Dissipative structure formation during crystallization of alloys under high-nonequilibrium conditions
本文用计算机模型研究了二元系的结晶过程，该模型考虑了扩散系数与温度的关系和合金中溶解组分的非平衡分配。在Fe-B和Ni-B系快速凝固过程中，获得了枝晶尖端过冷度与界面速度的关系。检测到的形态转变的条件下从扩散生长制度的变化，在一些临界过冷度的热生长。这种转变的特征在于枝晶生长速度的不连续放大。临界过冷度和生长速度不连续性的值取决于动力学系数的各向异性的程度，以及原子动力学和界面上扩散的活化能的差异。
2008-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Two-level systems and growth-induced metastability in hydrogenated amorphous silicon
从2到300 K的比热测量由热线化学气相沉积制备的氢化非晶硅在低温下显示出一个大的过剩比热，显着大于德拜比热计算从声速。所制备的薄膜具有与非晶网络中的亚稳态氢相关的肖特基异常，以及通常与非晶态固体中的隧穿二能级系统相关的大的线性和过量立方项。在200 °C下退火，该温度使氢迁移但不蒸发，不可逆地降低了热容，消除了肖特基异常并留下降低的线性热容。生长温度和H含量的非单调依赖关系，观察在所有的效果，除了声速，这表明隧道二能级系统和肖特基异常与原子氢，并需要低密度区域形成，而声速与硅网络，并提高随着生长温度的增加。
2020-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Influence of external flows on crystal growth: numerical investigation
我们采用相场/格子玻尔兹曼相结合的方法[D. Medvedev，K. Kassner，Phys. Rev. E { \bf 72}，056703（2005）]中描述的方法来模拟在外部流中从过冷熔体的非小面晶体生长。选定的生长参数的数值确定。对于生长模式在中度到高度过冷度和相对较大的各向异性，尖端半径和选择参数的值绘制为Peclet数的函数大约落在单一的曲线。因此，可以认为，平行流仅通过修改（增加）Peclet数来改变所选择的尖端半径和生长速度。这有有趣的影响，目前的选择理论作为预测的增长特征下流的可用性。在较小的各向异性，在平面过冷度与各向异性的形态图的修改观察。从树枝状晶体到doublons的过渡线有利于树枝状图案，随着流速的增加，树枝状图案变得比doublons更快，从而使树枝状结构的吸引力更大。对于小的各向异性和普朗特数，我们发现在流动的存在下的尖端速度的振荡。在增加流体粘度或降低流速时，我们观察到这些振荡的振幅减小。
2006-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Relationship Between Macrostep Height and Surface Velocity for a Reaction-Limited Crystal Growth Process
本文研究了在非平衡稳态条件下，反应（界面）限制晶体生长过程中，宏观台阶高度对邻位表面生长速度的影响。采用蒙特卡罗方法，基于点接触型步进吸引的限制性固体-固体（RSOS）模型（称为p-RSOS模型）。虽然这是一个简单的晶格模型，但模型表面显示出各种不同的配置，这取决于温度和晶体生长的驱动力。结果表明，表面速度随着刻面宏台阶高度的增加而减小。此外，最近由Onuma { \it et al.}报道的表面速度的显著变化在一项基于4 H-SiC的研究中，研究还表明，台阶坡度、台阶速度和台阶动能系数均受刻面台阶高度的影响。
2019-03-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Tuning the perpendicular magnetic anisotropy, spin Hall switching current density and domain wall velocity by submonolayer insertion in Ta / CoFeB / MgO heterostructures
通过在Ta / CoFeB / MgO / Ta异质结构中亚单层插入Au、Pt或Pd，我们调整了铁磁层的垂直磁各向异性和矫顽场。我们表明，这有一个重大的影响自旋霍尔开关电流密度和它的依赖于外部磁场。尽管$θ_\mathrm{SH} \approx -0.07$的有效自旋霍尔角相当小，但我们获得了低至$2 \times 10^{10}$ A/m $^2$的开关电流密度。我们发现，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用参数$D$减少与Au或Pd中间层，和垂直各向异性场减少了一个数量级与Pd中间层。用畴壁形核和扩展模型定量地解释了开关电流密度与电流脉冲宽度的关系。因此，界面工程被认为是一个合适的路线，以定制的电流感应磁化开关特性的磁性异质结构。
2017-05-13 cond-mat.mtrl-sci
The Kinetics of Primary Alpha Plate Growth in Titanium Alloys
通过比较模型与实验，检查了从β细胞生长的原代α-Ti菌落/魏氏平板的动力学。板生长速度敏感地依赖于速率限制物质的扩散系数D（T）和生长板周围的过饱和度。这些结果在一个最大的增长速度约40 K低于transus，一旦足够的过饱和度是可用于驱动板的生长。在Ti-6246中，发现板生长速度在850 oC时为约0.32 um min-1，这与模型预测的0.36 um min-1非常一致。生长板周围的溶质场，板的厚度，被发现是相当可变的，由于板和软碰撞的共生。发现该溶质场延伸至高达30 nm，并且发现β中的界面浓度约为6.4 at.%密苏里州发现增加O含量将对连续冷却期间预期的板长度具有最小的影响;相反，Mo每增加2 wt.钼还原。使用V代替Mo作为β稳定剂的合金预期在名义上相等的V含量下具有快得多的板生长动力学。这些发现将为合金和工艺路线的集成设计提供有用的工具，以实现定制的微观结构。
2019-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Fe Nucleation Density with Charge Doping of Graphene Substrate
我们已经证明，在外延薄膜生长的初始阶段的岛形核可以通过衬底表面电荷掺杂来调节。使用自旋密度泛函理论计算在石墨烯衬底上沉积Fe作为示例来研究这种电荷效应。结果表明，空穴掺杂能显著提高Fe原子的扩散势垒和中间分离时的Fe原子间排斥能，而电子掺杂能降低Fe原子的扩散势垒，但对Fe原子间排斥能的影响不大.进一步的动力学蒙特卡罗模拟表明，在空穴掺杂下，形核岛密度可以增加到10倍以上，并且可以降低到10倍以下。我们的研究结果表明，通过表面电荷掺杂的磁性金属纳米结构的自旋电子学应用定制的生长形态的新途径。
2014-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Tuning domain wall velocity with Dzyaloshinskii-Moriya interaction
我们研究了一系列Pt/Co/M外延三层膜，其中Co夹在Pt和非磁性层M（Pt，Ir，Cu，Al）之间。使用极磁光克尔显微镜，我们表明，场致畴壁速度强烈依赖于顶层的性质，它们从M=Pt到较轻的顶部金属覆盖层增加，对于Pt/Co/Al，DW动力学可以达到几个100 m/s。DW动力学与通过界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya相互作用）稳定的手性Néel壁的存在一致。其强度从Pt到Al顶层增加。这是由Pt/Co和Co/M界面处存在符号相反的Pt/Co解释的，后者的强度朝向更重的原子增加，可能是由于增加的自旋-轨道相互作用。这项工作表明，在非中心对称的三层结构的畴壁动力学可以微调工程的抗拉强度，在逻辑和spitronics应用程序的高效设备。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-independent ferromagnetic resonance shift in Bi-doped YIG garnets through magnetic anisotropy tuning
薄石榴石薄膜正成为磁振子自旋电子学和自旋轨道电子学器件的核心，因为它们显示出多功能的磁性以及低磁损耗。这些领域将受益于热不影响磁化动力学的材料，这种效应称为非线性热频移。在本研究中，我们利用脉冲激光沉积法生长出低阻尼的铋取代铁石榴石（Bi：YIG）超薄膜。通过对生长参数的微调，垂直磁各向异性的精确控制允许实现偶极磁各向异性的完全补偿。引人注目的是，一旦生长条件被优化，将生长温度从405 °C改变到475 °C作为唯一的调谐参数，诱导易轴从面外到面内。对于接近偶极补偿的膜，铁磁共振测量产生有效磁化$μ_{0}M_{eff} (T)$，其在大的温度范围（260 K至400 K）内几乎没有温度依赖性，导致各向异性温度指数为2。这些发现使Bi：YIG系统成为极少数磁各向异性的温度依赖性与饱和磁化强度以相同速率变化的材料之一。这种有趣的行为是归因于$Bi^{3+}$的轨道矩相当大的现象。
2023-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Scaling laws for two-dimensional dendritic crystal growth in a narrow channel
研究狭窄通道中熔体二维针状晶体生长动力学，解析理论预测低过饱和度下生长速度随时间以幂律衰减，并通过相场与针状网络模拟验证，同时揭示了临界通道宽度对晶体生长速度的影响机制。
2023-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Modelling crystallization: When the normal growth velocity depends on the supersaturation
该研究针对过饱和度不维持的结晶场景，结合守恒约束与动力学定律推导转变速率通用方程，完成多维度多生长级数的积分，关联JMAK模型并开展拟合与二维验证。
2023-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Band offset and gap tuning of tetragonal CuO-SrTiO3 heterojunctions
在这项工作中，我们分析了电子结构之间的交界处的SrTiO 3（001）单晶和薄的tetraxis CuO层，离轴RF溅射生长。的薄膜生长的详细表征，原子力显微镜和X射线光电子衍射测量的基础上，证明了外延生长。我们报告了几个标记的厚度相关的修改的膜间隙，发现在两个铜2 p和价带光谱;通过光谱椭圆偏振分析，我们提供了一个直接的证据的带隙增加的四角CuO层（1.57 eV）相对于较厚的单斜CuO层（1.35 eV）。根据集团计算和DFT+U模拟进一步讨论了这一现象。最后，我们报告了完整的实验带结图，显示了适合于电荷分离应用的交错配置，如光致发光和光催化;由于间隙加宽效应，在非常低（<3 nm）的膜厚度下观察到这种配置。
2019-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Simulation study on cavity growth in ductile metal materials under dynamic loading
用材料点法研究了动态载荷作用下韧性金属材料中孔洞的扩展。在稀疏波作用下，空穴效应表现为两种典型的现象：（1）部分材料颗粒相对于初始加载速度离开空穴;（2）局部区域呈现较弱的负压甚至正压。相邻的空穴通过等压轮廓的合并而相互作用。拉伸条件下空洞的生长具有阶段性。在初始缓慢阶段之后，拉伸和横向方向的体积和尺寸随时间呈线性增长率，直到整体拉伸波到达上自由表面。有趣的是，横向的生长速率比拉伸方向的生长速率快。体积增长速率随拉伸初速度线性增加。当整体拉伸波通过孔洞后，拉伸方向上的最大颗粒速度和拉伸方向上的最大颗粒速度均随初始拉伸速度的增大而增大。从空腔反射回来的冲击波和自由表面的压缩波诱发了界面不稳定性的初始行为，如Richtmyer-Meshkov不稳定性，这是变形空腔形貌不规则的主要原因。局部温度和热点分布由塑性功决定。与动力学过程相比，热传导要慢得多。
2013-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unexpected behaviour of the crystal growth velocity at the hypercooling limit
晶体生长速度是非平衡条件下过冷熔体凝固实验的热力学参数之一，可以直接观测。我们应用静电悬浮技术，以研究晶体生长速度$v$作为过冷度$ΔT$的函数，对于金属间化合物，同成分熔融二元合金NiTi和玻璃形成合金Cu-Zr，以及对于Zr基三元合金（Cu $_{\mathrm{x}}$ Ni $_{\mathrm{1-x}}$）Zr（$x= 0.7, 0.6$）和Ni基三元合金Ni（Zr $_{\mathrm{x}}$ Ti $_{\mathrm{1-x}}) (x= 0.5)$）。除共晶$Cu_{56}Zr_{44}$和$Cu_{46}Zr_{54}$外，本研究中所有研究的系统都超过了过冷极限$ΔT_{\mathrm{hyp}}$，值得注意的是，每个$v(ΔT)$关系在$ΔT_{\mathrm{hyp}}$都发生了显著变化。我们的研究结果表明，在高过冷度下，扩散系数$D(T)$对$v(ΔT)$的影响，如文献中所述，不能成为$v(ΔT)$行为中存在最大值的唯一原因。这些观察结果可能会作出有价值的贡献有关的增长理论的延伸到过冷温度$ΔT > ΔT_{\mathrm{hyp}}$。然而，我们的发现对各个学科都有直接的影响，因为我们的地球和所有生物都是非平衡系统的例子。我们的速度数据的分散是至少两个数量级小于以前的作品，由于我们的实验设置，它允许精确的非接触式触发在一个特定的过冷度，和我们的分析方…
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Large Bi-2212 single crystal growth by the floating-zone technique
用浮区法研究了生长速度对Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_x（Bi-2212）晶体生长行为的影响。结果表明，生长棒的固液界面保持稳定的平面生长前沿是获得c轴方向大单晶的必要条件。当生长速度大于0.25mm/h时，平面的液-固生长界面趋于破裂为胞状界面。沿着a-、b-和cax的高达50x7.2x7 mm 3的单晶已在最佳生长条件下切割成直径7.2 mm的棒。用磁性能测量系统（MPMS）测得晶体的Tconset为91 K。光学偏光显微镜和中子衍射分析表明，单晶质量良好。
2008-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Velocity tuning of friction with two trapped atoms
摩擦是两个表面之间基本的、普遍存在的机械相互作用，其导致运动阻力和能量耗散。尽管它在技术和经济上具有重要意义，但我们控制摩擦的能力仍然有限，我们对微观过程的理解也不完整。在原子尺度上，两个接触晶格之间的失配可以导致粘滑摩擦的减少（结构润滑性），而热激活的原子运动可以产生复杂的速度依赖性，并且在足够低的速度下几乎消失摩擦（热润滑性）。原子力显微镜提供了丰富的实验结果，但在动态范围，时间分辨率和控制在单原子水平的限制，阻碍了从第一原理的完整的定量描述。在这里，使用具有单原子，单衬底站点的空间分辨率和单滑移时间分辨率的离子晶体摩擦仿真器，我们测量的摩擦力超过近五个数量级的速度，并连续观察四个不同的制度，同时控制温度和耗散。我们阐明了两个耦合原子系统中热润滑性和结构润滑性之间的相互作用，并提供了一个简单的解释Peierls-Nabarro势。这种在原子尺度上的广泛控制为多原子表面相互作用的基础研究铺平了道路，例如在Frenkel-Kontorova模型中，并可能进入量子体系。
2015-05-07 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Control of growth morphology of deposited fcc metals through tuning substrate-metal interactions
通过调节基底-金属相互作用强度，研究了fcc金属生长形态的控制方法，发现Au、Pd和Pt对基底相互作用敏感，可有效改善表面平整度和减少缺陷密度。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Tuning the Curie temperature of a 2D magnet/topological insulator heterostructure to above room temperature by epitaxial growth
该研究利用分子束外延提高Fe₃GeTe₂/Bi₂Te₃生长温度，使居里温度由约220 K升至室温以上，并揭示其与Fe_mGe_nTe₂相形成及vdW间隙插层相关。
2023-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth mode control of the free carrier density in SrTiO3-d films
研究了脉冲激光沉积SrTiO_3-d同质外延薄膜的生长动力学和电子性质。我们发现决定生长模式的两个主要因素是表面结晶和氧化的动力学。当匹配时，可以获得数百个单位单元的持续二维逐层生长。通过调整这些动力学因素，氧空位可以被冻结在薄膜中，从而允许在金属-绝缘体过渡期间进行受控的系统掺杂。可以生长金属膜，表现出高达25，000 cm 2/Vs的霍尔迁移率。
2006-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tuning of polarisation sensitivity in closely-stacked trilayer InAs/GaAs quantum dots induced by overgrowth dynamics
自组装InAs量子点的电学和光学性质是设计在电信频率范围内工作的几种基于量子点的光电子器件的关键限制。我们描述了如何在垂直堆叠的多层量子点的生长过程中的应变诱导的表面动力学的精细控制允许工程师他们的自组织过程。最值得注意的是，本研究表明，沿量子点堆叠诱导的底层应变场可以调制和控制的时间依赖性的混合和隔离后发生的影响与GaAs间隔盖帽。这导致发射光的TM/TE偏振比的急剧增加，这是常规生长参数所不能达到的。我们详细的实验测量得到了对应变、电子和光学性质的数百万原子模拟的支持，对生长的QD样品进行了深入分析，使我们能够清晰地描绘出影响拟议生长动力学和随之而来的QD极化响应的原子尺度现象。
2013-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Orientation selection in alloy dendritic evolution during melt-pool solidification
本研究针对金属增材制造中高速凝固熔池的枝晶取向选择机制未明的问题，采用二维相场模型探究二元合金胞状-枝晶阵列倾斜生长的影响因素，建立取向选择图谱，为相关材料的亚晶结构等调控提供参考。
2025-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tuning of electronic properties in highly lattice-mismatched epitaxial SmN
本研究通过调控生长参数实现外延SmN薄膜从绝缘铁磁态到铁磁金属态的转变，但未观测到超导性，为多功能材料外延集成开辟新路径。
2025-07-08 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
