Nanoscale domains in strained epitaxial BiFeO3 thin Films on LaSrAlO4 Substrate
采用脉冲激光沉积法在（001）LaSrAlO 4单晶衬底上外延生长了不同厚度的BiFeO 3薄膜。高分辨率的X射线衍射测量表明，一个四方形的相与c-晶格常数~4.65 <$A是稳定的一个大的失配应变。此外，在约50 nm及以上的膜厚度下，还检测到c晶格常数为约3.99 μ m的类菱形相，以减轻大的失配应变。面内压电力显微镜研究显示出清晰的信号和四方形区域的自组装纳米级条纹畴结构。这些研究结果表明，在BiFeO 3薄膜进行大的压缩应变的纳米级域图案的复杂的图片。
2011-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Strongly Enhanced Thermal Stability of Crystalline Organic Thin Films Induced by Aluminum Oxide Capping Layers
我们发现，有机半导体二茚并薄膜（DIP）的热稳定性可以强烈增强氧化铝覆盖层。通过热脱附光谱和原位X射线衍射，我们证明，有机膜不仅停留在衬底上，但甚至保持结晶高达460 ℃，即270度。高于未封端膜的脱附点（190 ℃）。我们认为，这种强烈的增强的热稳定性相比，未加盖，也金属加盖的有机层是有关的氧化铝和结构良好定义的生长界面的扩散非常弱。我们讨论了在高温下最终击穿的可能机制。
2004-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Organic film thickness influence on the bias stress instability in Sexithiophene Field Effect Transistors
本文研究了六噻吩（T6）场效应晶体管（FET）中偏置应力现象的动力学。在Si/SiO_2衬底上用真空淀积法制备了厚度为10 ~ 130 nm的T_6 FET。T6薄膜结构分析后，通过X射线衍射和FET的电气调查侧重于载流子迁移率的评估，偏置应力不稳定性参数已估计和讨论的背景下，现有的模型。通过增加膜厚度，应力参数和有机层的结构性质之间的明确的相关性已被突出。相反，迁移率值几乎与厚度无关。
2009-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of doped small molecule organic semiconductor films
研究了有机小分子掺杂薄膜的热电性能。各种主机和掺杂剂，为n型和p型掺杂，进行了比较。C $_{60}$ n-掺杂Cr $_2$（hpp）$_4$或o-MeO-DMBI-I被发现是最有前途的材料系统，在T $_\text{M}$ = 40°C时最大ZT $_\text{M}$ = 0.069，假设由于基于声子的热传输而具有与掺杂无关的热导率。该值是采用掺杂聚合物PEDOT：PSS的优化器件所报告的当前记录的16%。
2014-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Impact of organic capping layer on the magnetic anisotropy of ultrathin Co films
使用相结合的磁力和铁磁共振研究，它表明，引入碳氢化合物覆盖层导致的六方密堆积0001钴膜的有效磁各向异性能量的表面各向异性的贡献增加，大大提高了垂直各向异性。由于有机分子与Co原子之间的弱电子相互作用，表面各向异性的增加可以通过有机材料/Co界面处的电场的存在和表面原子电荷构型的改变来解释。
2017-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Structure, Dynamics, and Aging Behavior of Metallic Glass Thin Films
扫描隧道显微镜（STM）观察解决了金属玻璃Cu $_{100-x}$ Hf $_{x}$膜的结构和动力学，并证明STM控制在金属玻璃表面的老化。表面团簇表现出异质跳跃动力学。低铪浓度薄膜的特点是较大的，较慢的集群老化的表面。氩离子溅射破坏了老化的配置，产生一个表面在不断的波动。STM可以局部恢复松弛状态，允许老化部分的纳米级光刻定义。
2016-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Nanoscale Ferroelectricity in Magnetoelectric GaFeO3 Epitaxial Thin Films
我们展示了室温铁电性的磁电GaFeO 3的外延薄膜。压电力的测量结果表明，180度相移的piezoresponse开关时的电场表示纳米级铁电性外延薄膜的镓铁氧体。此外，在存在和不存在外部磁场的情况下的温度相关阻抗分析清楚地揭示了跨磁转变温度的显著磁介电效应。此外，我们的第一性原理计算表明，铁离子不仅负责亚铁磁性，如前所述，但也引起了所观察到的铁电性，使GFO一个独特的单相多铁性。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Fluorescence resonance energy transfer between organic dyes adsorbed onto nano-clay and Langmuir-Blodgett (LB) films
本文研究了两种染料N，N' -双十八烷基硫菁高氯酸盐（NK）和十八烷基罗丹明B氯化物（RhB）在有或无合成粘土锂皂石的LB膜和LB膜中的应用。在纳米粘土片晶的存在和不存在下观察到的RhB的等温线的变化表明粘土片晶掺入到RhB-粘土混合膜上。AFM图像证实了粘土在混合膜中的掺入。在粘土分散体和LB膜中观察到FRET，有和没有粘土。能量传递效率最大的LB膜与粘土。
2011-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale switching characteristics of nearly tetragonal BiFeO3 thin films
我们已经研究了纳米开关性能的应变工程BiFeO 3薄膜沉积在LaAlO 3衬底上使用扫描探针技术的组合。偏振拉曼光谱分析表明，近四斜晶系薄膜具有单斜（Cc）对称性，而不是P4mm四斜晶系。通过本地开关光谱测量和piezoresponse力显微镜，我们提供了明确的证据，铁电开关的tetraxite相，但极化方向，因此它的开关，强烈偏离预期的（001）tetraxite轴。我们还证明了一个大的和可逆的，电驱动的结构相变从四面体的菱形多晶型在这种材料是有希望的大量的应用。
2010-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Exploring nanoscale metallic multilayer Ta/Cu films: Structure and some insights on deformation and strengthening mechanisms
本研究通过磁控溅射制备周期6-80 nm的Ta/Cu纳米多层膜，结合压痕、TEM和rCLS模型揭示其塑性变形主要集中于软Cu层，位错难以穿越非共格界面。
2025-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced charge injection or exhaustion in organic thin film transistor
有机半导体的电导率是在不同的栅极电压下，以薄膜厚度的函数{ \it in-situ}和底部接触配置连续测量的。耗尽层厚度可以直接确定为电流开始流动的阈值厚度的偏移。{ \it in-situ}和连续测量还可以定性地确定累积层厚度以及注入载流子的分布函数。累积层厚度是几个单层，并且它不取决于栅极电压，而是取决于化学物种。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale reversal of stable room temperature ferroelectric polarization in organic croconic acid thin films
在2010年发现，在有机铁电体中，晶体形式的克酮酸具有最高的极化。在从电子设备中消除有毒物质的背景下，克酮酸作为可升华的无铅铁电体具有很大的潜力。然而，其薄膜的铁电性能的研究仅处于早期阶段，其在纳米器件中的能力是未知的。在这项工作中，我们证明，在纳米铁电开关，稳定和持久的室温极化，没有泄漏电流的克酮酸薄膜。因此，我们表明，它是一个很有前途的无铅有机铁电集成在纳米器件。具有挑战性的开关电流和极化反转表征在纳米级的压电响应力显微镜，极化开关电流谱和并发机电应变响应的独特组合。事实上，这种组合可以帮助合理化，否则不对称的极化电压数据和失真的滞后，由于低于背景噪声的电流跳跃，这是统计上洗掉宏结，但在纳米尺度变得普遍。这些结果是有效的，无论铁电体的性质，有机或无机。除了克酮酸作为生态铁电材料在器件中的潜力之外，我们对清晰的纳米级极化开关电流的检测为纳米级极化反转机制的基本理解和技术应用铺平了道路。
2021-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Current developments of nanoscale insight into corrosion protection by passive oxide films
氧化物钝化膜是金属和合金部件耐久性的关键，也是腐蚀科学和工程的中心问题。在这里，我们讨论了目前的发展，纳米和亚纳米尺度的知识的阻隔性能和吸附性能的钝化氧化膜带来的最新模型实验和理论研究。讨论的方面包括：（i）铬富集及其均匀性在纳米级的钝化膜上形成的铬轴承合金，如不锈钢，（ii）在晶界网络渗透和传播之前的早期晶间腐蚀的晶界的腐蚀性能，和（iii）的有机抑制剂分子与不完全钝化的金属表面的相互作用。在所有这三个案例中，都突出了关键问题，并确定了我们认为最相关的未来发展。
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Quantification of Octahedral Tilts in Perovskite Films
利用扫描透射电子显微镜中的位置平均会聚束电子衍射（PACBED）研究了NiNiO_3薄膜中的NiO_6八面体倾斜。八面体倾斜的类型和幅度通过比较PACBED实验冻结声子多层模拟。结果表明，在双轴拉伸应力（0.78%面内拉伸应变）下，外延薄膜的面外八面体倾斜比未应变体材料增加了约20%，而面内旋转比未应变体材料减少了约80%。
2012-04-26 cond-mat.mtrl-sci
3D Electron Diffraction -- The Missing Slice for a Complete Nanoscale Analysis of Organic Solar Cells in TEM
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Institute of Micro- and Nanostructure Research & Center for Nanoanalysis and Electron Microscopy (CENEM)（微纳结构研究所与纳米分析与电子显微镜中心）；Institute for Crystallography and Structural Physics（晶体学与结构物理研究所）；Institute for a Sustainable Hydrogen Economy (INW), Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心可持续氢能研究所）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Paderborn University（帕德博恩大学）；Institute Materials for Electronics and Energy Technology (iMEET)（电子与能源技术材料研究所）；Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (HIERN)（埃尔朗根-纽伦堡亥姆霍兹可再生能源研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）
本研究提出了一种新的三维电子衍射技术，用于在透射电子显微镜中对有机太阳能电池进行完整纳米级分析，通过高分辨率成像和纳米光谱实现结构参数的精确测量。
2026-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Spin and orbital moments of nanoscale Fe3O4 epitaxial thin film on MgO/GaAs(100)
在MgO/GaAs（100）自旋电子异质结上制备了纳米Fe 3 O 4外延薄膜，并用X射线磁性圆二色性（XMCD）对其进行了研究。我们观测到总磁矩为（3.32 ± 0.1）uB/f. u.，保留83%的体积值。非猝灭轨道矩为（0.47 ± 0.05）uB/f.u.通过仔细应用求和规则得到了证实。这些结果为Fe 3 O 4/MgO/GaAs（100）异质结构的体状总磁矩和大的轨道磁矩提供了直接的实验证据，对自旋电子学的应用具有重要意义.
2015-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Organic ferroelectric Croconic Acid: A concise survey from bulk single crystals to thin films
有机铁电材料具有节能、环保等优点，是无机铁电材料的重要替代品。虽然第一个发现的铁电体，罗谢尔盐，是一种有机化合物的盐，有机铁电体并不像无机铁电体那样丰富。此外，迄今为止发现的有机系统中的小偏振值已经成为其应用的一个不利因素。然而，围绕这些材料的科学兴趣和活动，为了基本的理解和实际应用的目的，最近已经显着上升，特别是在发现克酮酸（4，5-二羟基-4-环戊烯-1，2，3-三酮，H2 C5 O 5）晶体中的超室温铁电性之后，其极化值与无机铁电体中发现的极化值相媲美。其大极化、有机性质和真空升华性使克酮酸成为无毒和无铅器件应用的理想候选物。在这篇评论文章中，我们调查的科学活动进行到目前为止，涉及铁电性在这种新型材料，同等重视其散装单晶和薄膜形式。在讨论铁电有序的起源和体材料中极化反转现象的同时，我们也总结了这种薄膜的应用方向。
2021-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Nanotransfer Printing of Organic and Carbon Nanotube Thin-Film Transistors on Plastic Substrates
已开发出一种用于将有机电子设备的所有组件高分辨率转移到塑料基板上的印刷工艺，并针对并五苯（Pn）、聚（3-己基噻吩）和碳纳米管（CNT）薄膜晶体管（TFT）进行了演示。纳米转移印刷工艺允许制造整个装置，而不将任何组件暴露于不相容的工艺，并且减少了对转移或装置基底的特殊化学制备的需要。塑料基板上的器件包括饱和场效应迁移率为0.09 cm^2（Vs）^-1、开/关比约为10^4的Pn TFT和显示双极性行为且无滞后的CNT TFT。
2005-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and strain-stabilization during organic semiconductor thin film deposition
有机半导体薄膜溶液沉积过程中的成核机制决定了晶粒的形貌，并在某些情况下可能影响晶体的堆积。本文利用反射式原位光学显微镜研究了6，13-双（三异丙基硅乙炔基）并五苯薄膜的生长机理和热稳定性。结果表明，薄膜在转变为固态薄膜之前是在过饱和状态下形成的。从过饱和区的光谱测量推断出结晶过程中亚临界核对应的分子聚集体。无应变固体薄膜由于结晶堆积的连续热驱动变化而表现出光学吸收峰的温度依赖性蓝移。当结晶膜冷却到环境温度时，它们变得应变，尽管观察到较厚膜的破裂，这允许应变部分地松弛。在临界厚度以下，没有观察到开裂，并且掠入射X射线衍射测量证实，最薄的膜被约束到与它们沉积时的温度相对应的晶格常数。光谱学结果表明，I型（室温相）和II型（高温相）之间的转变温度取决于膜厚度，并且I型也可以在高达135 $^\circ$ C下应变稳定。
2016-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Frequency-dependent complex conductivity of an organic thin-film transistor
我们测量了并五苯薄膜晶体管（TFT）在50 Hz < omega/2 pi < 20 kHz频率下的源/漏电极和栅电极之间的复阻抗。将TFT建模为分布式RC网络（RC传输线），我们发现数据不能由仅包括真实的、与频率无关的薄层电导率的模型来解释。相反，我们使用RC传输线模型来提取并五苯膜的频率依赖性复薄层电导率σ（ω）= σ ′（ω）+j σ ″（ω）。在高频率下，sigma（Ω）随频率增加，sigma '（Ω）和sigma”（Ω）在幅度上变得相似，并且开/关比显著减小。
2009-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Topological insulator Bi2Te3 films synthesized by metal organic chemical vapor deposition
拓扑绝缘体（TI）材料例如Bi 2 Te 3和Bi 2Se 3最近吸引了强烈的兴趣。大规模、高质量的TI薄膜对于开发TI基器件应用是重要的。本文采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法在GaAs（001）衬底上制备了Bi 2 Te 3薄膜，并通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、角分辨光电子能谱（ARPES）和电子输运测量等方法对薄膜的结构和电子性质进行了研究。ARPES测量的电子能带结构清晰地揭示了具有单一Dirac锥的特征拓扑表面态（SS），证实了MOCVD Bi 2 Te 3薄膜的TI性质.电阻率和霍尔效应测量表明，体载流子迁移率相对较高，在300 K时约为350 cm^2/Vs，在15 K时约为7，400 cm^2/Vs。我们还测量了薄膜的塞贝克系数。我们的示范高品质的拓扑绝缘体薄膜生长的一个简单的和可扩展的方法是利益的基础研究和实际应用的热电和TI材料。
2012-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale structure and mechanism for enhanced electromechanical response of highly-strained BiFeO3 thin films
应变诱导结构相变在BiFeO 3的纳米结构演化的检查。使用高分辨率的X射线衍射和扫描探针显微镜为基础的研究，我们已经独特地确定和检查了许多阶段存在于这些相边界，并发现了一个中间单斜相除了以前观察到的菱面体和四方体状相。进一步的分析已经确定，这些膜的所谓的混合相区域不是菱面体和四方体状相的混合物，而是高度扭曲的单斜相的紧密混合物，没有证据表明存在菱面体状母相。最后，我们提出了一种机制，在这些薄膜中，包括这些阶段如何在纳米级相互作用，产生大的表面应变的增强机电响应。
2011-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Spin Relaxation Mechanism in a Highly Doped Organic Polymer Film
本文系统地研究了高掺杂有机聚合物薄膜中的自旋电流输运和弛豫机制。在这项研究中，我们已经确定了自旋扩散长度（SDL），自旋寿命，和自旋扩散常数，通过使用不同的实验技术。从电子顺磁共振实验估计的自旋寿命是远远短于以前的预期超出了实验的模糊性。这表明，显着大的自旋扩散常数，这是合理地解释了在简并半导体中的跳跃输运机制，存在于高掺杂的有机半导体。计算的SDL使用的自旋寿命和自旋扩散常数估计从我们的实验是可比的实验获得的SDL的数量级为100纳米。此外，本研究还揭示了自旋角动量在跳跃事件中几乎保持不变。换句话说，自旋弛豫主要是由于纳米级晶粒处的自旋-轨道耦合而发生的。
2014-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Sign Reversal and Tunability of Exchange Bias in Nanoscale AuFe Alloy Film: A New Material for Spintronic Application
我们在这里报告的交换偏置的厚度约63 nm的AuFe共溅射膜的符号反转和可调谐性。沉积态薄膜在室温下无外触发场时表现出交换偏置效应，其大小随温度的降低而逐渐增大，直至5 K。当用100 MeV的Au ~（9+）离子以5 × 1013 ions/cm ~ 2的注量辐照时，磁滞回线在室温下完全从原点向正场侧移动，当温度降低到5 K时，磁滞回线的符号反转。磁光克尔效应（MOKE）表明，在沉积态薄膜和辐照态薄膜中均存在明显的单轴磁各向异性。根据薄膜中的应力感生磁各向异性解释了这一结果。
2018-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Pentacene and Tetracene Molecules and Films on H/Si(111): Level Alignment from Hybrid Density Functional Theory
杂化有机-无机半导体界面的电子性质强烈依赖于有机/无机组分中电子载流子能级的排列。在目前的工作中，我们从第一性原理理论的两个典型的有机-无机半导体界面，单重态裂变材料并四苯和并五苯在H/Si（111），使用全电子杂化密度泛函理论解决这种能级排列。对于H/Si（111）上的孤立并四苯，发现了类I型异质结（Si上的最低能量电子和空穴态），对于孤立并五苯，分子和半导体价带边都是简并的。对于单层膜，我们展示了如何构建具有多达1，192个原子的超晶胞几何形状，从而最大限度地减少无机表面和有机单层膜之间的应变。基于这些模型，我们预测形成的II型异质结（Si上的电子态，空穴状的状态上的有机物种）的并苯，表明在有机和无机成分之间的界面处的电荷分离是有利的。本文讨论了从第一性原理中找到合适的低能界面几何结构的弱键合有机分子和无机衬底上的膜所需的步骤，这是任何计算水平对齐预测的必要先决条件。
2020-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo Simulation of Carrier Diffusion in Organic Thin Films with Morphological Inhomogeneity
采用蒙特卡罗模拟研究了有机薄膜中形貌不均匀性对载流子扩散的影响。在模拟中考虑了形态的不均匀性，将低能无序区域并入高能无序的主晶格中，从而降低了系统的整体高能无序。对于均匀的薄膜，载流子扩散被发现减少后，减少充满活力的障碍。与此相反，在不均匀的膜的情况下，载流子扩散增强后，减少整体充满活力的障碍，达到最佳值，超过该值，载流子扩散减少。通过我们的模拟，我们观察到，在不均匀的情况下，载流子扩散的行为是由于依赖于形态的载流子扩散，除了热和非热场辅助扩散机制。载流子扩散的这种形态依赖性是由于具有不同跳跃率的载流子分组的产生而产生的，这是在非均匀系统的较不无序区域中产生的载流子的缓慢弛豫效应之后。我们的模拟形态依赖的载流子扩散及其对基本扩散过程的影响提供了更深入的了解有机薄膜中的电荷输运机制。
2013-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Transient phases during fast crystallization of organic thin films from solution
采用微束掠入射X射线散射技术研究了空心笔原位沉积的2，7-二辛基[1]苯并噻吩并[3，2-b][1]苯并噻吩（C $_8$ -BTBT）有机半导体薄膜。当衬底温度高达$\approx$ 93 $^\circ$ C时，在晶化过程中观察到多个瞬态相. C $_8$的层状近晶液晶相最初形成并先于层间有序化，随后是温度为$>$ 60 $^\circ$ C的瞬态结晶相，并最终形成稳定相。基于这些结果，我们展示了一种方法，在高速加工过程中产生极大的晶粒尺寸和高载流子迁移率。对于高写入速度（25 mm/s），已经观察到高达3.0 cm $^2$ /V-s的迁移率。
2015-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Resolving ultrafast exciton migration in organic solids at the nanoscale
基于分子的光捕获的有效性依赖于光激发、激子到电荷转移位点的传输。然而，由于纳米级迁移长度与衍射极限之间的不匹配，测量激子迁移具有挑战性。在有机半导体中，常见的批量方法采用一系列终止于淬火衬底的薄膜，改变了迁移的空间能量景观。在这里，我们而是定义淬火边界全光学与子衍射分辨率，从而表征时空激子迁移在其原生纳米和皮秒尺度上，而不干扰形态。通过将受激发射耗尽显微镜转换为时间分辨的超快方法，我们测量了CN-PPV共轭聚合物膜中16 nm的迁移长度。结合这些实验与Monte Carlo激子跳跃模拟表明，CN-PPV膜中的迁移基本上是扩散的，因为固有的发色团能量紊乱是可比的发色团之间的不均匀加宽。该框架还说明了各种材料的一般趋势。我们的新方法的子衍射分辨率将使以前无法实现的局部材料结构的激子迁移的性质的相关性，不仅适用于光伏或显示器注定的有机半导体，但也解释光合作用中表现出的典型激子迁移。
2017-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of morphological inhomogeneity induced carrier diffusion on transient photocurrent pulse shape in organic thin films
采用蒙特卡罗模拟研究了有机薄膜中载流子扩散引起的薄膜形貌对瞬态光电流脉冲展宽的影响。假设电荷输运的高斯无序模型，通过改变系统的整体能量无序，对均匀和非均匀薄膜的飞行时间光电流脉冲形状进行了模拟。在均匀系统的情况下，发现光电流脉冲的尾部展宽参数（W）的值随着能量无序的减小而减小。观察到的行为解释通过使用载流子扩散系数的时间演变。在非均匀系统的情况下，在降低系统的整体能量无序时，W的值在开始降低之前最初达到最大值。这是由于在后一种情况下的形态依赖的载流子扩散。这项研究elespants的重要性的影响的膜形态引起的载流子扩散的实验测量的形状的飞行时间瞬态光电流脉冲，这是发现一般被忽略。
2013-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Tuning flux-pinning in epitaxial NdBa2Cu3O7-x films via engineered, hybrid nanoscale defect structures
制备了具有混合纳米级缺陷结构的外延NdBa 2Cu 3 O 7-x薄膜，该混合纳米级缺陷结构由在薄膜厚度的一半中沿c轴对齐并且在薄膜厚度的另一半中垂直于c轴对齐的BaZrO 3纳米点阵列组成。透射电子显微镜图像证实了纳米级缺陷结构的取向。的临界电流密度，Jc，在77 K，1 T的角度依赖性，表明显着降低角变化的Jc。这项研究很好地证明了如何钉扎特性可以通过调整薄膜内的纳米级缺陷结构进行调整。
2008-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electronic excitation spectrum of doped organic thin films investigated using electron energy-loss spectroscopy
用透射电子能量损失谱（EELS）研究了非掺杂、钾和钙掺杂菲型烃的电子激发光谱。在未掺杂的材料中，最低能量激发是具有相对高结合能的激子。这些激子也是相当本地化的，正如它们消失的色散所揭示的那样。掺杂后，新的低能量激发功能出现在调查中的材料的前间隙。在K $_3$ picene和K $_3$ chrysanthem中，它们的特征在于负色散，而在Ca $_3$ picene中，它们是无色散的。
2015-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic interfaces in an organic thin film
有机薄膜中相和畴之间的低维边界在电荷输运和复合中是重要的。在这里，在有机薄膜，吖啶-9-羧酸（ACA）在Ag（111）的界面边界的波动，已经实时可视化，并定量测量，使用扫描隧道显微镜。边界通过分子交换而波动，在室温下交换时间常数为10-30 ms，产生长度模式波动，对于小于~100 Hz的频率，该波动应产生特征f-1/2特征。虽然ACA具有高度各向异性的分子间相互作用，但它形成形状紧凑的岛，具有晶体学上不同的边界，具有基本相同的热力学和动力学性质。修改后的对称性的物理基础示出从显着不同的基板相互作用引起的连续分子在凝聚相交替取向。在格子气模型中描述这一附加的相互作用集合导致有效的多组分行为，如在Blume-Emery-Griffiths（BEG）模型中，并且可以直接再现实验观察到的各向同性行为。一般的多组分的描述允许域的形状和边界的波动，以调整从各向同性到高度各向异性的分子间相互作用和分子-衬底相互作用之间的平衡。关键词：有机薄膜，涨落，STM，分子相互作用，扩散动力学，相共存
2008-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneously Formed Orientation Polarization Thin Films for Engineering Organic-Organic Interfaces
Department of Biotechnology and Life Science, Faculty of engineering, Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学理工学生命理工学院生物技术与生命科学系）
本研究通过引入氟烷基基团开发高结构不对称性极性分子，实现高电偶极取向度，用于优化有机器件的界面性能。
2026-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ligand Directed Self-Assembly of Bulk Organic-Semiconductor/Quantum-Dot Blend Films Enables Near Quantitative Harvesting of Triplet Excitons
单重态裂变（SF）是一种发生在有机半导体中的激子倍增过程，它提供了一种突破单带隙光子学（PV）中Shockley-Queisser极限的方法。如果由SF产生的三重态激子可以转移到无机量子点（QD），在那里它们辐射重组，则实现基于SF的光子倍增，将单个高能光子转换为两个低能光子。这种SF光子倍增膜（SF-PMF）可以将最好的Si-PV的效率从26.7%提高到32.5%。但是，在由有机相的适当形态组成的这种膜内需要精确的纳米级形态，从而允许有效的SF，其中QD发射体在数十nm的长度尺度上良好地分散，以能够有效地收获三重态。然而，有机-QD共混物中的各个组分由于其尺寸、形状和表面能的不匹配而具有聚集和相分离的倾向，这一直是一个长期存在的问题。在这里，我们展示了一个量子点表面工程的方法，使用电子活性，高度可溶性的半导体配体相匹配的SF材料，这使我们能够直接的自组装过程产生溶液处理的薄膜，分散良好的量子点和最小的聚集，其特征在于通过X射线和中子散射和电子显微镜。稳态和时间分辨光谱表明，薄膜支持有效的SF（190%的产率）在有机相和定量的三重态能量转移通过有机量子点界面，导致95%的三重态激子被收获的量子点。我们的研究结果建立了SF-PMF作为一个非常有前途的架构，利用SF过程，以提高光伏效率，也提供了一个高度通用的方法，以克服在有机半导体与量子点共混的挑战。
2020-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale structural characterization of manganite thin films integrated to silicon correlated with their magnetic and electric properties
采用脉冲激光沉积法在缓冲Si（100）衬底上制备了不同厚度的高质量La 0. 66 Sr 0. 33 MnO 3（LSMO）薄膜，并对其进行了详细的纳米尺度结构表征。一个多层结构建立的Y0.13Zr0.87O2（YSZ）和CeO 2层被用作缓冲，以优化锰氧化物薄膜的生长。使用不同的实验技术分析了不同层的堆叠、它们的形态、组成和应变。原位表征的薄膜，进行反射高能电子衍射，揭示了它们的外延生长和光滑的表面。高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）图像显示组分晶格之间的尖锐界面，并结合能量色散X射线分析，使我们能够确定它们之间没有离子互扩散。HR-TEM图像的傅立叶快速变换用于解析层之间的外延关系，得到[100] LSMO（001）// [110] CeO 2（001）//[110] YSZ（001）//[110] Si（001）。发现LSMO薄膜在低温下具有铁磁性和金属性，而与其厚度无关。应变和缺陷的影响，只有在薄膜薄于15 nm，并提出证据的X射线衍射图案和相关的磁和电参数。
2020-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of exciton transport in crystalline thin-films of the organic semiconductor di-indeno-perylene using photoluminescence analyses
采用光致发光猝灭方法研究了典型有机半导体二茚并二萘嵌苯（DIP）中激子的输运，并采用一种包含干涉效应、猝灭剂穿透效应和非理想激子猝灭效应的先进激子扩散模型进行了解释. X-射线衍射揭示了约90 nm的激子扩散长度和DIP层的结构相干长度之间的相关性。在5 - 300 K范围内的温度依赖性研究表明，在80 K以上的非相干激子输运在10 - 20 meV的激子密度的厚度依赖性梯度相关的激活能。在80 K以下，可以通过低温下减少的声子相互作用观察到相干激子输运。这份手稿是一个预定稿。
2012-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Modulating Curie Temperature and Magnetic Anisotropy in Nanoscale Layered Cr_{2}Te_{3} Films: Implications for Room-Temperature Spintronics
纳米尺度的层状铁磁体已经表现出迷人的二维磁性，直到原子层，为研究基础物理和自旋电子学应用提供了一个特殊的自旋有序的操场。然而，用于生长具有设计的磁特性的膜的策略还没有很好地建立。在此，我们提出了一种通用的方法来控制居里温度（T_{C}）和磁各向异性的生长过程中的超导Cr_{2} Te_{3}薄膜。我们证明增加的TC从165 K到310 K同步磁各向异性切换从面外取向到面内的，分别通过控制Te源通量在薄膜生长过程中，导致不同的c-晶格参数，同时保持化学计量和薄膜的厚度。我们使用X射线磁性圆二色性分析，将这种磁各向异性的调制归因于轨道磁矩的切换。我们还推断，不同的c-晶格常数可能是负责磁各向异性的变化，理论计算支持。这些研究结果强调了潜在的可吸收的Cr_{2} Te_{3}薄膜作为候选开发室温自旋电子学应用和类似的生长策略可以适用于制造其他纳米级层状磁性化合物。
2021-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Robust ferroelectric properties of organic Croconic Acid films grown on spintronically relevant substrates
在有机铁电材料克酮酸中发现了稳定的室温铁电性，其极化值与无机铁电材料中发现的极化值相当，并且是有机铁电材料中最高的，这开辟了实现基于有机铁电体的无数纳米电子和自旋电子器件的可能性。这种可能性需要充分了解的铁电性能的克酮酸生长在表面上，通常采用在设备制造。虽然已经对相对较大的克酮酸晶体进行了一些宏观研究，但对薄膜的研究仅处于早期阶段。我们在自旋电子器件中常用的金属电极金和钴表面上生长了克酮酸薄膜，并在室温下用非原位压电力显微镜研究了薄膜的铁电响应。我们发现，在克酮酸领域的极化反转是敏感的基板表面。使用相同的实验协议，我们观察到一个单一的，主要是在平面内的电域的钴基板的强大的极化反转，而极化反转是很难观察到的金基板。我们将这种差异归因于底物对克酮酸分子网络的影响。我们的研究表明，为了实现器件，必须注意克酮酸将沉积在其上的基底。在钴表面上的偏振转换是稳健的这一事实可以用于制造利用钴-克酮酸界面的多功能器件。
2020-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Directional strong coupling at the nanoscale between hyperbolic polaritons and organic molecules
本研究在纳米尺度观测到双曲声子极化激元与并五苯分子的方向性振动强耦合，其耦合强度可随传播方向调制，并存在薄层最佳条件，为方向性传感和化学性质控制提供新途径。
2025-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale polarization manipulation and imaging in ferroelectric Langmuir-Blodgett polymer films
由于人们对凝聚态系统中自发有序的基本性质的浓厚兴趣，以及铁电薄膜在机电换能器、红外成像传感器和非易失性随机存取存储器等方面的许多实际应用，纳米尺度下的铁电性行为是日益增长的研究活动的焦点。铁电性，与其同名的铁磁性类似，是一些晶体系统在没有外部电场的情况下保持永久但可逆的电极化的性质。在纳米尺度下的压电响应的成像和动力学可能是探测极化的最直接的手段，如已经在许多薄膜和纳米结构中证明的。在这里，我们报告使用piezoresponse力显微镜（PFM）和开关光谱PFM（SSPFM）图像的铁电性能，畴结构，和极化开关的铁电Langmuir-Blodgett膜的聚（偏氟乙烯-三氟乙烯）（P（VDF-TrFE））共聚物。P（VDF-TrFE）薄膜的PFM成像显示铁电畴尺寸在25-50 nm的量级，并且成像分辨率低于5 nm。地形和PFM图像的特征尺寸是可比的，并且均匀偏振区域的边界与地形特征一致。任意偏振模式可以重复写入和擦除，写入分辨率受晶粒尺寸的限制。来自各个畴的磁滞回线显示出明显的矫顽电压，但在+/-10 V振幅下没有很好地饱和。
2006-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale polarization switching mechanisms in multiferroic BiFeO$_3$ thin films
利用压电响应力显微镜研究了具有本征“条状”和"气泡状“多畴结构的BiFeO $_3$多铁性薄膜的铁电开关。使用由扫描探针显微镜尖端施加的局部电场，我们观察到反转的平面外和平面内的偏振分量，与最终的域状态取决于尖端扫描方向。在"气泡状“样品中，实现了偏振的完全控制，面内偏振变化通过面外偏振反转来调节和稳定。在"条状“样品中，本征畴结构影响极化转换，并且在没有面外变化的情况下可能发生面内反转。观察到的开关行为可以很好地与尖端施加的高度不均匀电场的径向和垂直分量相关。
2009-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Strain-gradient-induced switching of nanoscale domains in free-standing ultrathin films
我们报告的第一原理原子模拟的影响，局部应变梯度的纳米级域形态的独立PbTiO $_3$薄膜。首先，回顾了原子水平上自由薄膜的铁电性质。对于探索的厚度（10至23个晶胞），我们发现磁通闭合域结构的形态是厚度依赖。观察到20个晶胞的临界值：较薄的膜显示具有90个$^\circ$结构域环的结构，而较厚的膜另外形成180个$^\circ$结构域壁，产生Landau-Lifshitz型结构。当在顶面处施加局部和压缩应变梯度时，梯度能够切换向下畴的极化，但不能切换到相反的极化。因此，作为应变梯度强度的函数的畴图案的演变取决于膜厚度。我们的模拟结果表明，在较薄的薄膜，第一个90 $^\circ$域环迁移向应变梯度区，然后在该区域的极化逐渐切换。相反，在较厚的膜中，应变梯度区域中的切换是渐进的，不涉及畴壁运动，这归因于较不移动的180 $^\circ$畴壁。铁电开关的理解的基础上的知识的本地原子属性，结果证实，机械挠曲电提供了一种手段来控制铁电系统中的纳米畴图案。
2014-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Giant reversible nanoscale piezoresistance at room temperature in Sr2IrO4 thin films
层状铱酸盐由于其异常强的自旋-轨道耦合而成为人们密切关注的对象，这在一种原本是金属的材料中打开了一个狭窄的缺口。这种绝缘状态对外部扰动非常敏感。在这里，我们表明，在纳米级的垂直压缩，提供使用一个标准的扫描探针显微镜的尖端，是能够诱导五个数量级的变化，在室温下的电阻率Sr 2 IrO 4。电子结构对各向异性变形的极端敏感性开辟了对这种材料的新的兴趣角度，并且巨大且完全可逆的垂直压阻使铱酸盐成为室温压电器件的有前途的材料。
2015-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Damping of Confined Modes in a Ferromagnetic Thin Insulating Film: Angular Momentum Transfer Across a Nanoscale Field-defined Interface
我们观察到一个依赖的阻尼旋进铁磁磁化模式的大小上的限制模式。微米尺度的模式内创建一个扩展的，未图案化的YIG薄膜的装置的强烈的局部偶极场的微磁尖。我们发现，阻尼的限制模式的规模一样的模式的表面与体积比，表示界面阻尼效应（类似于自旋泵）由于角动量的转移从限制模式的铁磁材料在周围的膜的自旋阱。虽然出乎意料的绝缘系统，测得的层内自旋混合电导$g_{\uparrow \downarrow} = 5.3 \times 10^{19} {\rm m}^{-2}$证明有效的层内角动量转移。
2014-08-07 cond-mat.mtrl-sci
What can the activation energy tell about the energetics at grain boundaries in polycrystalline organic films?
该研究结合实验与动力学蒙特卡洛模拟发现，活化能随晶界数量增加而升高，但无法反映晶界处的微观能量景观，仅能作为薄膜的一般质量指标。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Textured organic ferroelectric films from physical vapor deposition and amorphous-to-crystalline transition
铁电性是微观电偶极子的集体行为，晶化是铁电性产生的关键。另一方面，不受控制的晶化导致不均匀的形貌和随机的晶体取向，这削弱了铁电薄膜的应用潜力。在这项工作中，我们介绍了一种薄膜的制造方法，低温物理气相沉积，然后抑制结晶，与电性能实时监测原位测量。采用该方法制备了2-甲基苯并咪唑（MBI）薄膜，其分子晶体是质子转移型双轴铁电体，并且倾向于生长成刺猬状球晶形貌。原位测量证实，结晶，对应于一个明确的过渡的物理性质，主要发生在沉积后变暖。这使得微米厚的膜在盘状形态与一个偏振轴沿面外方向对齐的制造，而测得的自发极化和矫顽场是可比的单晶值。这些结果标志着薄膜生长的一个重要进展，预计将广泛受益于分子材料薄膜的功能特性取决于结晶，以实现所需的形态和结晶度的制造。
2021-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Ionization potentials of crystalline organic thin films: Position dependence due to molecular shape and charge redistribution
在有机薄膜中，除了电子极化或电荷重新分布外，中性共轭分子的形状还产生与位置相关的电离势和电子亲合势。自洽I（n）和A（n）的计算在每层n的10层膜的原型有机物在金属上。讨论了I（n）在蒽、C_（60）和PTCDA表面的深度依赖性。形状的贡献可以是相当大的，高达0.5 eV，主要来自电荷四极相互作用。
2010-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electrostatic design of polar metal-organic framework thin films
近年来，金属有机框架（MOFs）的光学和电子性质越来越成为科学界关注的焦点。在这里，我们讨论了一种策略，方便地调整这些属性，通过静电设计。更具体地说，基于量子力学模拟，我们提出了一种用于在利用集体静电效应的MOF薄膜内产生静电势梯度的方法。在极性顶端连接体具有合适取向的情况下，所得到的非中心对称堆积导致前沿电子态的能量阶梯，这让人想起pin光电二极管中的情况。静电势的这种1-D梯度导致全局能隙的闭合，并且还通过等于原始带隙的大小的能量移动芯能级能量。这种组件的实现可以基于所谓的柱撑层MOF，其采用逐层生长技术在固体基底上以定向方式生长。在这种情况下，模拟提供了关于极性顶端接头分子的设计的指导方针，该极性顶端接头分子将允许实现具有指向相同方向的（绝大多数）分子偶极矩的MOF薄膜。
2020-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Reduced graphene oxide thin films as ultrabarriers for organic electronics
基于有机材料的电子器件即使在正常大气条件下也易于降解，用密封屏障封装电子器件对于延长其寿命至关重要。一个挑战是开发不可渗透的、柔性的并且优选透明的“超屏障”。另一个重要的要求是它们必须与有机电子制造方案兼容（即必须是溶液可加工的，在室温下沉积并且是化学惰性的）。在这里，我们报告了由还原氧化石墨烯（rGO）的均匀和连续的薄（~10 nm）膜封装的聚（3-己基噻吩）（P3 HT）膜的寿命增加了1,300小时。这种对氧气和水蒸气扩散的保护水平明显优于传统的聚合物屏障，如CytopTM，尽管厚度为400 nm，但仅在350小时后就会降解。使用原子力显微镜、X射线光电子能谱学和高分辨率透射电子显微镜的分析表明，rGO的优异氧气/湿气阻隔性能是由于紧密的层间距离填充和在不可渗透的片材内不存在针孔。这些材料特性可以与500小时的增强滞后时间相关联。我们的研究结果提供了新的见解，为广泛的封装应用的高性能和解决方案可加工的透明的“ultrabarriers”的设计。
2013-10-15 cond-mat.mtrl-sci
PhD thesis - 'Electronic Processes at the Interface of Organic Semiconductors'
本论文主要研究了基于有机半导体光敏层的异质结构的光学和光伏特性。本文主要研究了甲基取代的苝颜料、六硫代并五苯和SnCl_2酞菁有机薄膜结构的最佳制备条件。这些结构为制备光敏异质结提供了很好的前景，并可用于研制高效的太阳能光电转换器。研究了热沉积过程中退火和衬底温度对甲基取代的苝颜料、六硫并五苯和SnCl 2酞菁薄膜的形貌、表面结构、光学和光伏性能的影响。所考虑的薄膜的表面和体积参数确定从这里获得的结果。研究了在不同温度衬底上制备的有机异质结的光伏和光学性质。异质结的数据分别用Anderson模型和Van Opdorp模型进行了分析。该分析表明，基于甲基取代的二萘嵌苯颜料的有机异方型异质结构和基于并五苯的同种型异质结构可以通过针对无机半导体异质结提出和开发的模型来描述。确定了制备有机光敏异质结的最佳条件，该异质结在可见光和近红外范围内吸收大部分太阳辐射，并在异质结界面上有效地产生和分离载流子。在最佳条件下制备的各向异性和同种型异质结是发展有机光转换器，包括有机太阳能电池的前景元素。
2017-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of Confined Light with Optically Structured Thin Film Organic Semiconductor Devices
卡尔·H. Drexhage解释了光与物质的经典相互作用以及发射体衰变率的改变。1在这里，我们试图在稍微不同的配置中模拟这些实验，并测量了薄膜半导体从弱耦合到强耦合的电子迁移率。二萘嵌苯二酰亚胺（有机半导体染料）分子沉积在MOSFET器件上。硅/二氧化硅层与染料分子之间的折射率失配形成干涉图案。通过改变有机半导体的厚度来调谐干涉线的频率。有趣的是，我们观察到一旦系统在λ腔中缓慢进入强耦合条件，有源层的电子迁移率增加。而λ/2腔的共振调谐对电子输运没有影响，说明系统仍处于弱耦合区。这些结果进一步相关的光学测量和传输矩阵模拟。由于腔模的高耗散或低品质因数，电子迁移率的增加不大。然而，这里提出的无镜配置可能提供一种更简单的方法来研究极化激元态的性质。
2023-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the impact of organic cation passivation on structural and optoelectronic properties of two-dimensional perovskites thin films
本文通过DFT计算系统研究17种有机阳离子对二维钙钛矿薄膜的钝化效应，揭示其酸碱作用与氢键机制，并筛选出FPEA、PEA和BtA三种最具应用潜力的阳离子。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Spintronics Detection of Interfacial Magnetic Switching in a Paramagnetic Tris(8-hydroxyquinoline)iron(III) Thin Film
有机半导体在自旋输运器件中的重要性日益增加，这是由于通过化学合成的多功能性来调节和控制其性质。有机材料被用作有机自旋阀（OSV）中两个铁磁体（FM）电极之间的中间层，以及在分子水平上对金属-有机络合物进行磁自旋操纵。在后者中，具体地说，在顺磁性分子的衬底诱导的磁开关已被广泛诱发，但通过精细的表面光谱学研究。在这里，我们提出了大量的磁性开关在纳米级的顺磁性分子，三（8-羟基喹啉）铁（III）（Feq 3）沉积在FM基板上的薄膜的证据，使用在OSV结构中的电自旋注入的磁阻响应，和由最先进的脉冲微波自旋泵浦引起的反自旋霍尔效应。我们表明，在分子水平上的界面自旋控制可能会导致一个宏观的有机自旋输运器件，从而，弥合有机自旋电子学和分子自旋电子学之间的差距。
2016-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Interface-Controlled Ferroelectricity at the Nanoscale
最近的实验结果表明，在薄膜中，铁电性持续到几个晶胞的膜厚度。这一发现为基于超薄铁电体的新型电子器件开辟了一条道路，但也提出了有关控制铁电性的因素和纳米级铁电状态的性质的问题。在这里，我们报告的第一性原理研究KNbO 3铁电薄膜放置在两个金属电极，无论是SrRuO 3或Pt。我们发现，铁电-金属界面的键合对原子的位移施加了严格的约束，破坏了铁电薄膜中的体四极软模。然而，这并不消除局部极化。如果界面键合足够强，则基态表示由两个界面处的本征相反取向的偶极矩驱动的铁电双畴结构。虽然KNbO 3膜的净极化的临界厚度是有限的-对于Pt约为1 nm，对于SrRuO 3电极约为1.8 nm-局部极化持续到单位电池的厚度。
2005-10-21 cond-mat.mtrl-sci
