Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy study of charge inhomogeneities in bilayer Graphene
本文报道了在SiO $_2$ /Si表面通过机械剥离制备的双层石墨烯的室温扫描隧道显微镜和光谱研究，并使用机械掩模与金焊盘电接触。体电导率显示来自不同电子密度的区域的贡献，表明显著的电荷不均匀性。大尺度形貌图像显示波纹状结构，粗糙度为$\sim$ 1 nm，而小尺度原子分辨率图像显示石墨状三角晶格。局部dI/dV-V隧道谱具有不对称的V形，最小值位置显示出显着的空间变化，表明10 $^{11}$ cm-2量级的电子密度不均匀。在一个固定的位置处的光谱的最小值也与栅极电压的斜率一致的场致载流子密度线性移动。
2010-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface-directed spinodal decomposition in the pseudobinary alloy (HfO_2)_x(SiO_2)_{1-x}
采用原子层沉积法在350 ℃下在硅衬底上生长了厚度为4-20 nm的铪硅酸盐薄膜（HfO_2）_{0.25}（SiO_2）_{0.75}。角分辨X射线光电子能谱学（ARXPS）和中能离子散射（MEIS）。HRTEM图像显示在薄膜薄于8 nm的层状结构。的ARXPS数据还揭示了整个膜深度的Hf的非均匀分布。MEIS观察到SiO_2在较长时间退火后向膜表面扩散。这些结果为赝二元（HfO_2）_x（SiO_2）_{1-x}合金系统的表面定向旋节分解提供了证据。
2010-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Surface roughness analysis of the hydrophilic SiO_2/TiO_2 nano bi-layers by Level crossing approach
利用原子力显微镜（AFM）和基于水平交叉分析的随机方法研究了刻蚀时间对SiO_2/TiO_2/Glass纳米双层膜亲水表面统计特性的影响。采用26%的氢氧化钾（KOH）溶液对亲水性SiO_2/TiO_2纳米双层体系进行了粗糙化处理。通过测量平均表观接触角来评估亲水性的程度，并确定最佳条件为10 min蚀刻时间。基于AF图像的水平交叉分析提供了对表面形貌微观细节的更深入了解。对于不同的刻蚀时间，访问正斜率高度的平均频率在接近平均值的高度上服从高斯分布，在远离平均值的高度上服从幂律分布。最后，应用正斜率的广义总交叉数，发现表面的高高度和深谷对SiO_2/TiO_2/Glass纳米双层体系的亲水性都是非常有效的。
2013-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Preferential antiferromagnetic coupling of vacancies in graphene on SiO_2: Electron spin resonance and scanning tunneling spectroscopy
采用化学气相沉积法生长单层石墨烯并将其转移到SiO_2上，通过Ar^+离子轰击在50 eV的动能下引入空位。在扫描隧道显微镜（STM）中可见的缺陷密度大大低于离子注量，这意味着大多数缺陷是单空位。空位的特征在于通过石墨烯和HOPG上的扫描隧道光谱（STS）表现出接近费米能级的峰。在空气暴露长达180分钟后，峰值持续存在，尽管变得更宽。在空气暴露少于60分钟后，在9.6GHz下进行电子自旋共振（ESR）。对于10个/nm^2的离子流，我们发现信号对应的g因子为2.001-2.003，自旋密度为1-2个/nm^2。ESR信号由等权重的高斯和洛伦兹的混合物组成，表现出低至0.17 mT的宽度，然而，这取决于样品制备的细节。g因子各向异性约为0.02%。随温度变化的测量揭示了反铁磁关联，居里-外斯温度为-10 K。尽管石墨烯的电导率被离子轰击显著降低，但自旋共振诱导的电导率变化低于10^{-5}。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kelvin Probe Microscopy and Electronic Transport Measurements in Reduced Graphene Oxide Chemical Sensors
还原氧化石墨烯（RGO）是一种电子杂化材料，显示出显着的化学传感性能。在这里，我们提出了一个定量分析的RGO为基础的化学传感器的化学门控效应。通过沉积在SiO2/Si衬底上的金电极之间的RGO片晶的介电泳组装，在场效应晶体管几何形状中图案化气体感测装置。我们表明，这些传感器显示高度选择性和可逆的响应测量的分析物，以及快速的响应和恢复时间（几十秒）。我们使用组合的电子传输/开尔文探针显微镜测量，以量化的电荷转移到RGO由于化学掺杂时，该设备暴露于电子受体（丙酮）和电子供体（氨）分析物的量。我们证明，这种方法使我们能够获得高分辨率的地图的表面电位和局部电荷分布之前和之后的化学掺杂，以确定当地的栅极敏感区域的RGO表面上，并直接提取RGO和金属电极之间的接触电阻。所提出的方法是通用的，这表明这些结果对构建石墨烯和其他基于纳米材料的化学传感器具有重要意义。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uniform Graphene on Cu and Au Substrates
本文报道了用低压化学气相沉积技术在铜和金衬底上制备单层和双层石墨烯薄膜。通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜和拉曼光谱技术对薄膜进行了表征。沉积在Cu上的大横向面积石墨烯可以容易地转移到Si SiO2上。在Au衬底的情况下，吸附和扩散沉淀导致石墨烯的生长。
2021-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Frustration on a Kagomé Lattice in R$\_{3}$Ga$\_{5}$SiO$\_{14}$ Langasites with R = Nd, Pr
在R $\_{3}$ Ga $\_{5}$ SiO $\_{14}$化合物中，稀土阳离子的网络R形成拓扑上等效于kagomé晶格的角共享三角形的良好分离的平面。制备了R = Nd和Pr的粉末样品和单晶，并在1.6 ~ 400 K温度范围内，在磁场高达10 T的磁场下进行了静磁测量。在只有晶体电场的四极项占上风的高温下的磁化率的分析表明，Nd和Pr的磁矩可以被建模为共面的椭圆形旋转器垂直于反铁磁相互作用的晶体结构的三重轴。尽管如此，可以归因于几何挫折的无序相持续到最低温度，该最低温度比交换相互作用的能量标度小约25倍。
2006-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Probing lattice vibration at surface and interface of SiO$_2$/Si with nanometer resolution
单色像差校正电子显微术的最新进展使得以高能量分辨率和高空间分辨率探测晶格振动成为可能。在这里，我们使用亚10 meV的电子能量损失谱研究在Si衬底上的非晶SiO $_2$（a-SiO $_2$）薄膜的表面和界面的局部振动特性。我们发现，每个光学模式分裂成三个子模式，即，表面模式、体模式和界面模式，可以从不同的位置测量。纯表面模式可以在表面附近的真空中测量，并且纯界面模式预计将在界面位置或在Si中获得，而在SiO $_2$内部，测量的信号是体模、表面模和界面模的混合物。体模的振动能量最大，表面模的振动能量最小。表面模式的能量是厚度依赖性的，表现出蓝移的z-厚度（平行于快电子束）的$_2$膜的增加，而体和界面模式具有恒定的振动能量。体模的强度随厚度的增加而线性增加，在表面和界面附近（几纳米内）急剧下降到零。表面模在真空中遵循贝塞尔函数缓慢衰减。所观察到的空间相关的振动行为的机制进行了讨论，并定量地比较介电响应理论分析。我们的纳米尺度振动特性测量提供了有关表面和界面键合条件的有用信息，因此可以帮助通过表面和界面处理设计更好的硅基电子器件
2018-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Influence of tip materials on the friction force microscopy of epitaxial graphene on SiC(0001): comparison of diamond and silicon tips in experiments and atomistic simulations
本研究结合FFM实验与原子模拟，比较金刚石和硅针尖作用于SiC(0001)外延石墨烯的摩擦转变，揭示针尖材料、压力、温度和速度对界面成键及剪切应力的影响。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A unified moment tensor potential for silicon, oxygen, and silica
本文基于矩张量势框架开发了统一机器学习原子间势，克服了不使用ab initio方法同时描述Si和SiO$_2$原子相互作用的挑战，能以接近DFT的保真度描述Si、O和SiO$_2$系统的静态与动态特征。
2024-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
On the origin of the premature breakdown of thermal oxide on 3C-SiC probed by electrical scanning probe microscopy
利用导电原子力显微镜（C-AFM）和扫描电容显微镜（SCM）研究了生长在立方碳化硅（3C-SiC）上的热氧化物（SiO2）的介电击穿（BD），并与宏观金属氧化物半导体（MOS）电容器的电学行为进行了比较。空间分辨统计的氧化物BD事件的C-AFM显示，外在的过早BD是相关的存在下特有的扩展缺陷，反相边界（APBs），在3C-SiC层。SCM分析表明，在堆垛层错（SF）的3C-SiC，这可以解释为在导带中的态密度的局部增强的载流子密度较大。另一方面，少数载流子浓度的局部增加推导出APBs，表明它们的行为作为导电缺陷也有可能捕获正电荷。用正电荷缺陷对应的局部电场增强解释了上述结果。
2020-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Alloying 2D VSe2 with Pt: from a charge density wave state to a disordered insulator
利用扫描隧道显微镜和光谱分析了在石墨烯衬底上用分子束外延生长的1 T-Pt 1-xSe 2合金单层的原子和电子结构。我们已经集中在组成范围（0.1<x<0.35），其中铁磁行为最近已被证明。对于低Pt浓度，（x=0.07和x=0.21），小域（直径几纳米）表现出的电荷密度波（CDW）状态的原始VSe 2单层的特征超结构保持可见的样品表面的大部分。因此，合金化保留了CDW相的短程有序，尽管它破坏了其长程序。对于较高的Pt浓度（x=0.35）的无序合金的形式。它在费米能级上呈现出一个充分发展的能隙（宽度为几十meV），因此是一种无序的绝缘体。这个间隙在纳米尺度上表现出强烈的变化，反映了组成的局部波动。对于该组成范围，TMD层与石墨烯衬底的出乎意料的大的相互作用开始。
2022-07-11 cond-mat.mtrl-sci
High Electric Field Carrier Transport and Power Dissipation in Multilayer Black Phosphorus Field Effect Transistor with Dielectric Engineering
本研究探讨多层黑磷场效电晶体之高电场输运特性，并借由介电工程之方法，探讨自加热与热扩散效应。有趣的是，我们发现SiO2衬底上的多层BP器件在5.58 MV/m的电场下表现出3.3 × 10 E10 A/m2的最大电流密度，比多层MoS 2高几倍。我们的击穿测温分析表明，自加热沿BP介电界面受阻，导致在通道内的热平台，并最终焦耳击穿。使用大小相关的电热输运模型，我们提取了1-10 MW/m2 K的BP介电界面的界面热导。通过使用hBN代替热阻SiO2（约1.4 W/m K）作为BP的介电材料，我们观察到击穿功率密度增加了3倍，并且具有相对较高的电场耐久性以及有效和均匀的热扩散，因为hBN与BP具有优异的结构和热相容性。我们进一步证实了我们的结果的基础上，显微拉曼光谱和原子力显微镜，并观察到，BP器件上的hBN表现出中心定位的热点与击穿温度为600 K，而在SiO2上的BP器件表现出热点附近的电极在520 K。
2016-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Surface zeta potential and diamond growth on gallium oxide single crystal
本文提出了在$β$ -Ga $_2$ O $_3$上生长金刚石的方法.测量$β$ $_2$底物的$ζ$ -电位，发现它是负的，等电点为pH $\sim$ 4.6.用单分散金刚石溶液接种衬底以用于金刚石的生长。当暴露于金刚石生长等离子体时，接种的衬底被蚀刻，并且在表面上可以看到镓球。为了克服该问题，使用原子层沉积来沉积$\sim$ 100 nm的SiO $_2$和Al $_2$ O $_3$。纳米金刚石籽晶SiO $_2$层有效地保护了$β$ $_2$ O $_3$衬底，并且可以生长薄金刚石层.相反，Al $_2$ O $_3$层在暴露于金刚石生长等离子体时被损坏。薄的金刚石层，其特征在于与扫描电子显微镜和拉曼光谱。Raman光谱显示金刚石层处于1.3 - 2.8GPa的压应力下。
2021-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spatially and Temporally Resolved Mapping of Contact Electrification on Stand-Alone Ultrathin Glass Materials via Kelvin Probe Force Microscopy
University at Buffalo, The State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）；The University of Chicago（芝加哥大学）；Corning Incorporated（康宁公司）
本研究利用开尔文探针力显微镜解析超薄玻璃材料的接触电化现象，揭示其表面电荷行为及放电特性，并提出自电容模型估算电荷密度。
2026-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
