The energetically driven Ehrlich-Schwoebel (ES) barrier had been generally accepted as the primary cause of the growth instability in the form of quasi-regular mound-like structures observed on the surface of thin film grown via molecular beam epitaxy (MBE) technique. Recently the second mechanism of mound formation was proposed in terms of a topologically induced flux of particles originating from the line tension of the step edges which form the contour lines around a mound. Through large-scale simulations of MBE growth on a variety of crystalline lattice planes using limited mobility, solid-on-solid models introduced by Wolf-Villain and Das Sarma-Tamborenea in 2+1 dimensions, we propose yet another type of topological uphill particle current which is unique to some lattice, and has hitherto been overlooked in the literature. Without ES barrier, our simulations produce spectacular mounds very similar, in some cases, to what have been observed in many recent MBE experiments. On a lattice where these currents cease to exist, the surface appears to be scale-invariant, statistically rough as predicted by the conventional continuum growth equation.
Correlating Raman Spectral Signatures with Carrier Mobility in Epitaxial Graphene: A Guide to Achieving High Mobility on the Wafer Scale
我们报告了碳化硅（SiC）上生长的外延石墨烯（EG）的载流子迁移率和拉曼形貌之间的直接相关性。我们发现，在SiC [SiC（0001）]的Si面上的材料的霍尔迁移率不仅高度依赖于厚度均匀性，而且单层应变均匀性。只有当厚度和应变在器件有效面积的很大一部分（> 40%）上均匀时，迁移率才超过1000 cm 2/V-s。此外，我们在SiC [SiC（000-1）]的C面上实现了高迁移率外延石墨烯（室温下为18，100 cm 2/V-s），并表明载流子迁移率强烈依赖于石墨烯层堆叠。这些发现提供了一种快速估计载流子迁移率的方法，并为在外延石墨烯中实现非常高的迁移率提供了指导。我们的研究结果表明，超高迁移率（> 50，000 cm 2/V-s）是通过均匀的旋转故障外延石墨烯的受控形成来实现的。
High-temperature-grown buffer layer boosts electron mobility in epitaxial La-doped BaSnO$_3$/SrZrO$_3$ heterostructures
通过在薄膜和衬底之间插入SrZrO $_3$缓冲层，我们证明了La：BaSnO $_3$薄膜中的穿透位错密度的显著降低以及电子迁移率的相关改善。室温迁移率为140厘米$^2$ V $^{-1}\text{s}^{-1}$实现25纳米厚的膜，没有任何后生长处理。用脉冲激光沉积法在（110）TbScO $_3$衬底上制备的缓冲膜中，穿透位错密度仅为$4.9\times 10^{9}$ cm $^{-2}$。
Thickness and growth-condition dependence of \emph{in-situ} mobility and carrier density of epitaxial thin-film Bi$_2$Se$_3$
通过分子束外延生长了硒化铋铋（Bi $_2$ Se $_3$），同时直接测量了载流子密度和迁移率作为膜厚度的函数的\emph{in situ}。载流子密度显示在膜传导开始时的高界面n掺杂（1.5 × 10 $^{13}$ cm $^{-2}$），以及$\sim$的体掺杂剂密度5 × 10 $^{18}$ cm $^{-3}$，大致独立于生长温度分布。迁移率更强烈地依赖于生长温度，并与量化的样品的结晶质量的\emph{ex-situ} AFM测量。这些结果表明，通过广泛采用的参数制备的Bi $_2$ Se $_3$在暴露于大气之前是\emph{n}掺杂的，掺杂主要是界面起源的，并且掺杂剂不是本Bi $_2$ Se $_3$膜中的限制性无序。
The epitaxial-graphene/graphene-oxide junction, an essential step towards epitaxial graphene electronics
已经沉积氧化石墨烯（GO）薄片以桥接两个外延石墨烯电极之间的间隙以产生全石墨烯装置。电学测量表明，由于GO中的带隙，在石墨烯/氧化石墨烯结处存在肖特基势垒（SB）。发现势垒高度约为0.7 eV，并且在180 $^\circ$ C退火后降低，这意味着可以通过改变氧化程度来调节间隙。发现GO迁移率的下限为850 cm $^2$ /Vs，与硅相当。已经实现了图案化外延石墨烯的{ \it In situ}局部氧化。
Majority-Carrier Mobilities in Undoped and \textit{n}-type Doped ZnO Epitaxial Layers
采用激光分子束外延技术制备了透明导电的ZnO：Ga薄膜。它们的电子性质进行了研究的温度相关的霍尔效应技术。300-K载流子浓度和迁移率分别为约$n_s \sim 10^{16}$ cm $^{-3}$和440 cm $^{2}$ /Vs。在实验的“迁移率对浓度”曲线中，观察到不寻常的现象，即，在$n_s \sim 5\times$ 10 $^{18}$ cm $^{-3}$下的迁移率显著小于在高于$\sim 10^{20}$ cm $^{-3}$的较高密度下的迁移率。几种类型的散射中心，包括电离施主和氧陷阱被认为是占所观察到的霍尔迁移率对载流子浓度的依赖性。的散射机制解释在晶粒间的势垒和带电杂质。理论计算结果与实验数据进行了比较。
Point defects in epitaxial silicene on Ag(111) surface
硅烯是石墨烯的对应物，由于其奇异的电子性质和与成熟的硅基半导体技术的良好兼容性，获得了快速发展。然而，其约100 cm 2 V-1 s-1的低室温迁移率抑制了器件应用，例如场效应晶体管。一般来说，缺陷和晶界将作为散射中心，从而降低载流子迁移率。本文采用第一性原理计算结合扫描隧道显微镜（STM）的实验观测，系统地研究了Ag（111）表面外延硅烯中各种点缺陷的形貌。用扫描隧道显微镜（STM）对Ag（111）表面外延硅烯中的各种缺陷进行了表征。特别是，在Ag（111）支持的硅烯片的点缺陷的形成能显示出一个有趣的依赖于超结构，这反过来，可能有影响的缺陷密度控制在合成硅烯。通过对不同硅烯超结构中各种点缺陷浓度的估算，揭示了v13*v13硅烯在实验中出现缺陷的奥秘，并认为4*4硅烯片是未来器件应用的最佳结构。
Growth of High-Mobility Bi2Te2Se Nanoplatelets on hBN Sheets by van der Waals Epitaxy
拓扑绝缘体的表面状态的电检测受到体传导的干扰的强烈阻碍，体传导的干扰通常是由于与晶格缺陷的形成相关联的显著掺杂而产生的。作为示例的拓扑绝缘体Bi 2 Te 2Se，我们表明，通过范德华外延生长薄hBN衬底上的这种纳米片的结构质量可以得到大幅改善。hBN上的纳米片的表面态载流子迁移率与常规Si/SiOx衬底上的片相比增加了约3倍，这使得能够观察到良好发展的Shubnikov-de Haas振荡。此外，我们证明的可能性，以有效地调整费米能级的位置在薄膜中的帮助下的背栅。
Orientation-dependent electric transport and band filling in hole co-doped epitaxial diamond films
金刚石是一种宽带隙的绝缘体，在碳中掺杂硼后，金刚石成为一种低温超导体。然而，有限的硼溶解度和显着的晶格无序引入硼掺杂阻止实现理论预测的高温超导性。在这里，我们提出了一种替代的共掺杂的方法，基于离子门控和硼取代的组合，在氢化薄膜外延生长（111）和（110）取向的单晶。依赖于栅极的电输运测量表明，硼掺杂的效果强烈依赖于晶体取向。在（111）表面中，它强烈地抑制电荷载流子迁移率并适度地增加栅极诱导掺杂，而在（110）表面中，它强烈地增加栅极诱导掺杂并适度地降低迁移率。在这两种情况下，最大总载流子密度保持在$2{\cdot}10^{14}\,$ cm $^{-2}$以下，比高温超导性理论上所需的值低三倍。密度泛函理论计算表明，这种强烈的取向依赖效应是由于在两个表面的态密度的比能量依赖。我们的研究结果允许确定在两个表面的空穴散射寿命的带填充和掺杂的依赖性，示出了在（110）表面和在（111）表面的凹进的绝缘体-金属过渡的受抑绝缘体-金属过渡的发生。
Shape relaxation of epitaxial mesa for finite-size strain-engineering
硅锗（Si $_{1-x}$ Ge $_x$）层通常用作MOSFET器件的栅极中的应力源。预期它们在漂移区和沟道区中引入有益的应力以增强电子迁移率。当减小栅极横向尺寸时，主要问题之一是应力松弛，其导致电子迁移率的显著降低。我们报告了一个新的形态演变的应变外延硅锗纳米层上的硅栅极（台面）驱动的应变不均匀性，由于有限尺寸效应。与应变膜的自诱导不稳定性不同，这种演变是由于自由边界的弹性不均匀性引起的。我们分析的热力学表面扩散框架内的弹性和毛细作用，前者被解决在两个维度感谢艾里形式主义的增长动力学。由此产生的动力学方程求解与分解的本征模式，并揭示了不同的发展，这取决于台面的几何参数。质量转移发生在松弛区域，并在纳米层自由表面处产生珠状，其具有作为时间和几何形状的函数的W或V形状。然后，结构的比例以及其规模控制了演变。
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。
Effect of in-situ electric field assisted growth on anti-phase boundaries in epitaxial Fe3O4 thin films on MgO
反相边界（APB）通常作为所有尖晶石铁氧体薄膜中的初始生长条件的结果而形成。反尖晶石Fe 3 O 4外延膜中APBs的存在改变了它们的电子和磁性，由于强反铁磁（AF）的相互作用跨越这些边界。研究了原位电场辅助生长对异质外延Fe_3 O_4（100）/MgO（100）薄膜中APBs迁移的影响。电场辅助生长被发现，以减少跨APBs的AF相互作用，并作为结果APBs自由薄膜样的性能，这已被探测的电子，磁性和结构表征。与成核和/或生长的早期阶段相关联的能量的增加以及因此ad原子的表面迁移率的相应增加在控制APB的密度中起关键作用。这种创新的技术可以用来生长外延尖晶石薄膜与控制AF跨APBs的相互作用。
Ultrafast Epitaxial Growth of Metre-Sized Single-Crystal Graphene on Industrial Cu Foil
使用单晶硅的现代技术的基础是直径高达12英寸或更大的高质量单晶硅锭的生长。对于石墨烯的许多应用，大面积高质量（理想情况下是单晶）材料将成为可能。自从十年前在铜箔上首次生长以来，已经实现了英寸大小的单晶石墨烯。我们在这里呈现了在20分钟内生长具有> 99%超高取向晶粒的5 X 50 cm 2尺寸的石墨烯膜。这一增长是通过以下方式实现的：（i）合成亚米尺寸的单晶Cu（111）箔作为衬底;（ii）在Cu（111）表面上外延生长石墨烯岛;（iii）将这样的石墨烯岛无缝合并成具有高单晶度的石墨烯膜;以及（iv）石墨烯膜的超快生长。这些成就是通过温度驱动退火技术从工业多晶铜箔生产单晶Cu（111）以及相邻氧化物连续供氧的奇妙效果实现的。所合成的石墨烯膜具有非常少的错取向晶粒（如果有的话），在4K下具有高达~ 23，000 cm 2 V-1 s-1的迁移率，并且室温薄层电阻为~ 230欧姆/平方。这种方法很有可能扩大规模，以获得具有单一结晶度的超大型和高质量的石墨烯薄膜，从而以低成本实现各种工业级应用。
Growth optimization of shallow Ge quantum wells grown by molecular beam epitaxy
Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Department of Materials Science & Engineering, University of Maryland（马里兰大学材料科学与工程系）
