Heterogeneous nucleation of catalyst-free InAs nanowires on silicon
本文报道了用化学束外延法在Si（111）衬底上非均匀成核生长无催化剂的InAs纳米线。我们表明，纳米线成核增强溅射的硅衬底与高能粒子。我们认为，粒子轰击引入的硅表面上的晶格缺陷，作为优先成核网站。这些成核位置的形成可以通过溅射参数来控制，从而允许在宽范围内控制纳米线密度。纳米线成核伴随着不需要的寄生岛，但通过仔细选择退火和生长温度，可以大大降低这些岛的相对密度，并实现具有高纳米线产率的样品。
2017-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate-assisted nucleation of ultra-thin dielectric layers on graphene by atomic layer deposition
我们报告了在单层石墨烯上通过非籽晶原子层沉积生长的Al 2 O3薄膜的润湿性的大的改善，而不产生点缺陷。这种增强的润湿是通过使用由下面的金属衬底在石墨烯表面上诱导的极性陷阱来大大增加成核密度来实现的。然后通过标准方法将所得的Al 2 O3/石墨烯叠层转移到SiO2。
2014-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Excitons in InGaAs Quantum Dots without Electron Wetting Layer States
Stranski-Krastanov（SK）生长模式促进了使用晶格失配半导体（例如InAs和GaAs）的量子点（QD）的自组装。SK量子点是无缺陷的，可以嵌入异质结构和纳米工程器件中。InAs量子点是优良的光子发射体：量子点激子，电子-空穴束缚对，被利用作为高质量单光子的发射体用于量子通信。SK模式的一个显著缺点是润湿层（WL）。WL的结果在一个连续的能量相当接近的量子点限制态。WL-态导致QD-激子的不需要的散射和退相过程。在这里，我们报告说，稍微修改的SK生长协议的GaAs上的InAs-我们添加一个单层的AlAs以下的InAs QD形成-结果在一个激进的变化的QD激子。广泛的表征表明，该附加层消除了电子的WL连续体，从而能够产生高电荷激子，其中多达六个电子占据相同的QD。与此协议生长的单量子点表现出的光学线宽匹配的最好的SK量子点，使他们成为一个有吸引力的替代标准InGaAs量子点。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Characterisation of MOVPE Grown Vertically Correlated InAs/GaAs Quantum Dots
采用低压金属有机物气相外延（LP-MOVPE）技术在GaAs衬底上生长了自组织InAs量子点结构。与光调制反射光谱相结合的光致发光被用作生长优化的主要表征方法。结果表明，光反射光谱是一个很好的工具，表征量子点结构润湿层（厚度和成分），并在垂直堆叠量子点结构的间隔识别。
2007-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Triggering InAs/GaAs Quantum Dot nucleation and growth rate determination by in-situ modulation of surface energy
外延InAs/GaAs量子点（QD）作为高效、纯净的单光子源和纠缠光子对源被广泛应用，然而可靠的晶圆级生长技术却被证明是难以捉摸的。二维量子阱（QW）薄膜的生长可以以原子精度低至材料中电子的德布罗意波长以下来实现，从而暴露出盒中量子粒子能量与厚度平方的关系。然而，在控制纳米结构成核的确切时刻的困难掩盖了这种行为在外延量子点材料，防止其生长的清晰理解。在这项工作中，我们表明，量子点成核可以诱导直接调制的晶体表面能，而无需额外的材料或设备。这使我们获得了量子点生长速率的定量测量，并使量子点生长过程的预测设计成为可能。我们相信这种技术对于实现单光子水平上可扩展量子器件所需的量子点均匀阵列至关重要。
2019-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evolution of self-assembled InAs/Gas(001) quantum dots grown by growth-interrupted molecular beam epitaxy
采用分子束外延方法在GaAs（001）表面连续和间断生长两种模式下生长的InAs量子点（QDs）具有准三维（Q3D）和三维量子点两大类，其体积密度的演化可用速率方程动力学模型定量描述.小Q3D量子点的体积密度随时间呈指数下降，而大量子点的单点平均体积随着Ostwald熟化而增加。生长的动力学涉及准3D到3D量子点的转化率由超应力和润湿层吸附原子的参与。数据分析排除了准3D QD是由于生长后的低效冷却而导致的非本征表面特征。
2008-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation of a stable solid from melt in the presence of multiple metastable intermediate phases: Wetting, Ostwald step rule and vanishing polymorphs
在许多系统中，稳定固体的成核可以在其他（通常多于一个）亚稳相的存在下发生。这些可以是多晶型固体或甚至液相。在这种情况下，从熔体中的固相的成核可以通过亚稳相来促进，因为后者可以“润湿”母相和子相之间的界面，即使在母液和稳定固相的热力学性质中可能没有亚稳相存在的标志。经典成核理论（CNT）的直接应用在这里是有缺陷的，因为它高估了成核势垒，因为表面张力被高估（通过忽略中间级的亚稳相），而子相和母相之间的热力学自由能隙保持不变。在这项工作中，我们讨论了一个密度泛函理论（DFT）为基础的统计力学方法来探索和量化这种促进。我们构建了一个简单的序参量依赖的自由能表面，然后使用DFT计算（i）序参量分布，（ii）整体成核自由能垒和（iii）之间的表面张力的母液和亚稳固体，也母液和稳定的固相。该理论确实发现，在润湿的存在下，成核自由能垒可以显着降低。这种方法可以提供一个微观解释的奥斯特瓦尔德步骤规则和著名的现象“消失的多晶型”，取决于温度和其他热力学条件。理论揭示了相变动力学的不同场景，其中一些可以通过现代纳米合成方法进行探索。
2013-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase Field Theory of Heterogeneous Crystal Nucleation
发展了一种模拟过冷纯液体与尖壁接触时的润湿和异质晶体形核的相场方法。我们讨论了壁面边界条件的各种选择，并确定了临界核的性质，包括它们的形成自由能和作为过冷度函数的接触角。我们发现，对于特定的边界条件选择，我们可以实现经典球冠模型的模拟或决定性的非经典行为，其中接触角从其在熔点处的值朝向在临界过冷度处的完全润湿减小。
2006-08-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Photoluminescence of patterned arrays of vertically stacked InAs/GaAs quantum dots
我们报告的光致发光测量垂直堆叠的InAs/GaAs量子点生长的分子束外延聚焦离子束图案化的孔阵列与不同的阵列间距。仅在图案化区域上观察到1.24 eV的量子点发射，表明在这些生长条件下在所需位置和低于点形成的临界厚度处光学活性点的优先成核。光致发光测量作为不同的聚焦离子束照射的孔间距的函数表明，量子点发射强度随着阵列周期性的降低而增加，与增加的点密度一致。
2010-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Lifshitz theory of wetting films at three phase coexistence: The case of ice nucleation on Silver Iodide (AgI)
假设：当流体接近三相共存时，吸附可能是通过连续形成两个中间润湿膜而发生的。这些润湿层的平衡厚度是分子间力的微妙平衡的结果，如由下面的界面势所指示的。两个可变吸附层的范德华力可以从Dzyaloshinskiii-Lifshitz-Pitaevskii理论精确地公式化，并且可以导出远远超出常规Hamaker理论有效性的解析近似。计算方式：我们考虑了水蒸气在碘化银上的吸附平衡，当接近三相点时，冰和水层可以同时形成并竞争水蒸气。我们对这个复杂系统进行了Lifshitz理论的数值计算，并给出了与数值结果定量一致的解析近似。调查结果：在AgI/水/空气的三相接触线上，表面力促进了AgI/空气和水/蒸汽界面上的冰的生长，从而支持了AgI在大气中的接触成核模式。我们的方法提供了一个框架，在三相共存的吸附的描述，并允许对大气气溶胶的冰成核效率的研究。
2021-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two Approaches to Dislocation Nucleation in the Supported Heteroepitaxial Equilibrium Islanding Phenomenon
我们用分子静力学方法和相场晶体学方法研究了二维纳米岛中位错的形成。结果发现，这两种方法表明相同的定性阶段的成核过程。位错在膜-基接触点处形核，当位错与岛-润湿膜接触点的距离大于最高能垒的距离时，位错能量单调减小。
2008-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Stranski-Krastanov mechanism of growth and the effect of misfit sign on quantum dots nucleation
讨论了Stranski-Krastanov模式外延生长的热力学和晶格失配的影响。Sttranski-Krastanov生长模式代表了一系列逐层或Frank-van der Merwe生长，然后形成三维（3D）岛或Volmer-Weber生长。上述两种生长模式的出现都符合Bauer的润湿性判据。Volmer-Weber生长的发生所需的正润湿功能起源于作为晶格失配松弛的结果的靠近二维（2D）岛的边缘的原子的垂直位移。单层高岛相对于双层岛变得不稳定，双层岛又相对于三层岛变得不稳定，等等，超过一些临界岛尺寸。单层岛作为三维（3D）岛的必要前体出现。单双层转变的临界岛尺寸随着晶格失配的减小而急剧增大，并在失配的临界值处发散。该值在坐标润湿失配相图中划分了Frank-van der Merwe和Stranski-Krastanov模式的区域。单层到多层岛的转变通过2D岛的连续成核和生长（逐层转变）或通过多层岛的成核和横向（2D）生长（多层2D转变）来发生。前者发生在“刚性”覆盖层材料的情况下，并且主要发生在压缩覆盖层中。后者发生在“软”材料的情况下，如铅和铟，主要是在拉伸覆盖层。拉伸薄膜表现出非成核转变相比，压缩薄膜的类成核行为。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation pathway of core-shell composite nucleus in size and composition space and in component space
应用二元成核动力学理论，不仅在尺寸和成分空间，而且在成分空间，研究了由稳定终相核和中间亚稳相润湿层组成的核壳复合核的成核动力学。本文考虑了福克-普朗克方程的定态解。导出了鞍点临界核和后临界核的各种计算公式。在鞍点处的成核动力学更适当地表征在尺寸和组成空间中，而后临界核的动力学更适当地描述在组分空间中。虽然自由能和反应速率对鞍点成核动力学起决定性作用，但自由能的细节与后临界核的动力学无关。
2012-10-23 cond-mat.mtrl-sci
On atomic structure of Ge huts growing on the Ge/Si(001) wetting layer
根据近年来STM对分子束外延过程中Ge hut在Si（001）表面成核和生长的研究结果，提出了Ge hut团簇生长的结构模型--金字塔和楔形.结果表明，无论簇的形状如何，在簇的生长过程中，小屋基沿方向的扩展都是不均匀的。<110>生长金字塔，从第二单层开始，通过循环形成轻微的不对称和对称的集群，与对称的出现后，每四个梯田。我们假设只有在润湿层上由2、6、10、14等单层膜组成的对称金字塔结构才是稳定的。这可以解释在低Ge沉积温度下获得的密集阵列中的楔形相比，金字塔的稳定性较低。本文讨论了在由8个二聚体组成的相同胚胎上，通过形成1个单层高16-二聚体核，在润湿层斑片上形成金字塔和楔形的可能成核过程。这些过程的示意图，这两个物种的小屋。它的结论是从精确的STM测量WL补丁的顶层放松时，他们成核小屋。
2013-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steady-state nucleation rate and flux of composite nucleus at saddle point
通过推广二元形核理论，研究了复合形核在鞍点处的稳态形核速率和通量。描述成核通量的Fokker-Planck方程是使用用于复合核生长的Master方程导出的，复合核由最终稳定相的核组成，最终稳定相的核被中间亚稳相的润湿层包围，中间亚稳相从作者最近评价的亚稳母相中成核[J. Chem. Phys.{ \bf 134}，164508（2011）]。Fokker-Planck方程与二元成核理论中的方程相似，但在反应速率矩阵中存在非对角元素。首先导出了稳态形核速率和形核通量方向的一般解。然后，利用这些信息研究了复合晶核在鞍点处的形核过程。利用模型自由能面研究了稳态成核速率和成核通量方向对反应速率和自由能面的依赖关系。成核电流的方向偏离自由能面的最陡下降方向。结果表明，两个反应速率常数的重要性：一个是从亚稳环境到中间亚稳相，另一个是从亚稳中间相到稳定的新相。另一方面，势$Φ$或Kramers交叉函数（承诺或分裂概率）的梯度对反应速率或自由能表面相对不敏感。
2012-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Telecom-wavelength InAs QDs with low fine structure splitting grown by droplet epitaxy on GaAs(111)A vicinal substrates
采用液滴外延技术在邻位GaAs（111）A衬底上自组装InAs/InAlAs量子点。小的错切角，同时保持从表面施加到量子点的对称性，由于在台阶边缘处存在优先成核位点，允许快速生长速率。In含量> 50%的100 nm InAlAs变质层已经几乎完全弛豫，具有非常平坦的表面。该量子点在1.3 μm电信O波段发射，精细结构分裂低至16 μeV，因此适合作为利用纠缠光子的量子通信网络中的光子源。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ordered InAs QDs using prepatterned substrates by monolithically integrated porous alumina
本文利用单片集成多孔氧化铝掩模在GaAs衬底上制备有序纳米孔，实现位置受控InAs量子点生长，填充因子接近1，且孔间区域量子点形成被完全抑制。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The influence of substrate temperature on growth of para-sexiphenyl thin films on Ir{111} supported graphene studied by LEEM
利用低能电子显微镜（LEEM）实时研究了Ir{111}负载石墨烯片上对六苯基（6 P）薄膜的生长与衬底温度的关系。微低能电子衍射（μLEED）已被用来确定在表面上形成的不同6P特征的结构。我们观察到的成核和生长的润湿层组成的躺在生长的初始阶段的分子。石墨烯缺陷（皱纹）被发现是润湿层和沉积后期在润湿层顶部生长的6 P针状物成核的优先位点。润湿层和针的分子结构被发现是相似的。结果，对于针，仅观察到有限数量的生长方向。相比之下，在裸露的Ir{111}表面上，6P分子呈现直立取向。在320 K和352 K时，在Ir{111}裸表面上观察到分枝岛的形成，而在405 K时，观察到直立分子以阶梯流动的方式生长的连续层的形成。
2011-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing energy barriers and quantum confined states of buried semiconductor heterostructures with ballistic carrier injection: An experimental study
一个三端光谱，探测两个亚表面的能垒和带间的光学跃迁在半导体异质结构的演示。研究了一种以InAs/GaAs量子点为集电极的单极性p型半导体金属基区晶体管。利用少/多载流子注入、弹道电子发射谱和热载流子散射谱分别测量了Al_xGa_（1-x）As埋层导带和价带的势垒高度，从而确定了Al_（0.4）Ga_（0.6）As的带隙为2.037 ± 0.009 eV（9 K）。在正向集电极偏压下，注入具有亚带隙动能的少数载流子引起带间电致发光。三个发射峰从InAs量子点，InAs润湿层，和GaAs观察一致的少数载流子注入。
2007-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Seeding ice growth at ambient conditions using nano graphene oxide
由于表面的非极性和水的高蒸汽压，在环境条件下疏水表面上的水润湿是不允许的。然而，亚毫米大小的亲水性斑块的存在允许沙漠甲虫的蜡状翅膀被晨雾覆盖。在这里，我们表明，喷洒的氧化石墨烯纳米片（nanoparticles）是有效的冷凝水纳米滴和播种冰外延石墨在环境条件下。通过控制相对湿度和nanoGO密度，我们能够在20小时的时间尺度上研究完整的冰润湿层的形成。这为使用非接触式原子力显微镜实时可视化冰成核和生长提供了前所未有的机会。奥斯特瓦尔德在1897年提出的结晶阶段首次在微观水平上完全展开。我们获得的实时图像的顺序相变从无定形冰到一个短暂的立方冰Ic阶段，最后到稳定的六边形冰Ih。最有趣的是，我们发现冰的成核和生长可以通过修饰nanoGO的官能团以及nanoGO之间的分子间氢键来影响。这提供了一种控制非均匀冰成核和雪晶形成的策略。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plastic Relaxation without Dislocations in $β$-Ga$_2$O$_3$ Heteroepitaxy: A Structural Peculiarity of Ga$_2$O$_3$ Polymorphs
研究β-Ga₂O₃异质外延的无位错塑性弛豫，结合多模拟方法揭示Ga原子重排实现局部α-β相变的机制，为Ga₂O₃多型体结构特性提供新认识。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation of Ge quantum dots on the Si(001) surface
本文首次报道了用双真空分子束外延技术直接观察到的Ge原子簇成核过程。在润湿层块体上观察到锥状和楔状团簇的核，发现它们具有不同的结构。这两个物种的集群的增长继续以下不同的情况：楔形集群的第二个原子层的形成导致其第一层的重排。它的脊状结构并不复制核的结构。锥状团簇的生长没有发生相变。它的顶点的结构复制了原子核的结构。楔状团簇在三角面上含有点缺陷，并且沿脊具有优先生长方向。{105}面的导出结构对应于PD模型。临界外核化现象可能是hut形成的原因。
2010-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the Nucleation of Al2O3 in Atomic Layer Deposition on Aluminum for Ultrathin Tunneling Barriers in Josephson Junctions
超薄介质隧穿势垒是约瑟夫森结（JJ）超导量子比特的关键。然而，通过氧扩散热氧化铝的流行技术产生了有问题的缺陷，例如氧空位，这被认为是两级波动的主要来源，并有助于量子比特的退相干。开发用于改进隧穿势垒的替代方法变得迫切和必要。氧化铝（Al 2 O3）的原子层沉积（ALD）是解决Al 2 O3隧穿势垒中的氧空位问题的有希望的替代方案，并且其自限制生长机制提供了原子级精度的隧穿势垒厚度控制。在金属上的Al 2 O3的ALD中的关键问题是金属表面上缺乏羟基，这阻止了三甲基铝（TMA）的成核。在这项工作中，我们探索了铝表面的修改，水脉冲曝光，然后TMA脉冲曝光，以评估ALD作为JJ量子比特的可行技术的可行性。ALD Al 2 O3膜从40埃到100埃生长在1.4埃到500埃的Al上，并用椭圆偏振法和原子力显微镜进行表征。测得1.2埃/循环的生长速率，并观察到界面层（IL）。由于IL厚度取决于Al的可用性并在2 nm处饱和，因此选择超薄Al润湿层可能会导致超薄ALD Al 2 O3隧道势垒。
2014-05-14 cond-mat.mtrl-sci
CMOS compatible dense arrays of Ge quantum dots on the Si(001) surface: Hut cluster nucleation, atomic structure, and array life cycle during UHV MBE growth
本文报道了在超高真空分子束外延中直接观察到的Ge在Si（001）上的hut形核现象.该研究使用耦合MBE室和STM的UHV仪器进行，其使得在处理的任何阶段的原子水平上的样品研究成为可能。Si晶片通过在925 ℃下退火来脱氧。采用电子束蒸发法淀积Ge，覆盖率为3 ~ 14 μ m，硅片温度为360 ℃。在（MxN）润湿层（WL）贴片上观察到金字塔和楔形的核，并发现它们具有不同的结构。建立了这两种原子核的原子模型和生长团簇的模型。每个物种的小屋的增长已被证明遵循一般的情况。楔的第二原子层的形成导致其第一层的重排。其脊状结构不重复细胞核。金字塔的增长没有相变。其顶点的结构复制了原子核。在棚屋物种之间的转换是不可能的。楔包含点缺陷的三角形面的上角，并具有沿脊的优先生长方向。{105}面的衍生结构原来遵循PD模型。小屋阵列的进一步增长导致楔形占主导地位，金字塔的密度呈指数下降。楔形物的高度受到限制;未观察到棱锥高度的限制。第二代棚屋出现在覆盖率>10平方米的地方;新的棚屋占据了整个WL。
2011-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density-controlled growth of vertical InP nanowires on Si(111) substrates
报道了一种利用分子束外延的气-液-固方法在（111）硅衬底上实现金催化InP纳米线密度控制生长的方法。我们开发了一种有效的和无掩模的方法的基础上控制的数量和尺寸的Au-In催化剂液滴除了NW成核的条件。通过适当选择In/Au催化剂束当量压力（BEP）比、磷的BEP和生长温度，可以在18 μm ~（-2）到< 0.1 μm ~（-2）的范围内调节NW密度。将相同程度的控制转移到InAs/InP量子点-纳米线，利用超低密度通过显微光致发光研究单片生长在硅上的在电信频带中发射的单个量子点-纳米线的光学性质。在低温下的光谱学成功地证实了我们的方法的相关性，以激发单个InAs量子点上生长的样品，这打开了基于单量子点的大规模应用集成在硅上的纳米线设备的路径。
2020-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetically controlled exciton transfer in hybrid quantum dot-quantum well nanostructures
利用磁光致发光研究了InAs/GaAs混合量子点（QD）-InGaAs量子阱（QW）结构的载流子转移，观察到在强磁场和激发密度下光致发光（PL）与GaAs势垒厚度的非线性关系。对于薄势垒的情况下，观察到QW PL强度增加，在QD PL强度的降低为代价。这是由于在量子阱和润湿层（WL）中的面间载流子动力学的变化，从增加的磁场随着量子点激发态和激子态之间的耦合在量子阱和润湿层（WL）的变化。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semi-Deterministic Quantum Dot Placement in Heteroepitaxy
通过工程化边界几何形状实现异质外延中量子点的半确定性排列，为高质量单光子源和量子光子器件提供理论支持。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
