们展示了直接成像的载流子动力学的空间和时间光激发后，在氢化非晶硅（a-Si：H）的扫描超快电子显微镜（SUEM）。我们观察到一个意想不到的制度，快速扩散后立即光激发，随着自发的电子-空穴分离和原子无序引起的电荷捕获。我们的研究结果表明，丰富的动态热载流子输运在非晶半导体，可以揭示直接成像的基础上SUEM。
2016-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Resonant Raman scattering from polyacetylene and poly(p-phenylene vinylene) chains included into hydrogenated amorphous carbon
在N-IR - UV范围内，非晶氢化碳（a-C：H）的共振拉曼散射揭示了反式聚乙炔（反式-（CH）x）链的内含物，其近似长度高达120个C=C单元和聚（对苯撑亚乙烯基）（PPV）聚合物链的内含物。PPV是由一个强大的色散模式，在约。1175 cm-1。研究发现，掺入a-C：H的Ag的trans-（CH）x模对不同激发能的拉曼响应与独立链的拉曼响应一致，从而有利于复杂碳质材料光谱中trans-（CH）x的识别。
2010-04-27 cond-mat.mtrl-sci
New models of clean and hydrogenated amorphous silicon surfaces
该研究通过密度泛函理论构建含4096个原子的非晶硅及氢化表面模型，发现表面结构与电荷密度强相关，氢钝化悬挂键并诱导重排，为理解非晶材料表面重构提供基础。
2025-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Two-level systems and growth-induced metastability in hydrogenated amorphous silicon
从2到300 K的比热测量由热线化学气相沉积制备的氢化非晶硅在低温下显示出一个大的过剩比热，显着大于德拜比热计算从声速。所制备的薄膜具有与非晶网络中的亚稳态氢相关的肖特基异常，以及通常与非晶态固体中的隧穿二能级系统相关的大的线性和过量立方项。在200 °C下退火，该温度使氢迁移但不蒸发，不可逆地降低了热容，消除了肖特基异常并留下降低的线性热容。生长温度和H含量的非单调依赖关系，观察在所有的效果，除了声速，这表明隧道二能级系统和肖特基异常与原子氢，并需要低密度区域形成，而声速与硅网络，并提高随着生长温度的增加。
2020-06-24 cond-mat.mtrl-sci
AFM and TEM study of hydrogenated sputtered Si/Ge multilayers
用原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）研究了溅射法制备的氢化非晶硅（3 nm）和非晶锗（a-Ge）多层膜的结构稳定性。退火后的多层膜表现出表面和体积退化与形成的凸点和坑，其密度和尺寸的增加，增加氢含量和/或退火温度和时间。凸起是由于多层膜中H2气泡的形成。陨石坑是隆起物，很可能是由于内部气压太高而被炸毁的。H从其与Si和Ge的键的释放发生在样品中很可能存在的空腔内。必要的能量由热处理和热产生的载流子的复合提供。通过能量过滤TEM退火后的Si和Ge的互扩散的结果也被提出。
2009-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Experimentally Constrained Molecular Relaxation: The case of hydrogenated amorphous silicon
我们已经将我们的实验约束分子弛豫技术（P. Biswas { \it et al}，Phys. Rev. B { \bf 71} 54204（2005））扩展到氢化非晶硅：构建了具有7.4%氢的540原子模型和具有22%氢的611原子模型。从一个随机构型出发，利用物理相关约束、{ \it ab initio}相互作用和实验静态结构因子，我们构建了氢化非晶硅的真实模型。我们的模型证实了存在一个高频局域带的振动态密度由于Si-H振动，已观察到在最近的振动瞬态光栅测量等离子体增强化学气相沉积薄膜的氢化非晶硅。
2007-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Investigation of thermal stability of hydrogenated amorphous Si/Ge multilayers
用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和小角X射线衍射（SAXRD）技术研究了氢化非晶Si/Ge多层膜的热稳定性。采用射频溅射法在1.5和6 ml/min的H2流量下制备了非晶H-Si/Ge多层膜。弹性反冲检测分析（ERDA）表明，氢气浓度随氢气流量的增加而增加。样品在400和450 ℃下退火数小时。已经观察到，在两种退火温度下以6 ml/min流速制备的样品经历了显著的结构变化：样品的表面明显粗糙，形成气泡并产生凹坑。在这些类型的多层膜中的Si和Ge层的周期结构的衰减比在非氢化样品中更快。以1.5 ml/min流速制备的样品在450 ℃下具有类似的行为，但在400 ℃下，一级SAXRD峰的衰减比非氢化多层膜的情况慢。定性地说，所观察到的行为可以解释为饱和氢的快速解吸，导致在450 ℃下形成气泡和凹坑，以及在400 ℃下，在具有较低H含量的样品中，通过悬挂键的可能钝化，导致扩散混合减慢。
2009-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Network structure and dynamics of hydrogenated amorphous silicon
本文讨论了当前的从头算计算机模拟技术在氢化非晶硅（a-Si：H）中的应用。我们首先讨论了材料中配位缺陷数量的热涨落及其温度依赖性。我们将其与释放与Si原子键合的H的“波动键中心脱离”机制联系起来。接下来，从扩展的热MD模拟，我们说明了各种机制的H运动。晶格的动力学，然后链接到电子，我们指出，平方电子晶格耦合（和热诱导的均方变化的电子能量本征值）是鲁棒性的共轭状态的本地化成正比，如果本地化与参与率的倒数测量。最后，我们讨论了Staebler-Wronski效应使用这些方法，并认为，一个复杂的局部加热图片（基于合理的计算的电子晶格耦合和分子动力学模拟）解释的现象的重要方面。
2007-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Visible luminescence from hydrogenated amorphous silicon modified by femtosecond laser radiation
利用飞秒激光辐照氢化非晶硅（a-Si：H）薄膜，在空气中制备了SiO2/SiO2/SiO2纳米晶复合材料，并观察到了可见光发射。光致发光起源于硅微晶与SiO2基体界面处的缺陷态。该方法可用于制备发光层以提高a-Si：H太阳电池的能量转换。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effects of hydrogen pressure on hydrogenated amorphous silicon thin films prepared by low-temperature reactive pulsed laser deposition
我们采用反应脉冲激光沉积法在120 ℃的低温下，在0-20 Pa的不同氢压范围内沉积了本征氢化非晶硅（a-Si：H）薄膜，并研究了薄膜的氢掺入、结构、光学和电学性质随环境氢压的变化。膜厚随氢压的增加而线性减小。薄膜的氢含量由红外光谱和光学带隙由UV-Vis-NIR透射率和反射率测量确定。电测量产生的暗电导率的膜。薄膜的氢浓度在10^21-10^22 cm^（-3）范围内，并随氢压的增加而增加，直到后者达到15 Pa，超过该值，氢浓度降低。薄膜的光学带隙和暗电导率随氢浓度的变化而变化。暗电导率在10^（-9）-10 ^（-10）S/cm范围内。观察到2.2-2.6 eV的异常宽的光学带隙。
2017-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Studies on optical signal due to oxygen effect on hydrogenated amorphous/crystalline silicon thin-films
我们研究了氧对氢化非晶硅/晶体硅薄膜的结构和光学性质的影响。在微晶和非晶过渡区之间制备了不同的氢化氧化硅（SiO：H）和硅（Si：H）薄膜。用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱和紫外-可见光谱对不同的薄膜进行了表征。与氢化非晶硅氧化物（a-SiO：H）、氢化非晶硅（a-Si：H）和微晶硅（$μ$ c-Si：H）膜等不同类型的膜的结果的比较揭示了它们作为用于太阳能电池的优异物质的优越性。X射线衍射、红外光谱和拉曼光谱分析表明，H稀释效应的不同对薄膜的结构和光学性能有较大的影响。非晶硅-氧和硅-氢化物合金薄膜的光致发光分析表明，它们适合作为硅基发光器件。1.83 eV的大光学带隙和在2.0 eV处的强光致发光的出现验证了a-SiO：H膜作为太阳能电池的更好替代物的适用性。
2020-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
On the Structural and Optical Properties of Sputtered Hydrogenated Amorphous Silicon Thin Films
本文主要研究了射频阴极溅射法制备的氢化非晶硅薄膜（a-Si：H）的光学和结构特性。我们分别研究薄膜沉积过程中的氢分压的影响，以及沉积后的热退火对层的主要光学特性，如折射率，光学带隙和Urbach能量的影响。使用掠射X射线反射测量技术，薄膜的结构特性检查后立即薄膜沉积以及表面氧化或退火后。我们表明，低氢压力允许层中的悬挂键饱和，而高剂量导致产生新的缺陷。我们还表明，在中等温度下的热退火提高了沉积层的结构质量。对于刚沉积后检查的膜，氢的作用出现在其密度的增加。对于那些在环境中短暂停留后进行分析的人来说，氢对他们的表面氧化起着保护作用。这种作用消失了很长一段时间留在周围。非晶硅;掠入射X射线;氢;光学性质;穿透深度;反射法;热退火;薄膜; PACS编号61.10.K - 61.43.D - 68.55.JK - 68.55.81.15.A
2002-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Thermal emission of hydrogenated amorphous silicon microspheres in the mid-infrared
本研究探究氢化非晶硅微球的中红外热发射特性，明确其声子峰来源与耦合机制，分析不同激发强度下的结构变化规律，为相关微纳光子器件研发提供实验依据。
2025-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electronic states of trans-polyacetylene, poly(p-phenylene vinylene) and sp-hybridised carbon species in amorphous hydrogenated carbon probed by resonant Raman scattering
利用共振拉曼散射（RRS）研究了非晶氢化碳（a-C：H）薄膜在近红外-紫外波段的拉曼散射，发现了sp-杂化的反式聚乙炔[trans-（CH）x]和聚对苯乙炔（PPV）链的存在。研究发现，随着激光激发能\hbar ωL从近红外到可见光再到紫外的增加，反式（CH）x芯Ag模和PPV CC-H亚苯基模的RRS谱发生了转变和色散，而sp键夹杂只在紫外区出现.这归因于\hbar ωL探测反式-（CH）x链的不均匀性和具有不同共轭长度的链的分布;对于PPV，归因于顺炔环无序的共振探测;对于sp链段，归因于\hbar ωL探测末端多炔的局部带隙。红外光谱分析证实了sp，trans-（CH）x和PPV包裹体的存在。所获得的RRS结果为a-C：H表示核心Ag trans-（CH）x模式和PPV亚苯基模式之间的差异。此外，发现在不同的激光激发能下，非晶碳基质中的反式-（CH）x链段的拉曼光谱特征的变化与本体反式聚乙炔中的相同。后者的发现可以用来促进识别的反式-（CH）x在复杂的碳质材料的光谱。
2010-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Raman micro-spectroscopy as a tool to measure the absorption coefficient and the erosion rate of hydrogenated amorphous carbon films heat-treated under hydrogen bombardment
我们提出了一种快速和简单的方法来确定暴露于氢原子源的氢化非晶碳膜的腐蚀速率和吸收系数的非原位显微拉曼光谱的基础上。结果进行了比较椭偏测量。该方法适用于在不同温度下腐蚀的薄膜。在~ 450 { \degree }C时发现最大侵蚀速率，这与以前的结果一致。该技术适用于未来的定量研究薄碳膜的侵蚀，特别是感兴趣的热核聚变装置中发生的等离子体壁相互作用。
2013-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Quantification of nanoscale density fluctuations in hydrogenated amorphous silicon
利用小角X射线（SAXS）和中子散射（SANS）相结合的方法研究了氢化非晶硅（a-Si：H）的纳米结构，空间分辨率为0.8nm。a-Si：H材料是使用一系列广泛变化的条件沉积的，并且是这类材料的代表。我们确定了两个不同的阶段，这是嵌入在a-Si：H矩阵和量化都根据他们的散射截面。首先，检测到1.2 nm尺寸的空隙（具有多于10个缺失原子的多偶性），其形成具有1.6 nm空隙到空隙距离的超晶格。在以高速率沉积的a-Si：H材料中，发现空穴的浓度高达6*10^19 ccm。第二，发现了平均直径为1 nm的贫氢的致密有序畴（DOD），DOD倾向于形成10-15 nm尺寸的聚集体，并且在本文考虑的所有a-Si：H材料中大量发现。这些定量研究结果使人们有可能了解a-Si：H的结构和电子性质之间的复杂关系，并直接将它们与光诱导缺陷的形成联系起来。最后，推导了一个结构模型，验证了理论预测的a-Si：H纳米结构。
2020-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure, vacancies and moments of nuclear magnetic resonance of hydrogenated amorphous silicon
最近的氢化非晶硅红外吸收光谱实验表明，当氢浓度高达14%时，样品中存在单空位和双空位。出于这一观察，我们研究了氢的微观结构中的两个模型网络的富氢非晶硅的分布（氢），缺陷的存在下，特别强调的性质，以及在低和高浓度的氢的核磁共振谱的特征。我们的研究揭示了空缺的存在，这是模型网络的内置功能。该研究还证实了网络中存在各种氢化物构型，包括从硅单晶和硅双晶到开链状结构，这些结构已在红外和核磁共振实验中观察到。根据网络中自旋（氢）分布的知识计算了核磁共振谱的宽线宽和窄线宽。
2010-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Hybrid Photovoltaic Thermal Device Operating Conditions on Intrinsic Layer Thickness Optimization of Hydrogenated Amorphous Silicon Solar Cells
从历史上看，混合太阳能光伏热（PVT）系统的设计集中在冷却晶体硅（c-Si）基光伏（PV）设备，以避免温度相关的损失。这种方法忽略了热力系统中的相关性能损失，并导致系统的总有效能降低。因此，本文探讨了使用氢化非晶硅（a-Si：H）作为PVT的吸收材料，以保持更高和更有利的操作温度的热系统。非晶硅不仅具有比c-Si更小的温度系数，而且可以通过退火去除来自Staebler-Wronski效应的缺陷状态而在更高温度的延长时间段内显示出改善的PV性能。为了确定a-Si：H PV性能的潜在改进与通过更高的操作温度使得i层的厚度增加相关，在25 ° C（STC）、50 ° C（代表性PV操作条件）和90 ° C（代表性PVT操作条件）的温度下在1个太阳照度（AM 1.5）下测试a-Si：H PV电池。在每个温度下评估i层厚度为420、630和840 nm的PV电池。结果表明，在90 oC下操作a-Si：H基PV，i层比目前商业生产中使用的电池厚，与在PV或PVT操作温度下操作的较薄电池相比，提供了更大的功率输出。这些结果表明，在PVT系统中引入a-Si：H作为吸收材料可以改善热性能，同时改善a-Si：H基PV的电性能。
2012-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Boron-Doping Effects on Local Structures of Semiconducting Ultrananocrystalline Diamond/Hydrogenated Amorphous Carbon Composite Thin Films Fabricated via Coaxial Arc Plasma: an X-ray Absorption Spectroscopic Study
利用同轴电弧等离子体技术制备的超纳米金刚石/氢化非晶碳复合薄膜具有金刚石颗粒嵌入非晶碳和氢化非晶碳基体中的显著结构特征。由于非晶性质产生更大的光吸收系数，以及与紫外线的光致载流子的产生源，这些薄膜可以是深紫外光电探测器应用的潜在候选人。从一些以前的研究中，p型导电的薄膜已实现通过掺杂硼在实验条件下。此外，他们的光学和电学特性进行了研究以前。然而，在很大程度上影响器件的物理性能的键合结构还没有被研究。本文对近边X射线吸收精细结构光谱进行了表征。结果表明，在掺硼初期，金刚石表面优先形成σ* C-B键态，导致结构畸变。进一步掺杂到膜中减少了不饱和键如π* C=-C的量，这可能是器件性能劣化的原因。我们的工作提出了一个基本的情况下模型的局部结构的薄膜上的硼掺杂的影响。
2021-08-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Decoupling between propagating acoustic waves and two-level systems in hydrogenated amorphous silicon
用热线化学气相沉积法制备的氢化非晶硅的比热测量结果表明，低温下氢化非晶硅具有较大的二能级系统密度。在远低于生长温度的200 °C下退火，不会显著影响已经很低的内摩擦或声速，但在2 K下不可逆地将非德拜比热降低了一个数量级，这表明二能级系统的密度大大降低。比热的内部摩擦的比较表明，两个级别的系统是反常的声波去耦，退火之前和之后。分析得出一个非常低的耦合常数值，该值在退火后增加，但仍然保持非常低。结果表明，氢的存在降低了耦合常数值。
2021-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Temperature dependent vibrational spectra in non-crystalline materials: application to hydrogenated amorphous silicon
基于从头算分子动力学、改进的信号处理技术和计算机可视化技术，提出了一种新的无参数非晶态材料结构、动力学和电子性质的模拟方法。该方法已被广泛测试，通过调查氢和硅动力学在氢化非晶硅（a-Si：H）。通过比较理论和实验的振动光谱，我们演示了如何将振动特性与结构稳定性，成键和氢扩散。我们提取的微观特征，不能通过其他技术，即氢迁移和相关的键切换，悬挂键钝化，低氢活化能，和a-Si：H稳定性一般，我们表明，通过分析的测试案例，我们的方法提供了一个严格和现实的描述非晶材料。我们还表明，这种方法提供了访问非晶硅的其他重要的宏观特性的可能性，并可用于模拟所有方面的a-Si：H动力学，包括有害的Staebler-Wronski效应。
2007-11-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Long-range fluctuations of random potential landscape as a mechanism of 1/f noise in hydrogenated amorphous silicon
我们描述了一种机制，它将由带电缺陷引起的长程电位波动与低频电阻噪声（广泛称为1/f噪声）联系起来。这种机制是服从第一原理的噪声频谱，其中包括绝对噪声强度的微观计算。我们对氢化非晶硅（a-Si：H）薄膜在电流垂直于膜面流动的条件下进行了这样的计算，发现理论噪声强度与测量噪声强度之间有很好的一致性。所描述的机制是相当普遍的。它应该存在于一个广泛的系统类别包含不良屏蔽带电缺陷。
2007-07-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Characterization of low-loss hydrogenated amorphous silicon films for superconducting resonators
在毫米-亚毫米天文学中使用的超导谐振器将大大受益于具有小介电损耗的淀积介质。我们使用等离子体增强化学气相沉积法在100°C、250°C和350°C的衬底温度下沉积氢化非晶硅薄膜。所测得的空穴体积分数、氢含量、微观结构参数和键角无序度与衬底温度呈负相关。在120 mK和4-7 GHz下，对于$10^5$光子的谐振器能量，所有三种膜都具有低于$10^{-5}$的损耗角正切。这使得这些薄膜有望用于微波动力学电感探测器和片上毫米-亚毫米滤波器。
2020-12-14 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Theoretical study of hydrogen microstructure in models of hydrogenated amorphous silicon
我们研究了通过实验约束分子弛豫方法（ECMR）产生的两种不同浓度的a-Si：H的现实模型中氢和各种氢化物构型的分布[1]。讨论了低浓度（< 10%）和高浓度（> 20%）H原子对应的微观结构，并与实验结果进行了比较，特别强调了H原子团簇的大小和H原子的局域环境，计算了模型构型的核磁共振（NMR）谱的线宽，以便与实验NMR数据进行比较。我们的研究表明，存在孤立的氢原子，小的和相对较大的集群，平均质子-质子近邻距离在1.6至2.4埃的集群，已观察到在多量子NMR实验。
2009-10-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The effect of nitriding on the humidity sensing properties of hydrogenated amorphous carbon films
研究了氮化对氢化非晶碳（a-C：H）薄膜湿敏特性的影响。薄膜的制备分两个阶段结合气相蒸发（PAPVD）和等离子体脉冲渗氮的物理沉积技术。通过拉曼光谱的解卷积，我们确定了对应于a-C：H的D和G模式特征的两个峰。经N $_2$ -H $_2$等离子体处理后，峰变窄并右移，我们认为这与N掺入到结构中有关。我们比较了N $_2$ -H $_2$等离子体处理前后薄膜对相对湿度（RH）的敏感性。氮化改善了作为低频电阻测量的湿敏性。通过交流阻抗谱研究了不同RH条件下交流电导率$σ$的频率依赖性。在氮化$σ(ω)\sim A ω^s$之前，它似乎具有在其他无定形系统中看到的普遍行为。湿度改变了整体量表$A$。渗氮后，指数$s$增大，并呈RH依赖性。我们将这种行为与样品氮化时水分子与基体之间相互作用机制的变化联系起来。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Evidence of hydrogen termination at grain boundaries in ultrananocrystalline diamond/hydrogenated amorphous carbon composite thin films synthesized via coaxial arc plasma
超纳米金刚石/氢化非晶碳复合薄膜由三种不同的成分组成：超纳米金刚石微晶、氢化非晶碳以及它们之间的晶界。由于晶界含有大量的悬空键和不饱和键，它们将是载流子陷阱中心降低器件性能的原因，在可能的应用中，如UV光探测器。我们的实验表明，氢原子优先纳入晶界和终止悬挂键通过几种光谱技术。XPS测量无法检测到薄膜中sp^2-和sp^3-杂化碳的定量跃迁，导致sp^3含量为55- 59%。另一方面，FT-IR和NEXAFS确实显示了某些碳杂化量的变化。前者证实了通过额外的氢化，sp^2烃转化为sp^3烃约10%，后者代表了化学构型从π* C{ \equiv }C和π* C=C到σ* C-H的变化。这些结果可以是一个证据的本地化氢在晶界上，这在终止悬挂键和不饱和键的一部分，他们是相关的光学和电学性能的薄膜研究在一些以前的研究。我们对氢化效应的光谱研究结合对光学和电学特性的讨论证实了氢化可以是在上述传感应用中增强光伏性能的有效工具。
2020-12-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic Structure of Dangling Bonds in Amorphous Silicon Studied via a Density-Matrix Functional Method
本文采用含孤立悬挂键的氢化非晶硅结构模型，研究了电子相互作用对电子能级分裂、电荷和自旋局域化以及电荷和自旋涨落的影响。这些属性计算与最近开发的密度矩阵相关能量泛函应用到广义安德森哈密顿量，包括紧束缚的单电子参数化氢化非晶硅加上本地相互作用项。能级分裂的电子相互作用参数U的大值的渐近值，并为U的物理相关的值是在0.3-0.5 eV的范围内。电子自旋高度集中在悬挂键的中心轨道上，而电荷分布在悬挂键周围的更大区域上。这些结果与已知的实验数据和以前的密度泛函计算是一致的。自旋涨落与非限制Hartree-Fock理论所得结果有很大不同。
2002-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of electrodeposited amorphous/crystalline multilayer structures in the Fe-P system
采用单浴法电沉积非晶/晶态多层结构的Fe-P合金。Hall-Petch行为的显微硬度相对于子层厚度观察到了15 nm的子层厚度。对于较薄的子层，获得硬度平台。在15 nm的子层厚度的过渡与在透射电子显微镜中观察到的多层结构的损失相一致。过渡是一个可能的结果，在非晶结晶子层厚度比和界面粗糙度的发展过程中的沉积过程中的变化。此外，在微弯曲实验中，对于具有小子层厚度的层状结构，观察到界面处的裂纹偏转。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced optical changes in amorphous multilayers
结果表明，众所周知的蓝移的基本吸收边的沉积组成调制的非晶Si/Ge和As 6Se 94/Se 80 Te 20多层膜（周期为4-8 nm）的进一步增强，由于热或激光诱导的相邻层的相互混合。实验和模型计算表明，As 6Se 94/Se 80 Te 20多层膜中的激光诱导混合过程是由局部加热和光效应共同作用的结果，而Si/Ge多层膜中只有热效应。基于这种增强的相互扩散的结构转变为空间图案化光电子器件和数字信息记录提供了良好的能力。
2009-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in Layered van der Waals Hydrogenated Germanene at High Pressure
在高压压缩和减压过程中，观察到层状范德华氢化锗烯（GeH）的结构和超导转变。GeH在8.39 GPa下的临界温度（Tc）为5.41 K时具有超导转变。在16.80 GPa下发生晶体到非晶的转变，同时保持超导性。一个异常增加的Tc高达6.1 K已被观察到在减压过程中，而GeH保持无定形。原位高压同步辐射X射线衍射和原位高压拉曼光谱的密度泛函理论模拟表明，GeH的超导电性是由于高压下费米能级态密度的增加以及电子-声子耦合效应的增强。减压驱动的超导电性增强来自于与面内Ge-Ge声子模相关的压力诱导声子软化。GeH作为一种非晶态金属氢化物超导体，为研究层状vdW材料中的非晶态氢化物超导性提供了一个平台。
2021-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetization reversal in amorphous Fe/Dy multilayers: a Monte Carlo study
采用正则系综下的蒙特卡罗方法研究了非晶态过渡金属-稀土多层膜的磁化反转。我们的研究是基于一个模型，其中包含稀释集群表现出有效的单轴各向异性的竞争与随机磁各向异性的矩阵。我们模拟了一个突然的配置文件和原子探针层析成像分析获得的扩散的磁滞回线。我们的研究结果表明，原子探针断层扫描的配置文件有利于垂直磁各向异性与磁性测量。此外，在几个温度下计算的磁滞回线定性地与实验一致。
2009-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogenated Amorphous Silicon Carbide: A Low-loss Deposited Dielectric for Microwave to Submillimeter Wave Superconducting Circuits
低损耗的沉积超导体将有利于超导器件，如集成超导谱仪，超导量子比特和动力学电感参量放大器。与平面结构相比，微带等多层结构更紧凑，消除了高频下的辐射损耗。多层结构最容易用沉积的介电层制造，其通常表现出比晶体介电层更高的介电损耗。用NbTiN/a-SiC：H/NbTiN微带谐振器超导芯片测量了氢化非晶碳化硅（a-SiC：H）的亚开尔文、低功率微波和毫米波介电损耗。我们通过等离子体增强化学气相沉积在400°C的衬底温度下沉积a-SiC：H。a-SiC：H在270至385 GHz的范围内具有范围从$0.80 \pm 0.01 \times 10^{-4}$至$1.43 \pm 0.04 \times 10^{-4}$的mm-亚mm损耗角正切。微波损耗角正切为$3.2 \pm 0.2 \times 10^{-5}$。这些是最低的低功率亚开尔文损耗角正切，已报告的微带谐振器在毫米-亚毫米和微波频率。我们观察到损耗角正切随频率增加。a-SiC：H膜没有气泡并且具有低应力：在200 nm厚度下的$-$ 20 MPa压缩至在1000 nm厚度下的60 MPa拉伸。
2021-10-07 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci
Finite-size effects in amorphous Fe90Zr10/Al75Zr25 multilayers
利用Fe_（90）Zr_（10）/Al_（75）Zr_（25）多层膜研究了非晶Fe_（90）Zr_（10）层的磁性能随厚度的变化。Al 75 Zr 25层厚度保持在40埃，而Fe 90 Zr 10层的厚度在5埃和20埃之间变化。Al 75 Zr 25层的厚度足够大以抑制任何显著的层间耦合。居里温度和自发磁化强度都随Fe_（90）Zr_（10）层厚度的减小呈非线性下降。在5 μ m Fe_（90）Zr_（10）多层膜中没有观察到铁磁有序。居里温度$T_c$随Fe 90 Zr 10层厚度$t$的变化与有限尺寸标度公式$[1-\Tc(t)/\Tc(\infty)]=[(t-t')/t_0]^{-λ}$拟合，得到$λ=1.2$和临界厚度$t'=6.5$ ε，低于该临界厚度时居里温度为零。
2012-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Critical temperature of two-dimensional hydrogenated multilayer graphene-based diluted ferromagnet
本文从理论上研究了氢吸附在碳原子上的多层石墨烯（或石墨）稀磁材料的临界居里温度。在对近似（PA）下，对具有长程相互作用的稀磁系统进行了计算。该方法能够考虑耦合的自旋空间各向异性。平均场近似（MFA）内获得的结果也进行了比较。氢原子自旋之间的相互作用与它们的相互距离成反比，额外的指数衰减反映了系统中存在的无序。得到了广泛的杂质浓度和相互作用衰减长度的结果进行了讨论。强非线性行为的临界温度作为稀释度的函数进行预测，在与MFA预测的差异。此外，与PA相比，MFA倾向于严重高估临界温度值。在强稀释区，发现临界温度与杂质浓度和相互作用衰减长度的普遍关系。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
The 217.5 nm band, infrared absorption and infrared emission features in hydrogenated amorphous carbon nanoparticles
我们报道了氢化非晶碳纳米颗粒的制备，其光谱特性包括在217.5 nm处的吸收带，具有星际217.5 nm特征的轮廓和特征。这些粒子的振动光谱也包含了在弥漫的星际介质中尘埃的吸收和发射中通常观察到的特征。这些材料在缓慢沉积条件下通过使入射碳原子的通量最小化和通过降低表面迁移率来产生。初始化学导致碳链的形成，连同有限范围的小芳环分子，并最终导致具有sp2/sp3比= 0.4的碳纳米颗粒。颗粒组成的光谱分析表明，萘和萘衍生物是该材料的重要组成部分。我们建议，碳纳米颗粒具有类似的组合物是负责星际217.5 nm波段的外观，并概述了这些颗粒如何可以形成在原位扩散云条件下的硅酸盐颗粒的表面上的碳沉积。在这些条件下形成的碳纳米粒子的光谱数据准确地再现了来自许多银河系来源的红外发射光谱。我们提供了第一个详细的适合A型和B型排放源的观测光谱完全基于测量光谱的碳质材料，可以在实验室中生产。
2012-10-11 astro-ph.GA cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Wettability and sp2/sp3 ratio effects on supercapacitor performance of N-doped hydrogenated amorphous Carbon Nanofoam
本研究通过真空退火调控 N 掺杂无定形碳纳米泡沫的润湿性与 sp2/sp3 比例，使其比电容提升约50倍，并结合原位拉曼-电化学测量解释了比电容随扫描速率增加的活化机制。
2025-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reflective, polarizing, and magnetically soft amorphous Fe/Si multilayer neutron optics with isotope-enriched 11B4C inducing atomically flat interfaces
本文提出在 Fe/Si 多层膜中引入同位素富集 11B4C，以形成非晶、原子级平整且低场饱和的软磁界面，从而提升极化中子光学器件的反射率与极化性能。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of Fe/Dy multilayers: a Monte Carlo investigation
我们用蒙特卡罗模拟研究了海森堡亚铁磁多层膜的磁性。本工作的目的是研究局部结构各向异性模型，这是一个可能的起源过渡金属/稀土非晶多层膜的垂直磁各向异性。我们已经考虑了一个面心立方晶格，其中每个位置都被一个经典的海森堡自旋占据。我们已经在我们的模型中引入了一小部分的结晶Fe-Dy纳米团簇的非晶多层膜的平均各向异性轴沿沉积方向。我们发现，在能量项的竞争发生在纳米团簇中的Dy原子的平均单轴各向异性和基质中的Dy原子的随机各向异性之间。
2006-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Interface-mediated softening and deformation mechanics in amorphous/ amorphous nanolaminates
本文研究了非晶-非晶Ta$_2$O$_5$/SiO$_2$纳米多层膜的变形行为，发现其硬度随双层厚度减小而降低，高界面密度通过促进应变协调防止了脆性灾难性失效。
2025-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of dipole skyrmions in amorphous FeGd multilayers
通过在三种电流和磁场配置下测量非晶中心对称Fe/Gd多层膜中偶极skyrmion的温度和场相关电阻率，研究了其输运响应.结果表明，偶极skyrmion晶格相可能会形成在一定的温度下导致一个独特的签名的极性纵向电阻率。这个签名不同于传统的场变化的抛物线响应与条纹相位，过渡到一个无序的skyrmion相下施加的领域。不同场历史记录下的输运测量结果表明，在特定的场历史反转过程中，极区纵向电阻率出现异常。我们的实验结果再现使用微磁学模拟，显示异常的极性纵向电阻率是相关的畴壁重新配置，发生的域形态从无序条纹下施加垂直场的skyrmion晶格过渡。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring Charge Transport in an Amorphous Semiconductor Using Charge Sensing
我们使用纳米级硅MOSFET作为电荷传感器测量氢化非晶硅（a-Si：H）中的电荷输运。这种电荷检测技术使得测量非常大的电阻成为可能。在高温下，其中a-Si：H电阻不是太大，电荷检测测量与电流的直接测量一致。器件的几何形状使我们能够探测场效应和色散输运在a-Si：H使用电荷传感和提取费米能量附近的态密度。
2009-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Preparation and properties of amorphous MgB$_2$/MgO superstructures: A new model disordered superconductor
本文介绍了一种制备MgB $_2$ /MgO多层膜的新方法，并展示了将其用作无序超导体的新模型的潜力。在这种方法中，我们控制的MgB $_2$的退火，以产生一个有趣的新类的无序（非晶）超导体具有相对较高的转变温度。多层膜呈现出准二维超导性和可控的各向异性。我们讨论的多层膜的性质作为双层膜的组件的厚度变化。
2007-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Inverse approach to atomistic modeling: Applications to a-Si:H and g-GeSe2
我们讨论了一个反的方法为原子模型的玻璃材料。重点是氢化非晶硅和玻璃态GeSe 2合金的结构建模和电子性质。这项工作是基于一种新的方法“实验约束分子弛豫（ECMR）”。不同于传统的方法（如分子动力学（MD）和蒙特卡罗模拟（MC），其中指定的潜在功能和系统的发展无论是确定性（MD）或随机（MC），我们开发了一种新的计划，使用实验数据与密度泛函计算模型的结构配置。我们已经应用这种方法来模拟氢化非晶硅和玻璃态GeSe 2。这些模型的电子和结构性质进行了比较，从传统的分子动力学模拟的实验数据和模型。
2008-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Conversion of multilayer graphene into continuous ultrathin sp3-bonded carbon films on metal surfaces
通过第一性原理计算表明，多层石墨烯在金属表面上转化为sp^3键合的碳膜（通过氢化或氢化顶部石墨烯层的外表面）。这种转换的主要驱动力是碳的sp^3轨道和金属表面的dz^2轨道之间的杂化。碳层中的诱导电子能隙态被限制在金属表面的0.5 nm内的区域中。转化是否发生取决于氢化（氟化）C原子的分数和堆叠的石墨烯层的数量。在对反磁性金属上sp^3碳膜的Eliashberg光谱函数的分析中，金属-sp^3碳的强共价键诱导了软声子模，而软声子模主要促成了大的电子-声子耦合，这表明声子介导的超导性是可能的。我们的研究结果为在金属表面上实现大面积碳膜的实验提供了一条途径。
2013-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Thermal stability of interfacial mixed layers in c-Ni/a-Zr multilayer during annealing: structural and magnetic properties
由两种可混溶元素组成的结晶多层膜的退火通常会引起组成原子的界面混合，可能导致在界面处形成二元合金。在室温下磁控溅射沉积的c-Ni/a-Zr多层膜在200 ℃和400 ℃下进行真空等时退火，以观察构成结晶/非晶多层膜的界面的热稳定性。对界面行为的控制可以帮助形成具有新特性的材料。通过X射线反射率，极化中子反射率，SIMS和SQUID的磁化测量技术的多层膜的结构和磁性的变化进行了详细的研究。由于原子输运，在Ni-on-Zr和Zr-on-Ni界面处形成的非晶混合层中的成分变化被仔细观察作为退火的函数。界面宽度继续增加退火的Ni和Zr层的费用。在这两个温度下，镍-锆界面被认为是不稳定的，但原子扩散的界面的整体响应是更明显的多层膜在400摄氏度退火时。在界面层的受限空间内的原子的过饱和和多层内的组分的有限可用性的条件下，在两个界面处观察到意想不到的分层效应。在400 ℃退火后获得的磁矩的大幅增加，是由于高致密化的Ni层，以及到的Zr-on-Ni界面层的Ni微晶的纳入。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Resonant properties of dipole skyrmions in amorphous Fe/Gd multilayers
采用铁磁共振测量方法研究了Fe/Gd多层膜中偶极skyrmions的动态响应，并与微磁学模拟结果进行了比较。我们详细的厚度和温度依赖的研究所观察到的模式，以及磁场的历史上的共振谱的影响。的模式和磁相位图构建从真实空间成像和散射图案之间的相关性，使我们能够得出结论的共振模式产生的局部拓扑功能，如偶极skyrmions，但不依赖于集体响应的这些手性纹理的一个封闭的包装晶格。使用，微磁建模，我们能够定量地再现我们的实验观察，这表明存在本地化的自旋波模式，依赖于螺旋的偶极skyrmion。我们确定了四个本地化的自旋波激发的skyrmions，无论是在平面内或平面外的r.f.领域的最后，我们表明，偶极skyrmions和非手征泡域表现出定性不同的本地化自旋波模式。
2017-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The transition from amorphous to crystalline in Al/Zr multilayers
采用掠入射X射线反射仪、原子力显微镜、X射线衍射仪和高分辨透射电子显微镜对直流磁控溅射Al（1.0%wtSi）/Zr和Al（Pure）/Zr多层膜在Al层厚度范围内（1.0- 5.0nm）的非晶-晶转变进行了表征。Al层厚度的变化表明，Si掺杂不仅不利于Al的晶化，而且影响了表面粗糙度和Al相衍射峰位置的变化趋势<111>。Al（1.0%wtSi）/Zr多层膜中Al（1.0%wtSi）层的临界厚度（1.6nm）向Al（1.0%wtSi）/Zr多层膜中Al（1.0%wtSi）层的临界厚度（1.8nm）移动。我们还发现，在这两个系统中，Zr-on-Al中间层比Al-on-Zr中间层更宽，并且Al层在垂直于该层的方向上不具有特定的晶体取向，从SAED图案低于Al层的厚度（3.0 nm）。在Al层的厚度（3.0 nm）以上，Al层在Al中高度取向<111>，使得可以观察到从不对称到对称的中间层的转变。在分析所有测量结果的基础上，我们建立了一个四步模型，该模型可以用Al（纯）和Al（1%wtSi）微晶形核的临界厚度来解释Al层厚度转变过程。
2012-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Degradation of Ag/Si multilayers during heat treatments
用X射线衍射和透射电镜研究了纳米银和非晶硅多层膜（Ag/a-Si）退火过程中的微结构变化。直流磁控溅射的Ag/a-Si多层膜在523 K退火10 h后仍保持稳定，只有在600 K以上才发生微结构变化。Ag/a-Si多层膜的劣化主要表现为Ag晶粒尺寸增大，在Ag晶界处形成沟槽和针孔，以及Si原子沿Ag/a-Si界面扩散。这导致a-Si层变薄，并且在较长的退火时间之后形成Ag颗粒。
2009-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Operando Characterization of Volume Changes in Lithium-Ion Battery Electrodes during Cycling using Isotope Multilayers
Clausthal University of Technology（克莱斯特大学）；Clausthal Center for Materials Technology（克莱斯特材料技术中心）；Center for Neutron and Muon Sciences, Paul Scherer Institute（保罗谢勒研究所中子与缪子科学中心）
研究通过同位素多层结合原位中子反射仪，实现实时监测锂离子电池电极材料在循环过程中的体积变化，发现非晶锗在Li含量为3时体积变化达250%，且与电流密度、循环次数及单层厚度无关。
2026-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermally induced structural modification in the Al/Zr multilayers
研究了温度升高对两种Al/Zr（Al（1%wtSi）/Zr和Al（Pure）/Zr）多层膜反射镜结构稳定性和相互作用的影响。采用直流磁控溅射技术在Si基片上制备了Al/Zr多层膜，退火温度从200^{\circ}C到500^{ \circ }C。一个详细的和一致的图片的热致变化的微观结构中获得使用一系列的互补测量，包括掠入射X射线反射率，原子力显微镜，X射线衍射和高分辨率透射电子显微镜。在250^{ \circ }C时，两个体系的结构发生了明显的变化，界面处出现了不对称的过渡层。在290^{ \circ }C时，两种体系的界面均由非晶态Al-Zr合金转变为非晶态Al-Zr合金和立方相ZrAl 3。当Al（1%wtSi）/Zr多层膜的\circ为298^{\circ}C和Al（Pure）/Zr多层膜的\circ为295^{ \circ }C时，Al-Zr合金界面相完全转变为hcp-ZrAl 2和hcp-ZrAl 3多晶混合物，使多层膜的界面边界变得光滑，表面粗糙度降低。当温度达到500^{ \circ }C时，两种体系中仍然存在多层结构，多层结构中不对称夹层之间的差异要大得多。最后，我们讨论了其他系统在退火过程中从对称到非对称的转变。
2012-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
