Epitaxial graphene on SiC: 2D sheets, selective growth and nanoribbons
综述了利用限制控制升华法在SiC上外延生长石墨烯的研究进展，重点介绍了在4 H-SiC碳表面上的多层和单层外延石墨烯以及在生长抑制或生长增强掩模下的定向和选择性生长结构。还介绍了模板化石墨烯纳米结构生长的最新进展，例如数十微米长的非常良好限制和隔离的20- 40 nm宽的石墨烯带。最后给出了带阵列与硅片大规模集成的方案。
2016-11-27 cond-mat.mes-hall
Single-crystal hexagonal boron nitride monolayer epitaxially grown on Cu (111) thin film across a wafer
我们展示了在高对称指数表面平面Cu（111）上生长的晶片级六方氮化硼（hBN）单晶，其是绝缘原子薄单层。通过密度泛函理论计算证实，Cu（111）与B6N7团簇对接的A阶边和B阶边的结合能差约为0.23 eV，保证了单向外延生长.
2021-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Surface Transport in Epitaxial SnTe Thin Films Grown on Bi2Te3
采用分子束外延技术在Bi_2Te_3缓冲层上外延生长了拓扑晶体绝缘体SnTe。在30 nm厚的SnTe薄膜中，发现p型和n型载流子共存，Shubnikov-de Haas振荡数据表明，n型载流子是驻留在SnTe（111）表面上的狄拉克费米子。由于自由SnTe表面上的向下能带弯曲，这种在p型拓扑晶体绝缘体中的拓扑表面状态的传输观察成为可能，这似乎是内在的起源。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Effect and Quantum Point Contact in Bilayer-Patched Epitaxial Graphene
我们研究了外延单层石墨烯双层夹杂物通过磁输运测量和扫描门显微镜在低温下。我们发现，双层夹杂物可以是金属或绝缘的初始和门控载流子密度的依赖。金属双层作为边缘电流的等电位短路，而紧密间隔的绝缘双层引导电子在单层收缩，这是局部门控使用扫描门探针的流动。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall
Hall Effect Mobility of Epitaxial Graphene Grown on Silicon Carbide
在真空中通过硅升华从4 H-SiC和6 H-SiC的（000 - 1）和（000-1）面生长外延石墨烯膜。在300 K和77 K下测量了薄膜的霍尔效应迁移率和面载流子密度，数据依赖于生长面。约40%的样品表现出孔作为主要载体，独立的面。一般来说，迁移率随着载流子密度的降低而增加，与载流子类型和衬底多型体无关。讨论了散射机制对薄膜电导率的影响。结果表明，对于在300 K下的近本征载流子密度，外延石墨烯迁移率在（000-1）面上为约150，000 cm 2 V-1 s-1，在（0001）面上为约5，800 cm 2 V-1 s-1。
2009-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic MnSn monolayer epitaxially grown on silicon substrate
二维铁磁材料在自旋电子学器件等方面具有广阔的应用前景。在硅衬底上外延生长磁性薄膜，在单层极限下，具有重要的实际意义，但也具有挑战性。在本研究中，我们在Si（111）衬底上实现了MnSn单层的外延生长，采用了原子级薄的Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$-缓冲层，并以原子级的精度控制了MnSn的厚度。我们发现MnSn单层膜具有铁磁性，居里温度（Tc）约为54 K.当MnSn膜生长到4个单层时，Tc相应地增加到~235 K.外延MnSn单层以及Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$的晶格与硅完全相容，因此在MnSn、Sn和Si之间形成尖锐的界面。该系统为研究二维铁磁性、磁性单层膜与硅基技术的集成以及自旋电子学异质结构的工程化提供了一个新的平台。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-carrier Transport in Epitaxial Multi-layer Graphene
对生长在Si面和C面SiC上的外延石墨烯进行了变场霍尔测量。载流子输运基本上涉及少层石墨烯中的单一类型的载流子，而与SiC面无关。然而，在C面SiC上生长的多层石墨烯（MLG）中，霍尔测量表明存在几组具有不同迁移率的载流子。MLG中的电输运可以通过调用三个平行的独立传导通道来适当地描述。其中两种是n型和p型，而第三种涉及几乎本征的石墨烯。轻掺杂沟道中的载流子具有比其他两个高得多的迁移率。
2010-09-01 cond-mat.mes-hall
Insulating-to-Conducting Behavior and Band Profile Across the La0.9Ba0.1MnO3/Nb:SrTiO3 Epitaxial Interface
La0.9Ba0.1MnO3在其块状形式下是铁磁绝缘体，但在薄膜形式下表现出金属性。它在一系列自旋电子学相关的应用中具有广泛的潜力，因此，了解薄膜中厚度依赖的电子结构以及衬底/薄膜界面效应是至关重要的。在这里，使用电气和原位光电子能谱测量，我们报告的电子结构和界面带分布的高品质的层由层生长的La 0.9Ba 0.1MnO 3单晶Nb：SrTiO 3衬底。随着La0.9Ba0.1MnO3厚度的增加，观察到从绝缘到导电的转变，这是由La0.9Ba0.1MnO3/Nb：SrTiO 3的确定的界面能带图解释的，其中形成II型异质结。
2017-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Epitaxial aluminium-nitride tunnel barriers grown by nitridation with a plasma source
利用在10^{-3}~ 10^{-1} mbar压力范围内工作的电感耦合等离子体源的远程氮等离子体，实现了具有氮化铝势垒的高临界电流密度（10 ~ 420 kA/cm ^2）超导体-绝缘体-超导体隧道结。我们发现一个更好的再现性和控制相比，以前的工作。从电流-电压特性和横截面TEM图像可以推断，与常用的AlOx势垒相比，多晶AlN势垒的跨导更加均匀，从而在高临界电流密度下具有更好的质量。
2007-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The emergence of topologically protected surface states in epitaxial Bi(111) thin films
对Si（111）衬底上外延生长的Bi薄膜（$10-70$双层膜）进行了量子输运测量，包括Altshuler-Aronov-Spivak（AAS）和Aharonov-Bohm（AB）效应、普适电导涨落（UCF）和弱反局域化（WAL）.结果表明，当薄膜内部为绝缘时，Bi薄膜的六个表面均为坚固的金属性。我们认为这些性质是一种新现象的表现，即当一个拓扑平凡的体系统被制成薄膜时，它可以变成拓扑非平凡的。我们强调，这里所观察到的是完全不同的预测的二维拓扑绝缘状态在一个单一的双层铋，只有四个侧面应该具有拓扑保护的无隙状态。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall
Epitaxial Ba2IrO4 thin-films grown on SrTiO3 substrates by pulsed laser deposition
用脉冲激光沉积法在SrTiO 3（001）衬底上外延生长了Ba 2 IrO 4（BIO）薄膜，并通过直流输运和光谱实验研究了其电子结构。我们已经观察到，BIO薄膜是绝缘的，但接近的金属绝缘体过渡边界的显着较小的运输和光学带隙能量比它的姐妹化合物，Sr2IrO4。此外，BIO薄膜具有增强的电子带宽和电子相关能。我们的研究结果表明，生物薄膜具有很大的潜力，实现有趣的物理性能预测层状铱酸盐。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Weak localization effect in topological insulator micro flakes grown on insulating ferrimagnet BaFe12O19
在拓扑绝缘体中预期的许多奇异物理需要通过打破时间反演对称性来为它们的拓扑表面态打开一个能隙。通过掺杂磁性杂质已经实现了间隙开放，然而这不可避免地产生额外的载流子和破坏电子输运的无序。相比之下，接近铁磁/亚铁磁绝缘体可以提高器件质量，从而保证更好的方式来打开间隙，同时最小化副作用。在这里，我们生长薄的单晶Sb1.9Bi0.1Te3微片上绝缘铁氧体BaFe 12 O 19通过使用范德华外延技术。在低于50 K的弱垂直磁场中，微片表现出负的磁电阻效应，这种效应可以通过升高温度来淬灭。该特征暗示了弱局域效应是其起源，这在本征拓扑绝缘体中是不存在的，除非表面态能隙被打开。表面态能隙估计为10 meV，通过使用的间隙诱导的弱局域化效应的理论。这些结果表明，磁邻近效应可以打开的间隙的拓扑表面附着到BaM绝缘亚铁磁体。这种异质结构可能为实现新的物理效应以及自旋电子学器件的潜在应用铺平道路。
2016-04-26 cond-mat.mes-hall
Anomalous quantum Hall effect in epitaxial graphene
在剥离的石墨烯薄片中观察到的异常量子霍尔效应引发了人们对石墨烯的兴趣爆发。然而，在碳化硅衬底上生长的高质量外延石墨烯多层膜中没有观察到。量子霍尔效应显示在外延石墨烯单层上，所述外延石墨烯单层被故意生长在衬底台阶上并经受苛刻的处理程序，证明了外延石墨烯单层的稳健性以及它们的传输特性对温度、污染和衬底缺陷的免疫力。单层C面样品的迁移率为19，000 cm^2/Vs。这是实现基于外延石墨烯的电子器件的重要一步。
2009-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
New Synthesis Method for the Growth of Epitaxial Graphene
作为全碳后CMOS电子革命的可行候选者，外延石墨烯引起了极大的关注。为了实现其应用潜力，需要用于制造大面积单晶石墨烯畴的可靠方法。本文报道了一种制备高质量外延石墨烯的新方法--“面对面”法。利用低能电子衍射、原子力显微镜、角分辨光电子能谱和拉曼光谱对样品的结构和形貌进行了表征。生长的样品显示出更好的质量和更大的长度尺度比通过传统的热脱附生长的样品。此外，石墨烯的厚度可以通过改变退火温度来容易地控制。
2011-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Improvement of Morphology and Free Carrier Mobility through Argon-Assisted Growth of Epitaxial Graphene on Silicon Carbide
在氩气气氛和高真空条件下，在4 H-和6 H-SiC（0001）的C-和Si-面上外延生长石墨烯。生长后，样品进行了成像与Nomarski干涉衬度和原子力显微镜，它被发现，在氩气下生长导致改善的C面膜的形貌，但Si面膜没有显着的影响。自由载流子输运的研究进行了通过霍尔效应测量，和载流子迁移率被发现增加和片载流子密度被发现降低在氩气下生长的薄膜相比，高真空条件。改进的迁移率和同时减少片载流子密度表明减少在氩气下生长的薄膜中的散射。
2009-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals epitaxial growth of topological insulator Bi$_{2-x}$Sb$_x$Te$_{3-y}$Se$_y$ ultrathin nanoplate on electrically insulating fluorophlogopite mica
我们报道了高质量的Bi $_{2-x}$ Sb $_x$ Te $_{3-y}$ Se $_y$纳米片（BSTS-NPs）的电绝缘氟金云母衬底上使用无催化剂的气相固体方法的生长。在优化的气压和合适的氩气流量下，我们控制了BSTS-NP的厚度、尺寸和组成。拉曼光谱显示系统的变化表明，BSTS-NP的厚度和组成确实是精确控制。电输运表明，在BSTS-NP中的鲁棒狄拉克锥载流子输运。由于BSTS-NP提供了可调谐狄拉克锥表面态的优越的主导表面输运，而体态的导电贡献可以忽略不计，因此BSTS-NP为探索三维拓扑绝缘体的内在物理现象以及未来的技术应用提供了理想的平台。
2014-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optimized Spintronic Terahertz Emitters Based on Epitaxial Grown Fe/Pt Layer Structures
本文报道了利用MgO和蓝宝石衬底上的Fe/Pt双层膜的逆自旋霍尔效应产生脉冲宽带太赫兹辐射。发射极相对于层厚度，生长参数，衬底和几何排列进行了优化。实验确定的最佳层的厚度与模拟的自旋电流在铁磁层中诱导的定性协议。我们的模型考虑了Fe和Pt中自旋极化的产生、自旋扩散和积累以及双层样品的电学和光学性质。在违反直觉的方向上使用该装置，附接Si透镜以增加发射器的收集效率。优化的发射器提供了高达8 THz的带宽，这主要是由低温生长的GaAs（LT-GaAs）光电导天线用作检测器和泵浦激光的脉冲长度的限制。对于800 nm泵浦激光的亚100 fs脉冲长度，THz脉冲长度短至220 fs。平均泵浦功率低至25 mW（在75 MHz的重复率）已被用于太赫兹产生。这和一般性能使得自旋电子太赫兹发射器与基于非线性生成方法的已建立的发射器兼容。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Robust ferromagnetism in insulating La$_2$NiMnO$_6$ thin films
氧化物自旋电子学领域可以从具有接近室温居里温度的坚固铁磁绝缘体的建立中受益。在这里，我们调查的结构，电子和磁性原子精确的外延应变薄膜的双钙钛矿La $_2$ NiMnO $_6$（LNMO）的离轴射频磁控溅射生长。我们发现，薄膜保留了很强的绝缘行为和批量样居里温度在280 K的顺序，几乎独立于外延应变条件。这些结果表明，LNMO膜在多层器件结构中的前瞻性实施，其中高温铁磁绝缘状态是先决条件。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport Properties of Quasi-Free Standing Epitaxial Graphene Bilayer on SiC: Evidence for Bernal Stacking
我们研究了SiC上的准独立外延石墨烯双层的磁输运性质，该石墨烯双层是通过在Ar中的大气压石墨化，然后通过H $_2$插层而生长的。在电荷中性点的纵向电阻表现出绝缘行为，它遵循的温度依赖性与可变范围跳跃运输在带隙状态一致。在垂直磁场中，我们观察到了填充因子为4倍（$ν$）的量子霍尔态（QHS），以及在$ν=0$和$ν=6$的破谷对称性QHS.这些结果明确地表明，在SiC的Si面上生长的准自立式石墨烯双层表现出Bernal堆叠。
2011-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Small scale rotational disorder observed in epitaxial graphene on SiC(0001)
在电子设备中使用石墨烯的兴趣激发了对这种非凡材料的研究爆炸。简单的线性狄拉克锥能带结构提供了一个独特的可能性，研究其更精细的细节，角分辨光电子能谱学（ARPES）。事实上，ARPES已经在金属衬底上生长的石墨烯上进行，但电子应用需要绝缘衬底。通过碳化硅（SiC）的热分解生长的外延石墨烯由于所产生的大规模、均匀的石墨烯层而为此是理想的候选者。SiC上外延石墨烯的实验光谱函数已经被广泛研究。然而，到目前为止，费米面的谱宽各向异性的原因尚未确定。在目前的工作中，我们表明，通过比较的光谱函数的半经验模型，各向异性是由于小规模的旋转无序（$\sim\pm$ 0.15 $^{\circ}$）的石墨烯在SiC（0001）样品上生长的石墨烯域。除了在理解石墨烯的电子结构方面的直接好处之外，这项工作还提出了一种解释相关ARPES数据中类似变化的机制。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly Ordered Boron Nitride/Epigraphene Epitaxial Films on Silicon Carbide by Lateral Epitaxial Deposition
实现高性能的纳米电子学需要在纳米尺度上控制材料。在碳化硅上生产高质量外延石墨烯（EG）纳米结构的方法是已知的。下一步是在EG纳米结构上生长范德华半导体。六方氮化硼（h-BN）是一种宽带隙半导体，具有与石墨烯相匹配的蜂窝晶格结构，使其非常适合石墨烯基纳米电子学。在这里，我们描述了多层h-BN的制备和表征使用迁移增强的金属有机物气相外延工艺在EG上外延生长。作为横向外延沉积（LED）机制的结果，生长的h-BN/EG异质结构具有高度有序的外延界面，如所期望的，以便保持原始石墨烯的传输性质。通过第一性原理模拟分析了所观察到的2D外延h-BN膜的逐行生长机制的原子尺度结构和能量细节，证明了一维无成核能量无势垒生长。这种工业相关的LED工艺可以应用于各种各样的范德华材料。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin structure and spin Hall magnetoresistance of epitaxial thin films of the insulating non-collinear antiferromagnet SmFeO$_3$
我们报告了一个反铁磁（AFM）的自旋结构成像和测量自旋霍尔磁阻（SMR）的绝缘非共线反铁磁SmFeO $_3$的外延薄膜的联合研究。X射线磁线性二向色性光电子显微镜测量显示SmFeO $_3$（110）的AFM自旋在膜的平面内排列。角相关的磁阻测量结果表明，SmFeO $_3$ /Ta双层膜表现出积极的SMR，在以前研究的共线AFM预期的负SMR相反。在较高的磁场下，SMR的振幅随外加磁场的增加而线性增加，表明AFM自旋的场致倾斜起着重要的作用。相反，在矫顽场附近，没有观察到可检测的SMR信号，表明AFM的SMR和倾斜磁化分量抵消。在50~K以下，SMR的振幅比室温下大2倍，这可能与Sm离子的长程有序有关。我们的研究结果表明，SMR是一个敏感的技术，非平衡自旋系统的非共线AFM系统。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of microstructure on the electronic transport properties of epitaxial CaRuO$_3$ thin films
我们进行了广泛的比较研究的结构和运输性能的CaRuO $_3$薄膜在不同的氧气压力下生长。我们发现，薄膜的择优取向和表面粗糙度的强烈影响，在生长过程中的氧分压。这反过来又会影响薄膜的电磁性能。在高氧气压力下生长的薄膜具有最小的表面粗糙度，并显示出良好的金属的传输特性下降到最低温度测量。另一方面，在低氧气压力下生长的薄膜具有高度的表面粗糙度，并显示出铁磁性的签名。我们可以验证，在这些薄膜中的低频电阻波动（噪声）出现由于热激活的局部缺陷的波动，并通过结构表征的缺陷密度与在薄膜中看到的无序水平相匹配。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Phonon polariton confinement in isotopically pure MOVPE-grown BN triangles
University of Münster（明斯特大学）；University of Warsaw（华沙大学）
利用MOVPE生长的同位素纯BN三角形，通过s-SNOM和nano-FTIR研究声子极化子，实现了长传播长度和可调谐限制模式，为纳米光子学和量子光学中的全外延微腔极化子谐振器铺平道路。
2026-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strain Engineering of Epitaxial Pt/Fe Spintronic Terahertz Emitter
基于自旋的太赫兹（THz）发射器利用逆自旋霍尔效应，是用于产生THz电磁辐射的超现代源。为了制造具有大太赫兹振幅和带宽的强大发射器，对微观模型的基本理解是必不可少的。这项研究揭示了工程师的太赫兹发射振幅和带宽在MgO和MgAl $_2$ O $_4$（MAO）衬底上生长的外延Pt/Fe发射极的重要因素，其中衬底的选择起着重要的作用。太赫兹波的振幅和带宽受到Fe自旋源层中的感生应变的影响。一方面，太赫兹电场幅度被发现是更大的Pt/Fe生长在MgO上，即使铁膜的结晶质量是优越的，当生长在微弧氧化。这是因为当Fe生长在MgO上时，在THz区域中具有较大的缺陷密度、较小的电子弛豫时间和较低的电导率。另一方面，带宽被发现是更大的Pt/Fe上生长的微弧氧化和解释的非耦合/耦合洛伦兹振荡器模型。这项研究提供了一个有见地的途径，进一步工程金属自旋电子太赫兹发射器在适当选择的基板和发射层的微观性能。
2021-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fermi-Level Pinning and Barrier Height Control at epitaxially grown ferromagnet/ZnO/metal Schottky Interfaces for opto-spintronics applications
本文在Pt/CoPt电极上MBE外延ZnO并测得肖特基势垒高度590–690 meV，钉扎因子0.08、CNL为4.94 eV，证明界面遵循金属诱导带隙态模型，为自旋LED等光自旋电子学应用提供路径。
2023-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Iso-oriented monolayer α-MoO3(010) films epitaxially grown on SrTiO3(001)
在超高真空下合成有序的二维材料并通过其他技术原位直接表征它们的能力可以大大提高我们目前对它们的物理和化学性质的理解。本文采用分子束外延技术（（010）MoO 3）在SrTiO 3（001）（STO）衬底上可重复地生长出等取向的单层厚度的α-MoO 3薄膜||（001）STO，[100]MoO3|| [100]STO或[010]STO）通过自限制过程。虽然MoO 3的一个面内晶格参数非常接近SrTiO 3的面内晶格参数（aMoO 3 = 3.96 μ m，aSTO = 3.905 μ m），但沿其他方向的晶格失配很大（~ 5%，cMoO 3 = 3.70 μ m），这导致弛豫，如从反射高能电子衍射（RHEED）图案中的条纹分裂清楚地观察到的。在较窄的生长温度范围内，α-MoO 3单层膜的生长最佳。增加沉积时间不会导致厚度的进一步增加，这是由于α-MoO 3层之间的范德华力较弱，导致沉积和热脱附之间的平衡。在初始等取向α-MoO 3单层膜形成后，降低生长温度可得到较厚的结晶性良好的α-MoO 3（010）薄膜。
2015-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Selective-Area Epitaxy of Bulk-Insulating (Bi$_x$Sb$_{1-x}$)$_2$Te$_3$ Films and Nanowires by Molecular Beam Epitaxy
本文利用分子束外延选区外延技术成功生长体绝缘拓扑绝缘体霍尔条和纳米线，其输运质量与原始衬底上生长的薄膜相当，并在纳米线中观察到量子受限拓扑表面态特有的类阿哈罗诺夫-玻姆磁阻振荡，为可扩展制造复杂拓扑器件奠定基础。
2024-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
