structural and optical properties of InxGa1-xN/GaN epilayers grown on a miscut sapphire substrate
本文报道了用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法在0.34 °斜切蓝宝石衬底上生长的InGaN/GAN薄膜的结构和光学性质。采用X射线衍射和X射线反射率法精确测量了切错程度。利用倒易空间映射方法确定了InGaN层的晶格参数和应变状态。采用卢瑟福沟道背散射光谱法，以深度分辨率测量了它们的组成和结晶质量。没有观察到应变各向异性。偏振相关的光致发光光谱进行了检查上的外延层的带边发射的斜切的效果。
2019-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale selective area growth of GaN hexagonal prismatic nanostructures on c-sapphire substrate
GAN纳米结构的选择性区域生长已经使用通过纳米压印光刻（400 nm直径的圆孔阵列）图案化的Si 3 N4掩模在全2”c-蓝宝石衬底上进行。开发了一种新的工艺来改善c取向六方棱柱纳米结构在高温（1040 \circ C）下的成核选择性的均匀性。它包括在950 \circ C下的初始GAN成核步骤，随后在高温生长之前进行氨退火。结构分析表明，GAN纳米结构的外延生长与c-蓝宝石与横向过生长的掩模。应变和位错观察在界面处，由于大的GAN/蓝宝石晶格失配与高品质的弛豫晶体在横向过生长区域的对比。作为GAN纳米结构尺寸的函数的阴极发光研究证实了这些观察结果：GAN纳米结构的横向过度生长具有低缺陷密度，并且表现出比用蓝宝石直接外延的晶体更强的近带边（NBE）发射。的NBE的位置与纳米结构尺寸的移位可以主要归因于来自表面掩模扩散的压缩应变和硅掺杂的组合。
2011-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Phase Evolution and Substrate-Dependent Nucleation of Quartz GeO$_2$ Films Grown by MOCVD on r- and c-Plane Sapphires
该研究系统考察MOCVD在r面与c面蓝宝石上生长GeO$_2$薄膜的非晶—石英相转变及成核形貌，揭示生长时间、温度和衬底取向对结晶行为的影响。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Graphene-on-Sapphire and Graphene-on-Glass: Raman Spectroscopy Study
将蓝宝石和玻璃衬底上的石墨烯层的室温拉曼特征与GaAs衬底和标准Si/SiO2衬底上的石墨烯的室温拉曼特征进行比较，作为参考。发现虽然Si/SiO2和GaAs上的石墨烯的G峰位于1580 cm-1处，但是对于蓝宝石上石墨烯（GOS），G峰下移约5 cm-1，并且在许多情况下，对于玻璃上石墨烯（GOG），G峰分裂成中心频率约为1580 cm-1的双峰。所得结果对石墨烯的表征及其在电子器件中的应用具有重要意义。
2007-10-12 cond-mat.mtrl-sci
A Simplified Method of the Assessment of Magnetic Anisotropy of Commonly Used Sapphire Substrates in SQUID Magnetometers
固态晶片是材料科学中不可或缺的部件，作为外延同质或异质结构的衬底或二维材料的载体。然而，一个可靠的测定纳米材料的磁性能的体积磁强计经常受到意外丰富的磁性，这些基板，包括显着的磁各向异性。在这里，我们描述了一个简化的实验例行磁各向异性评估，我们验证和验证外延准备蓝宝石晶片从各种来源。磁各向异性的强度和符号都是从精心设计的温度相关测量中获得的，这减轻了体积SQUID磁力测量的所有已知缺陷，并且比传统方法快得多。我们的测量结果表明，在所有的样品中，两种类型的净顺磁性的贡献与抗磁性共存。第一个可以强到蓝宝石的基础抗磁性的10%[-3.7（1）x 10-7 emu/gOe]，并且当超过2%标记时，它表现出明显的磁各向异性，其中易磁化轴垂直于c平面晶片的表面取向。另一个弱得多，但表现出铁磁的外观。这些发现形成了一个重要的信息，即普通基底的非标准磁性可以显着影响纳米材料的精确磁力测量结果，工业界和学术界必须将其存在视为理所当然。
2022-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Elimination of basal-plane stacking faults in semipolar/nonpolar GaN and light emitting diodes heteroepitaxially grown on sapphire substrates
高质量的半极性和非极性GAN在实现高性能GaN基光电子器件中是至关重要的，然而，实现无基底平面堆垛层错（BSF）的大面积晶片一直是非常具有挑战性的。在这项工作中，我们报告了一种方法来制备大面积，无堆叠故障（SF-自由）半极性GAN（4英寸）蓝宝石衬底。BSF形成的根本原因是在半极性和非极性异质外延期间出现N极性（000-1）面。利用动力学Wulff图的概念，我们成功地抑制了GAN（000-1）面的出现，从而消除了（000-1）基面上产生的层错。通过透射电子显微镜、阴极发光和低温光致发光表征证实了这一结果。此外，具有良好特性的InGaN发光二极管已经在蓝宝石衬底上的无SF半极性（20-21）GAN上制备。我们的工作开辟了一个新的见解异质外延生长的非极性/半极性GAN，并提供了一种方法，生产无SF-free的非极性/半极性GAN材料在大面积的晶圆，这将创造新的机会，在GAN光电和微电子研究。
2018-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of atomically thin Ga2Se2 films on c-plane sapphire substrates
本研究通过分子束外延在c面蓝宝石上优化生长条件，实现了原子级薄Ga2Se2单晶薄膜的制备，表面粗糙度低至0.61 nm，并揭示了Se:Ga通量比对形貌的影响，推进了vdW外延机制的理解。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci
MOCVD growth of N-polar GaN on on-axis sapphire substrate: impact of AlN nucleation layer on GaN surface hillock density
本文报道了用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）法在名义上同轴（0001）蓝宝石衬底上生长N极性GAN时，生长条件对表面小丘密度的影响。通过优化的高温AlN成核层和在GAN过生长中使用铟表面活性剂，实现了小丘密度的大幅度降低。结果，小丘密度从1000个小丘/cm $^{-2}$减少到170个小丘/cm，减少了五分之一以上。所得GAN薄膜的晶体质量和表面形貌的特征在于高分辨率X射线衍射和原子力显微镜，并发现是相对不受缓冲条件。它还表明，较小的表面特征的密度是不受AlN缓冲条件。
2017-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Interface energies of Ga2O3 phases with the sapphire substrate and the phase-locked epitaxy of metastable structures explained
该研究利用密度泛函理论计算α、β、κ-Ga2O3与蓝宝石衬底及中间层的界面能，结合表面能和失配应变阐明低温高速二维生长条件下α相择优及Mist-CVD锁相机理。
2024-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Multilayer epitaxial graphene formed by pyrolysis of polycrystalline silicon-carbide grown on c-plane sapphire substrates
我们使用超高真空化学气相沉积在c平面蓝宝石晶片上生长多晶碳化硅（SiC），然后在真空中在1250和1450°C之间退火以产生外延多层石墨烯（MLG）。尽管多晶SiC的表面粗糙度和小的畴尺寸，但形成了共形MLG膜。通过平面化的SiC之前，石墨烯的生长，拉曼缺陷带的减少被观察到在最终的MLG.The石墨烯上形成的抛光SiC薄膜也表现出显着更有序的逐层生长和增加的载流子迁移率相同的载流子密度作为非抛光样品。
2011-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Impact of annealing temperature on structural, electrical and optical properties of epitaxial GaN thin films grown on sapphire substrates by PA-MBE
报道了利用等离子体辅助分子束外延（PA-MBE）技术在蓝宝石（0001）衬底上以低温GAN中间层外延生长GAN薄膜的研究。采用高分辨X射线衍射（HRXRD）、原子力显微镜（AFM）、霍尔效应和光致发光（PL）等手段对生长态和退火态的GAN薄膜进行了研究。结果表明，经725 \degree C退火后，GAN薄膜的电子迁移率、（0002）衍射峰附近的Ω（ω）扫描半高宽（FWHM）等性能都有明显改善。由GAN（0002）ω扫描的半高宽（FWHM）得到的螺位错密度为6.4 \times 10^8 cm^{-2}，由AFM图像计算的刻蚀间距密度为5.1 \times 10^8 cm^{-2}。在PL测量中，GAN膜的近带边（NBE）峰的半高宽已被发现为30 meV。
2015-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and characterization of Bi$_{1-x}$Sb$_x$ thin films on (0001) sapphire substrates
本文利用(Bi,Sb)$_2$Te$_3$缓冲层在(0001)蓝宝石衬底上分子束外延生长Bi$_{1-x}$Sb$_x$薄膜，并通过多种结构和电学表征手段系统研究了其外延质量、振动模式及组分依赖关系。
2023-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Very thin (111) NiO epitaxial films grown on c-sapphire substrates by pulsed laser deposition technique
采用脉冲激光沉积（PLD）技术在c-蓝宝石衬底上生长（111）NiO外延层。薄膜的结构和形态特性的研究使用面内以及面外的高分辨率X射线衍射和原子力显微镜技术作为生长温度，氧气压力和激光脉冲计数的函数。研究表明，该技术可以生长出结晶质量高、表面和界面形貌光滑、厚度低至3 nm的连续外延薄膜。研究还揭示了60°旋转的NiO（111）三角畴在薄膜中的共存。该研究还证明了在这些薄膜中存在非常低密度的60度位错。螺位错和刃位错的密度估计也相当低。发现生长温度、氧分压和膜厚对各种位错密度有不同的影响。这些参数也被发现显着影响的薄膜中开发的应变。
2021-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Stability and Phase Transformation of Conductive $α$-$(\mathrm{Al}_{x}\mathrm{Ga}_{1-x})_{2}\mathrm{O}_{3}/\mathrm{Ga}_{2}\mathrm{O}_{3}$ Heterostructures on Sapphire Substrates
University of Utah（犹他大学）；Rice University（莱斯大学）；Kyungpook National University（庆北国立大学）；Utah Nanofab Electron Microscopy and Surface Analysis Laboratory, The University of Utah（犹他大学犹他纳米加工电子显微镜与表面分析实验室）；Shared Equipment Authority, Rice University（莱斯大学共享设备管理局）
本研究通过原位高温X射线衍射等技术，探讨了在Sapphire衬底上生长的导电α-(Al₀.₁₆Ga₀.₈₄)₂O₃/Ga₂O₃异质结构的热稳定性和相变特性，发现其在550-600°C范围内具有良好的稳定性，并观察到α-相向β-相的转变及Ga₂O₃的晶格重构。
2026-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Metalorganic chemical vapor deposition of hexagonal boron nitride on (001) sapphire substrates for thermal neutron detector applications
本文报道了六方氮化硼（hBN）的生长和表征及其在固态热中子探测中的应用。在1350 ℃的温度下通过金属有机化学气相沉积在蓝宝石衬底上生长hBN外延层。从（002）hBN平面在26.7度的2 θ角处的X射线衍射峰显示这些膜的c-晶格常数为6.66 μ m。在1370.5/cm处有一个强峰对应于hBN的高频拉曼激活模。制造基于hBN的固态中子探测器，并且用具有1 mm的电极间距和2.5微米的hBN厚度的金属-半导体-金属配置进行测试。制作的探测器对深紫外光也有很强的响应。本征热中子探测效率为0.86%，这是接近理论预期的效率为0.87%。这些结果表明，外延hBN薄膜是有前途的热中子探测应用。
2016-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Initial growth behavior and resulting microstructural properties of heteroepitaxial ZnO thin films on sapphire (0001) substrates
研究了在蓝宝石（0001）衬底上用脉冲激光沉积法制备的异质外延ZnO薄膜的初始生长行为和显微结构特性。高分辨率X射线衍射和透射电子显微镜研究表明，薄膜的初始生长行为和微观结构显着依赖于生长参数。在700 ℃、20 mTorr O2分压下生长的ZnO薄膜以柱状生长方式生长，薄膜中含有两种畴。这些畴是面内取向的ZnO[112-0]//Al_2 O_3 [101-0]或ZnO[101-0]//Al_2 O_3 [101-0]，并且被具有螺纹位错的高度缺陷畴界包围。在800 oC和1 mTorr O2下生长的薄膜显示出二维层状生长，只有一个面内外延关系，ZnO[112-0]//Al 2 O3 [101-0]。层状生长薄膜中的缺陷主要是靠近ZnO与衬底界面处的基面层错。讨论了ZnO[101-0]//Al 2 O3 [101-0]面内取向的30 °扭曲畴的形成机理。
2006-08-22 cond-mat.mtrl-sci
High Quality, Transferable Graphene Grown on Single Crystal Cu(111) Thin Films on Basal-Plane Sapphire
目前在Cu表面（多晶箔和薄膜）上生长大面积石墨烯并将其转移到任意衬底的方法在技术上是有吸引力的。然而，石墨烯的质量可以通过在单晶Cu表面上生长而显著提高。在这里，我们表明，高质量，大面积的石墨烯可以生长在外延单晶Cu（111）薄膜上的可重复使用的基面蓝宝石（α-Al 2 O 3（0001））衬底，然后转移到另一个基板。在使石墨烯能够在Cu单晶表面上生长的同时，该方法具有避免与在石墨烯转移期间牺牲体单晶Cu相关联的高成本和对石墨烯的广泛损害的潜力。
2011-03-18 cond-mat.mtrl-sci
HVPE growth of corundum-structured $α$-Ga$_2$O$_3$ on sapphire substrates with $α$-Cr$_2$O$_3$ buffer layer
采用射频磁控溅射法在（0001）蓝宝石衬底上制备了含和不含$α$ $_2$ O $_3$缓冲层的氧化镓薄膜.在裸蓝宝石衬底上的沉积导致$α$ $_2$ O $_3$和$ε$-Ga $_2$ O $_3$相的混合物，位错密度约为$2\cdot10^{10}$ cm $^{-2}$ . $α$ -Ga $_2$ O $_3$缓冲层的插入导致相位纯的$α$ -Ga $_2$ O $_3$膜和位错密度的四倍减少到$5 \cdot 10^9$ cm $^{-2}$。
2021-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Substrate effect on the resistive switching in BiFeO3 thin films
采用脉冲激光沉积法在Pt/Sapphire和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上分别制备了BiFeO 3薄膜。溅射Au作为顶部电极。薄膜的微观结构随底层衬底的改变而变化。Pt/蓝宝石上的薄膜由于在顶部和底部界面处形成肖特基接触而不能反向切换。而Pt/Ti/SiO2/Si上的薄膜在正向偏压下表现出明显的阻变特性。讨论了Pt/Sapphire衬底和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上BiFeO 3薄膜的导电机制，以理解不同的阻变行为。
2012-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics in Co2$MnGe/Al2$O3$/Co tunnel junctions grown on different substrates
研究了沉积在不同单晶衬底（a面蓝宝石、MgO（100）、Si（111））上的Co_2MnGe（13 nm）/Al_2O_3（3 nm）/Co（13 nm）隧道磁结（TMJ）的静态和动态磁特性。将结果与蓝宝石衬底上的Co和Co $_{2}$ MnGe单层膜的磁性进行了比较。X射线衍射分析表明，Co $_{2}$ MnGe薄膜具有（110）取向。通过高分辨率透射电子显微镜获得的结构观察证实了高品质的蓝宝石上生长的TMJ。我们的振动样品磁强计测量揭示了面内各向异性仅在蓝宝石衬底上生长的样品。根据基板，TMJ的铁磁共振谱，微带技术研究，显示一个或两个伪均匀模式。在MgO和Si衬底的情况下，只观察到一种模式：它是由磁参数（g-因子，有效磁化，面内磁各向异性）的磁能密度的一个简单的表达式的框架中得出的描述;这些参数实际上是相同的Co单膜获得的。蓝宝石衬底的两种模式是存在的：其中之一并没有明显不同于所观察到的模式中的Co单层膜，而另一个是类似的模式中出现的Co $_{2}$ MnGe单层膜：它们的磁性参数，因此可以独立地确定，使用一个经典的模型中的能量密度层间交换耦合的情况下。
2013-01-28 cond-mat.mtrl-sci
MOCVD growth and band offsets of \k{appa}-phase Ga2O3 on sapphire, GaN, AlN and YSZ substrates
本文利用MOCVD在多种衬底上制备κ-Ga2O3薄膜，结合HR-STEM与XPS揭示其相纯度、界面结构及不同类型能带排列。
2025-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controlling the balance between remote, pinhole, and van der Waals epitaxy of Heusler films on graphene/sapphire
单层石墨烯上的远程外延对于高度晶格失配材料的合成、独立膜的剥离以及昂贵衬底的再利用是有希望的。然而，远程机制的明确实验证据仍然难以捉摸。在许多情况下，由于转移的石墨烯/衬底界面处的污染物，诸如针孔籽晶横向外延或范德华外延的替代机制可以解释所得的可剥离单晶膜。在这里，我们发现，生长的Heusler化合物GdPtSb在蓝宝石衬底上的干净的石墨烯产生30度旋转的外延超结构，不能解释的针孔或范德华外延。随着生长温度的降低，该30度域的体积分数与直接外延0度域相比增加，我们将其归因于有利于远程外延的低温下的较慢表面扩散，与有利于针孔外延的高温下的较快表面扩散相比。我们进一步表明，仔细的石墨烯/衬底退火（$T\sim 700 ^\circ C$）和膜/衬底与膜/石墨烯晶格失配的考虑需要获得外延到底层衬底的各种其他Heusler膜，包括LaPtSb和GdAuGe。30度旋转的超结构提供了远程外延的可能的实验指纹，因为它与领先的替代机制不一致。
2022-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Strain distribution and thermal strain relaxation in MOVPE grown hBN films on sapphire substrates
近来，六方氮化硼（hBN）层作为用于2D堆叠装置的理想衬底已经产生了很多兴趣。采用金属有机物气相外延技术，通过流量调制方案，生长了不同厚度的蓝宝石支撑的hBN薄膜。虽然这些相对大尺寸的薄膜是设计实际器件的潜在候选者，但它们表现出扭曲。褶皱的形成是膜中应变分布的关键特征。拉曼成像已被用来研究这些褶皱的hBN薄膜中的残余应变分布。已经观察到随着层厚度的增加，膜中的总体压缩应变增加。为了发现是否可以通过热处理去除薄膜中的残余晶格应变，对这些薄膜进行了温度依赖的拉曼测量。研究表明，应变演化的热速率在较低的厚度的膜比在较厚的膜更高。这一观察结果进一步提供了一个可能的解释应变的变化，在生长的薄膜。已提出了一个经验关系估计的残余应变从薄膜的形态。我们还表明，残余应变可以部分释放的薄膜的分层。
2019-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Transmission electron microscopy and ferromagnetic resonance investigations of tunnel magnetic junctions using Co2MnGe Heusler alloy as magnetic electrodes
本文采用了高分辨透射电镜、纳米束电子衍射、能量色散X射线扫描光谱、振动样品磁强计（VSM）和铁磁共振（FMR）等技术进行了比较沉积在各种单晶衬底上的Co2 MnGe（13 nm）/Al 2 O3（3 nm）/Co（13 nm）隧道磁性结（TMJ）的（静态和动态）磁性和结构特性（a面蓝宝石，MgO（100）和Si（111））。它们允许提供这些磁性和在原子尺度上研究的精细结构之间的相关性。Al 2 O3隧道势垒总是非晶的，并且包含大浓度的Co原子，然而，当使用蓝宝石衬底时，Co原子的浓度显著降低。Co层是多晶的，并且对于在蓝宝石衬底上生长的膜显示出较大的晶粒。VSM的调查揭示了面内各向异性只生长在蓝宝石衬底上的样品。TMJ的FMR谱进行了比较，得到的具有单一的Co和Co2 MnGe膜相同的厚度沉积在蓝宝石衬底上。正如预期的那样，在TMJ中检测到两种不同的模式，而在每一张胶片中只观察到一种模式。对于生长在蓝宝石衬底上的TMJ，FMR行为与单个膜的各个光谱的叠加没有显著不同，从而可以得出结论，两个磁性层之间的交换耦合太小而不能引起可观察到的偏移。对于TMJ上生长的Si或MgO衬底上的共振光谱揭示了一个模式，这是几乎相同的单一的Co膜中获得的一个，而其他观察到的共振显示出相当小的强度，不能描述使用的磁参数适合于单一的Co2 MnGe膜。
2013-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and transport parameters of LSMO and YBCO/LSMO films deposited on sapphire substrates
采用磁控溅射法在蓝宝石（Al 2 O3或ALO）衬底上生长了La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）和YBa 2Cu 3 O 7-δ/La0.7Sr0.3MnO3（YBCO/LSMO）双层膜。单LSMO膜的电阻的温度依赖性，生长在ALO衬底上的多晶锰氧化物材料是典型的，并且电阻在中等温度下随着温度的降低而降低，并且在较低和较高温度下增加。顶部YBCO层的沉积导致样品电阻的急剧增加。这些双层没有表现出电阻随温度降低而降低。这些样品的电阻的温度依赖性解释的框架中的两个晶粒间导电通道的唯象模型。在此模型的框架下，样品的参数进行了确定和讨论。
2013-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial α-Ta (110) film on a-plane sapphire substrate for superconducting qubits on wafer scale
本文研究在a面蓝宝石上外延生长高质量α-Ta (110)薄膜，以替代c面蓝宝石上易形成不良晶粒的Ta，并证明基于该薄膜的Transmon量子比特弛豫时间超过150 μs，为晶圆级长相干时间超导量子比特提供了有前景的方案。
2024-05-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
High-quality, large-grain MoS2 films grown on 100 mm sapphire substrates using a novel molybdenum precursor
二维MoS 2是一种晶体半导体，具有许多技术的高潜力。近年来的研究试图利用单层MoS 2的直接带隙和高载流子迁移率特性用于功能应用。迄今为止，二硫化钼的生产仍停留在研究水平，通常使用低产量、昂贵的技术少量合成样品。为了实现可扩展的基于MoS 2的技术，必须提供大面积、高质量和可负担得起的MoS 2晶片。在这里，我们报告的二硫化钼薄膜生长在100毫米的蓝宝石晶片上的化学气相沉积工艺，利用硫化氢和钼前体混合物组成的Na 2 MoO 4和NaCl。这些膜的颗粒是刻面的、大面积的，边缘长度为1-75微米。生长条件确定，产生单层二硫化钼膜。拉曼光谱显示E2 g和A1 g峰分离为17.9-19.1 cm-1。光致发光光谱表明，退火后的薄膜生长抑制trion发射。X射线光电子能谱学的退火膜显示在增加的S：Mo浓度比从1.90：1.00到2.09：1.00。
2018-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Studies of \b{eta}-Ga2O3 Nanomembrane Field-Effect Transistors on a Sapphire Substrate
自热效应是大功率半导体器件的一个严重问题，它降低了电子迁移率和饱和速度，也影响了器件的可靠性。应用超快高分辨率热反射成像技术，观察到新型顶栅\b{eta} -Ga 2 O 3绝缘体场效应晶体管的直接自加热效应和表面温升现象。在这里，我们证明，通过利用更高的热导率的蓝宝石衬底，而不是SiO2/Si衬底，温度上升到室温以上的绝缘体场效应晶体管上的\b{eta} -Ga 2 O 3可以减少3倍，从而显着降低自热效应。热反射特性和模拟结果表明，蓝宝石衬底的热阻小于SiO2/Si衬底的1/3。因此，在蓝宝石衬底上实现了535 mA/mm的最大漏极电流密度，由于减少了自加热，该漏极电流密度比SiO2/Si衬底上的漏极电流密度高70%。将\b{eta} -Ga 2 O 3沟道集成在高导热率衬底上为解决\b{eta} -Ga 2 O 3的低导热率问题开辟了一条新途径。
2017-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Integration of through-sapphire substrate machining with superconducting quantum processors
本文提出一种与高相干超导量子比特兼容的贯穿蓝宝石衬底加工工艺，支持集成低频模式抑制、信号布线和QPU扩展。
2024-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.app-ph
Fabrication of Hollow AlAu2 Nanoparticles by Solid State Dewetting and Oxidation of Al on Sapphire Substrate
Al-Au二元扩散偶是在相互扩散过程中表现出Kirkendall空洞的系统的一个典型例子。我们证明，这种效果，这是一个主要的原因，在微电子引线键合失败，可用于生产中空AlAu 2纳米粒子附着到蓝宝石衬底。为此，我们通过对沉积在蓝宝石衬底上的Al薄膜进行固态去湿处理，然后在去湿样品的顶部沉积薄Au层来制备核-壳Al-Au纳米颗粒。在空气中退火的核-壳纳米粒子导致从颗粒中的Al的外扩散，孔的形成，和在颗粒中的AlAu 2金属间化合物相的生长。我们证明了中空化的驱动力是Au-蓝宝石界面处Al原子的氧化反应，导致界面处新形成的氧化铝的同质外延生长。我们建立了由氧在金薄膜中的扩散控制的中空化动力学模型，并估算了氧在固体金中的溶解度。我们的工作表明，核壳纳米粒子附着在基板上可以空心的薄膜空间上的粒子分离的Kirkendall效应。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal-organic chemical vapor deposition of MgGeN2 films on GaN and sapphire
本研究通过MOCVD在GaN和蓝宝石衬底上成功生长MgGeN2薄膜，系统表征了其组成、形貌、结晶性、厚度、带隙及光学性质，为光电子和电力电子应用奠定基础。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced high-temperature performance of GaN light-emitting diodes grown on silicon substrates
我们比较了在硅和蓝宝石衬底上生长的市售GAN发光二极管（LED）的光学和电气特性对温度的依赖性。与传统预期相反，生长在硅衬底上的LED（通常称为GaN-on-Si LED）在较高温度下显示出较小的效率下降，即使具有更多的穿透位错。结温的分析表明，尽管与生长在蓝宝石衬底上的LED相比共享相同的外延结构和封装，但GaN on Si LED具有较冷的结。我们还观察到理想因子随着环境温度的增加而降低，这表明理想二极管电流随着温度的增加而增加。应变和温度系数测量的分析表明，与生长在蓝宝石上的LED相比，Si上GaN LED的有源区内的空穴传输效率增加，这导致了较少的温度依赖性效率下降。
2016-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-dependent thermally driven morphological evolution of Pt$_{0.9}$Ni$_{0.1}$ thin films on sapphire and langasite
University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；University of Maine（缅因大学）
该研究探究带Zr粘附层的Pt$_{0.9}$Ni$_{0.1}$薄膜在蓝宝石和langasite衬底上的热驱动形貌演化，发现其粗化行为受衬底影响，400-600°C为主要粗化窗口，热稳定性由多因素耦合决定。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Grain Coalescence on Dislocation and Stress Evolution of GaN Films Grown on Nanoscale Patterned Sapphire Substrates
本研究对比了LT-GaN与PVD-AlN两种成核层对纳米图形化蓝宝石衬底上GaN薄膜的影响，发现PVD-AlN能抑制奥斯特瓦尔德熟化，使位错密度降低超50%，但残余压应力增加约0.5 GPa。
2023-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Effect of substrate miscut angle on critical thickness, structural and electronic properties of MBE-grown NbN films on c-plane sapphire
Cornell University（康奈尔大学）
研究通过MBE在不同偏转角的c平面蓝宝石上生长NbN薄膜，发现偏转角增大可提高薄膜结构质量并略微提升超导转变温度。
2025-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Growth windows of epitaxial $\textrm{Nb}_x\textrm{N}$ films on c-plane sapphire and their structural and superconducting properties
采用分子束外延技术在c面蓝宝石衬底上生长了NbN薄膜。薄膜的结构和超导性能的特点表明，生长参数，如衬底温度和活性氮流量的影响薄膜的结构相，从而超导临界温度。四个阶段的NbN被确定为在不同条件下生长的薄膜。在一个新的发现，我们表明，原子平面和高度结晶的$β$ - $\textrm{Nb}_2\textrm{N}$薄膜可以在1100 \degree C或更高的衬底温度下生长，和相纯$β$ - $\textrm{Nb}_2\textrm{N}$薄膜的超导临界温度是$0.35~K<T_c<0.6~K$，基于在不同的衬底温度下生长的薄膜的测量。
2022-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Unveiling the growth mode diagram of GaSe on sapphire
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普大学）
本研究通过RHEED技术揭示了在刚玉基底上GaSe的生长模式图，展示了其相变与生长条件的关系，为III-VI化合物的合成提供了新路径。
2025-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Single-crystalline high-quality beta-Ga2O3 pseudo-substrate on sapphire through sputtering for epitaxial deposition
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Agnitron Technology Incorporated（阿格尼特龙科技有限公司）；University of Massachusetts Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）；Center for High Technology Materials, University of New Mexico（新墨西哥大学高等材料研究中心）
通过射频溅射和高温退火在蓝宝石基板上制备高纯度单晶β-氧化镓伪基板，用于外延生长，实现高迁移率的N掺杂氧化镓薄膜。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Revealing the Origin and Nature of the Buried Metal-Substrate Interface Layer in Ta/Sapphire Superconducting Films
该研究结合同步辐射X射线反射率、STEM、芯能级EELS与DFT，揭示Ta/蓝宝石超导薄膜中约0.65 nm的Al-O-Ta互混界面层及其由表面氧含量决定的形成机制。
2024-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Substrate Effect on Optical Properties of Insulator-Metal Transition in VO2 Thin Films
本文利用拉曼光谱研究了二氧化钒（VO 2）薄膜在热致绝缘到金属相变过程中的光学性质。我们观察到在石英和蓝宝石衬底上生长的类似的VO 2薄膜的转变温度的显着差异：在石英上生长的薄膜显示在较低的温度（Tc= 50 C）下的相变相比，在蓝宝石上生长的薄膜（Tc= 68 C）。我们还研究了不同波长和偏振的激发激光在检测到的拉曼信号的差异。我们发现，对于任一基板，较长的波长（在我们的情况下为785 nm）产生最清晰的VO 2拉曼光谱，没有偏振依赖性。
2013-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial strain defines the self-organization of epitaxial MoO2 flakes and porous films on sapphire: experiments and modelling
研究了MoO 2在c面蓝宝石衬底上的外延生长。一种理论方法，基于应变能的密度泛函理论计算，允许预测优选层/衬底外延关系。为了验证计算结果，用化学驱动等温近空间气相输运技术生长了MoO 2/（001）Al 2 O3异质结构。在生长的早期阶段，获得两种形态，使用相同的生长参数：躺和站立的薄片。的组成和形态，以及层/衬底的外延关系，确定为两种形态。实验外延关系与DFT计算预测的应变能最有利的。对于较厚的膜，站立的薄片演变形成由聚结的外延薄片组成的外延多孔层。蓝宝石衬底和MoO 2之间的界面应变使分离或合并的薄片之间的自组织从纳米到微米尺度，取决于沉积条件。
2021-04-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
HVPE Growth of Si-Doped $β$-Ga$_2$O$_3$ on Sapphire: Influence of Substrate Offcut on Structural and Electrical Properties
University of Massachusetts Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）
本研究采用HVPE在蓝宝石衬底上异质外延生长Si掺杂$\beta$-Ga$_2$O$_3$薄膜，系统研究了衬底偏角对生长动力学、表面形貌、晶体质量和电学输运性质的影响，发现增大偏角可改善表面形貌和晶体质量，并获得了高达100 cm$^2$/V$\cdot$s的室温电子迁移率。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Metastable giant moments in Gd-implanted GaN, Si, and sapphire
我们报告的Gd离子注入和磁特性的GAN薄膜上的蓝宝石衬底和裸蓝宝石和Si衬底上的Gd离子注入后，阐明的机制诱导的磁性。在5 ~ 300 K的温度范围内，对这三种基质，每个Gd离子都观测到了巨大的磁矩. GAN中每Gd的最大磁矩为1800 μ_B，而Gd注入的Si和蓝宝石中的磁矩仅稍小。发现表观诱导铁磁响应是亚稳态的，在室温下大约50天后消失，除了植入的蓝宝石。我们认为，我们的研究结果支持一个缺陷为基础的图片在Gd注入半导体和绝缘体的磁性。
2011-03-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of rare-earth scandates in comparison to other oxidic substrate crystals
比较了DyScO $_3$、TbScO $_3$和GdScO $_3$与La $_{0.29}$ Sr $_{0.71}$ Al $_{0.65}$ Ta $_{0.35}$ O $_3$（LSAT）和蓝宝石的高温热性能。为了计算热导率，分别通过差示扫描量热法和激光闪光技术测量热容和热扩散率。DyScO $_3$和TbScO $_3$在900 ° K以上显示出热导率的非典型上升，而对于GdScO $_3$、LSAT和蓝宝石，可以观察到在升高的温度下的预期下降。这些结果导致一种新的类型的热传输的建议迁移离子。
2017-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Twin Domains in 111 oriented {CdO/MgO} superlattices: homoepitaxy versus heteroepitaxy
Institute of Physics Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）
研究了在不同基底上生长的{CdO/MgO}超晶格的双域形成机制，揭示了异质外延中基底与外延层对称性关系对双域数量和旋转角度的影响。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Effects of sapphire nitridation and growth temperature on the epitaxial growth of hexagonal boron nitride on sapphire
本文报道了在冷壁化学气相沉积（CVD）系统中在蓝宝石衬底上外延生长六方氮化硼（hBN）薄膜的研究。在低温（850 ℃）下形成薄的非晶氮化层，这使得随后在1350 ℃下外延生长hBN成为可能。通过X射线衍射（XRD）分析了蓝宝石氮化温度和生长温度对薄膜质量的影响。高于最佳氮化和生长温度改善氮化层的结晶质量，但不利于hBN的外延生长。XRD θ-2θ扫描结果表明，在最佳条件下生长的hBN薄膜的c晶格常数为6.66 nm，Raman光谱表明，hBN薄膜具有1370.5/cm的面内伸缩振动特性。X射线光电子能谱学分析证实了具有优异均匀性的化学计量hBN膜的形成。
2016-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption-controlled Growth of Homoepitaxial c-plane Sapphire Films
本研究提出并实现了c面蓝宝石薄膜的吸附控制同质外延生长方法，成功制备出原子级平滑、结晶性极佳且光学性能优异的高纯度薄膜。
2024-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Orientation disparity in GaN/graphene/$m$-sapphire: control-based re-examination of thru-hole epitaxy
Kyung Hee University（庆熙大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Sungkyunkwan University (SKKU)（成均馆大学）
研究通过对比不同基板处理方式下GaN生长取向，发现基板预处理比掩模连续性更主导取向，且通过孔成核机制独立于取向。
2025-12-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular Beam Epitaxy of Wurtzite (Ga,Mn)N Films on Sapphire(0001) Showing the Ferromagnetic Behaviour at Room Temperature
以NH3为氮源，采用分子束外延技术在蓝宝石（0001）衬底上成功地生长了室温下具有铁磁性的纤锌矿（Ga，Mn）N薄膜。用超导量子干涉仪在1.8 ~ 300 K温度范围内测量了薄膜的磁化强度，外加磁场平行于薄膜平面，磁场强度达7 T。在300 K时，（Ga，Mn）N薄膜的磁化强度与磁场的关系为铁磁性，而GAN薄膜的磁化强度则表现出类似泡利顺磁性的行为。（Ga，Mn）N薄膜的居里温度为940 K。
2001-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Layer-by-layer epitaxial growth of scalable WSe2 on sapphire by molecular-beam epitaxy
分子束外延（MBE）提供了一种简单但有效的方法来合成大面积高质量的薄膜和各种材料的异质结构，包括已完成的III-V族和II-VI族半导体以及新开发的氧化物和硫属化物，导致凝聚态物理的重大发现。然而，对于二维（2D）材料，主要的制造路线一直是机械剥离和化学气相沉积，通过充分利用相邻层之间的弱范德华键合性质，和MBE生长的2D材料，特别是在绝缘基板上的传输测量，已受到限制，尽管其对未来的先进研究的根本重要性。在这里，我们报告了通过MBE在绝缘衬底上逐层外延生长可扩展的过渡金属二氯属化物（TMDC）薄膜，并演示了双极晶体管的操作。所提出的生长方案广泛适用于其他TMDC，为制造具有各种2D材料的范德华异质结构提供了一个关键的里程碑，以获得新的性能和功能。
2017-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Separate magnetization switching of hexagonal Co/BN/Co junctions grown epitaxially on c-sapphire
采用分子束外延技术在c面Al_2 O_3衬底上生长了磁性隧道结（MTJ）。MTJ叠层由两个铁磁hcp-Co层组成，由薄的绝缘h-BN阻挡层隔开。样品已经生长在一个单一的运行揭示单晶外延结构与尖锐的界面，通过应用透射电子显微镜观察。面内磁化实验已经揭示了薄的顶部Co（软）层和厚的底部Co（硬）层的单独磁化切换。在零磁场下，两个Co层处于反平行状态。
2017-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Real-time X-ray Monitoring of the Nucleation and Growth of AlN Epitaxial Films on Sapphire (0001)
我们报告的X射线散射研究的结果AlN在c面蓝宝石在反应射频磁控溅射。原位X射线测量的灵敏度使我们能够跟踪从初始成核层到完全弛豫的AlN膜的应变和粗糙度的结构演变。观察到的生长速率瞬变，与初始形成的非聚结的岛屿与显着的氧掺入从基板一致。岛聚结后，看到一个稳定的状态的生长速率与连续移位的c和晶格参数朝着松弛的体值作为生长进展，与膜达到完全松弛状态，厚度约30 nm。
2017-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen-polar growth of AlN on vicinal (0001) sapphire by MOVPE
本研究通过MOVPE在邻晶蓝宝石上生长氮极性AlN，优化V/III比、温度和氮化条件，实现亚纳米级粗糙度。
2024-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
New Sol-Gel Synthesis of Ordered Nanostructured Doped ZnO Films
报道了一种新的溶胶-凝胶法制备c轴取向的未掺杂和Co、Fe、Mn和V掺杂ZnO薄膜。溶胶由水合乙酸锌前体和二甲基甲酰胺（DMF）溶剂制备。将薄膜旋涂到亲水性蓝宝石衬底上，然后干燥，退火和后退火，产生几乎纯单轴ZnO微晶和高度的长程结构有序。六方微晶的特定取向被证明垂直和平行于衬底表面。钴掺杂导致柱状ZnO纳米晶的形成。钒掺杂薄膜形成尖晶石氧化物ZnAl 2 O 4，这是ZnO与蓝宝石衬底反应的结果。结构，光学和形态表征证明了高品质的薄膜。
2003-07-10 cond-mat.mtrl-sci
