Scalable production of single 2D van der Waals layers through atomic layer deposition: Bilayer silica on metal foils and films
原子层沉积（ALD）的自限制性质使其成为生长二维范德华（2D-VDW）材料的单层的吸引人的选择。在本文中，它表明，一个单一的层的2D-VDW形式的二氧化硅可以通过ALD生长在Au和Pd多晶箔和外延膜。在525 K下通过双（二乙基氨基）硅烷和氧等离子体暴露的两个循环来沉积二氧化硅。初始沉积产生三维无序的二氧化硅层，然而，随后的退火超过950 K驱动结构重排，导致2D-VDW，这种退火可以在环境压力下进行。退火后记录的表面光谱表明，两个ALD循环产生的二氧化硅覆盖率接近通过在超高真空中精确SiO沉积制备的2D-VDW二氧化硅。对Pd（111）膜上ALD生长的2D-VDW二氧化硅的分析揭示了无定形和无公度结晶2D相的共存。相比之下，在Au（111）膜上的ALD生长主要产生非晶相，而在UHV中的SiO沉积仅导致结晶相，这表明Si源的选择可以实现相控制。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Role of ALD Al2O3 surface passivation on the performance of p-type Cu2O thin film transistors
高性能p型氧化物薄膜晶体管（TFT）在许多半导体应用中具有巨大的潜力。然而，这些器件通常遭受低空穴迁移率和高关态电流。我们制作了p型TFT与原子层沉积（ALD）生长的纯相多晶Cu 2 O半导体沟道。通过在Cu 2 O沟道上施加薄的ALD Al 2 O3钝化层，然后在300 ℃下真空退火，来改善TFT开关特性。TEM-EDX和XPS的详细表征表明，在Al 2 O3沉积后，Cu 2 O的表面被还原，并表明形成了1-2 nm厚的CuAlO 2界面层。这与由ALD Al 2 O3的高负固定电荷引起的场效应钝化一起，通过降低深陷阱态的密度以及通过降低器件关断状态下半导体层中电子的积累，导致TFT性能的改善。
2020-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Resolving the Nucleation Stage in Atomic Layer Deposition of Hafnium Oxide on Graphene
二维（2D）材料与功能性非2D材料（例如金属氧化物）的集成对于许多应用来说是至关重要的，但是这种非2D/2D界面的潜在机制在原子尺度上仍然很难理解。为了解决这个问题，我们在这里调查的原子层沉积（ALD）的重要金属氧化物HfO 2化学气相沉积石墨烯上使用原子分辨和元素特定的扫描透射电子显微镜（STEM）的成核阶段。为了避免来自预ALD石墨烯转移的聚合物残留物的任何有害影响，我们直接在生长的石墨烯上采用衬底辅助的ALD工艺，所述石墨烯仍然保留在其Cu生长催化剂载体上。因此，我们在原子尺度上解决了通过ALD控制非2D金属氧化物与2D材料集成的关键因素：特别是对于我们的衬底辅助ALD工艺，我们发现ALD工艺中负载Cu催化剂的石墨烯层依赖性催化参与。我们进一步确认在高分辨率的氧化物成核的石墨烯层之间的台阶等表面不规则性的作用。采用从扫描电子束的能量转移原位结晶的最初无定形ALD HfO 2在石墨烯上，我们观察到HfO 2结晶非平衡HfO 2多晶型物（立方/四方晶系）。最后，我们的数据表明石墨烯的大气外来碳污染对ALD工艺的关键作用，由此该污染在我们的条件下充当用于石墨烯上的金属氧化物ALD成核的无意的晶种层。由于在任何可扩展的2D材料加工中难以避免大气外来碳污染，因此这是2D材料涂层的ALD配方开发中的关键因素。结合我们的工作，突出了在2D材料上可扩展ALD氧化物生长的几个关键机制。
2019-09-02 cond-mat.mtrl-sci
ALD Oxidant as A Tuning Knob for Memory Window Expansion in Ferroelectric FETs for Vertical NAND Applications
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Samsung Electronics Company Ltd.（三星电子株式会社）
通过ALD氧化剂的选择优化铁电FETs内存窗口扩展与保留性能。
2026-03-10 cond-mat.mtrl-sci
DNA Functionalization of Carbon Nanotubes for Ultra-Thin Atomic Layer Deposition of High k Dielectrics for Nanotube Transistors with 60mV/decade Switching
对于单壁碳纳米管（SWNT）场效应晶体管，通过原子层沉积（ALD）的高k值的垂直缩放目前为约8 nm，在室温下亚阈值摆幅S为约70-90 mV/decade。由于纳米管上缺乏官能团，在生长的原始SWNT上的ALD不能产生均匀和共形的电介质层，并且ALD工艺中氧化物电介质层的成核取决于表面上的反应性基团上的共价化学吸附。在这里，我们表明，通过用聚T DNA分子（dT 40-DNA）非共价官能化单壁碳纳米管，可以赋予足够密度和稳定性的官能团，用于在厚度低至2- 3 nm的单壁碳纳米管上均匀和共形的高k值ALD。这使得能够接近纳米管FET的最终垂直缩放极限，并且在室温下可靠地实现S ~ 60 mV/十倍，并且在双极传输的带到带隧穿机制中实现S~ 50 mV/十倍。我们还进行了显微镜调查，以了解ALD过程的单壁碳纳米管与DNA功能化。
2006-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of Nb/Al2O3/Nb Josephson Junctions using in situ Magnetron Sputtering and Atomic Layer Deposition
原子层淀积（ALD）技术为低缺陷密度隧道势垒的制备提供了一种很有前途的方法，并在高真空磁控溅射系统中实现了在超导体-绝缘体-超导体（SIS）约瑟夫森结中原位淀积ALD-Al_2 O_3隧道势垒。在Al润湿的Nb底部电极上生长光滑的ALD-Al 2 O3阻挡层，然后使用溅射生长顶部Nb电极。由这些三层制成的约瑟夫森结的电流-电压特性（IVC）的初步低温测量证实了ALD-Al 2 O 3阻挡层的完整性。然而，IcRN产品的交界处是远远小于预期的值从Ambegaokar-Baratoff公式表明一个显着的对断裂机制的接口。
2013-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-Dependent \b{eta}-Ga2O3 Heterojunction Diode with Atomic Layer Deposition (ALD) Grown NiO
本研究采用新型金属有机前驱体通过ALD制备NiO/β-Ga₂O₃异质结二极管，揭示了β-Ga₂O₃击穿电场的晶体取向依赖性，测得最高平行平面结电场达7.5 MV/cm，为已有文献最高值之一。
2025-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Resist and Transfer Free Patterned CVD Graphene Growth on ALD Molybdenum Carbide Nano Layers
采用化学气相沉积（CVD）法在碳化钼（$MoC_{x}$）衬底上制备了多层石墨烯（MLG）薄膜。我们采用等离子体增强原子层沉积法（PEALD）制备了催化$MoC_{x}$薄膜。研究和分析了非晶和晶态$MoC_{x}$薄膜的石墨烯生长机制。此外，催化衬底PEALD的独特优势在石墨烯器件制造的两种方法中得到了证明。首先，我们提出了一个完整的自下而上，无抗蚀剂图案化的石墨烯生长（GG）在预图案化的$MoC_{x}$ PEALD在50 $^{\circ}C$。选择性CVD GG消除了图案化或转移石墨烯膜以保持其原始的生长质量的需要。此外，我们直接在100 nm悬浮SiN膜上的PEALD $MoC_{x}$上制备MLG。我们用拉曼光谱对MLG的性质进行了表征，并用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品进行了分析。这里展示的石墨烯器件制造技术为石墨烯应用的大规模生产铺平了道路。
2019-12-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Development of an Atomic Layer Deposition System for Deposition of Alumina as a Hydrogen Permeation Barrier
本研究开发了定制ALD系统在铜箔上沉积Al2O3薄膜作为氢渗透阻挡层，实验证明10nm Al2O3层使氘通量显著降低，PRF超过一个数量级，为聚变堆材料防护奠定基础。
2025-07-01 cond-mat.mtrl-sci
In-situ dielectric Al2O3/\b{eta}-Ga2O3 Interfaces Grown Using Metal-organic Chemical Vapor Deposition
高质量的电介质-半导体界面对于可靠的高性能晶体管至关重要。我们报道了原位金属有机化学气相沉积（MOCVD）Al $_2$ O $_3$在$β$ -Ga $_2$ O $_3$上的沉积，作为最常用的原子层沉积（ALD）的潜在更好的替代。Al $_2$ O $_3$的生长在与Ga $_2$ O $_3$相同的反应器中进行，使用三甲基铝和O $_2$作为前体，在600 $^0$ ℃的生长温度下不破坏真空。在Al $_2$ O $_3$/$β$-Ga $_2$ O $_3$界面处的快和慢近界面陷阱被识别并使用金属氧化物半导体电容器（MOSCAP）结构上的应力电容-电压（CV）测量来量化。用紫外辅助CV技术测量了浅、深能级初始填充陷阱（D $_{it}$）的密度。MOSCAP的平均D $_{it}$测定为7.8 $\times$ × 10 $^{11}$ cm $^{-2}$ eV $^{-1}$。Al $_2$ O $_3$ / Ga $_2$ O $_3$界面的导带偏移也由CV测量确定，并且发现为1.7 eV，这与ALD Al $_2$ O $_3$ / Ga $_2$ O $_3$界面的现有文献报道非常一致。还分析了电流-电压特性，并提取了平均击穿场约为5.8 MV/cm。具有改进的介电性质的在$β$-Ga $_2$ O $_3$上的这种原位Al $_2$ O $_3$电介质可以实现基…
2021-03-29 cond-mat.mtrl-sci
The optical properties of transferred graphene and the dielectrics grown on it obtained by ellipsometry
采用椭圆偏振光谱（SE）、拉曼光谱（Raman）和X射线光电子能谱学（XPS）等方法研究了化学气相沉积（CVD）法生长的石墨烯层及其从铜箔转移到氧化硅衬底上的过程。由于转移过程中使用的化学品的污染，转移的CVD石墨烯层的光学性质并不总是对应于剥离的石墨烯的光学性质。然而，如果考虑SiO2层的实际厚度，则可以使用椭圆偏振法来发现转移的CVD石墨烯层的实际厚度和平均性质。采用脉冲层沉积（PLD）和原子层沉积（ALD）方法在转移的石墨烯上生长电介质层，并使用光学方法对所获得的结构进行表征。在这项工作中展示的方法可能是有用的各种材料生长在石墨烯上的表征。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Using top graphene layer as sacrificial protection during dielectric atomic layer deposition
我们研究了远程等离子体增强原子层沉积（PE-ALD）的石墨烯底层氧化物（HfO 2和Al 2 O3）的结构损伤。介电膜生长在双层石墨烯上，而不会对底部石墨烯层造成显著损伤。基于拉曼光谱，我们证明了底部石墨烯层具有单层石墨烯的显著特征。在初始半周期PE-ALD期间，上部石墨烯层与金属前体反应，形成均匀的成核岛或活性金属碳化物层。在单层电介质覆盖之后，底部石墨烯层具有额外的保护。上层石墨烯层作为牺牲层，不仅促进了石墨烯上电介质的粘附，而且保护了底层石墨烯层的晶格对称性。我们的研究结果表明，双层石墨烯允许控制/限制在ALD过程中的缺陷的程度，并可能是一个很好的起始材料，用于构建场效应晶体管和传感器件。
2014-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Layer-Deposited Al2O3 on Bi2Te3 for Topological Insulator Field-Effect Transistors
我们报道了双栅调制的拓扑绝缘体场效应晶体管（TI FET）的Bi 2 Te 3薄片与原子层沉积（ALD）的Al 2 O3高k电介质集成。原子力显微镜研究表明，ALD Al 2 O3是均匀生长在这种层状结构的通道材料。电学特性表明，ALD前体的正确选择和相关的表面化学在基于Bi 2 Te 3的TI FET的器件性能中起着关键作用。我们在这些器件上同时实现了顶栅和底栅控制，并且采用同时双栅控制实现了76.1%的最高调制率。
2011-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling the thickness of Josephson tunnel barriers with atomic layer deposition
原子层沉积（ALD）是用于产生具有较低缺陷密度的用于量子位应用的约瑟夫森结（JJ）的有前景的技术。将ALD用于JJ的关键问题是在隧道势垒下方形成的界面层（IL）。ALD Al_2O_3和Al之间形成的IL高达2nm。然而，对于小于1 nm的ALD膜，IL厚度未知。在这项工作中，Nb-Al-ALD-Al_2 O_3-Nb三层的隧道势垒从0.6 - 1.6 nm的原位生长。制备具有热氧化隧道势垒的Nb-Al-AlOx-Nb JJ以供参考。在300 K下，使用四点法获得RN。JC及其对势垒厚度的依赖性由Ambegaokar-Baratoff公式计算。Al表面采用从头计算分子动力学模拟研究Al 2 O3在Al上的成核。在4 K下的电流-电压特性，以证实室温测量。总之，这些结果表明，ALD可以用于生长具有可控隧道电阻和JC的均匀的隧道势垒，但是在ALD生长的成核阶段期间形成薄的IL，这可能使Al不适合作为基于ALD JJ的量子位的合适的润湿层。
2014-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Tailored Molybdenum Carbide Properties and Graphitic Nano Layer Formation by Plasma and Ion Energy Control during Plasma Enhanced ALD
我们展示了广泛的研究如何膜密度和结晶度碳化钼（$MoC_{x}$）可以定制在等离子体增强ALD（PEALD）通过控制等离子体暴露时间或离子能量。我们研究了在150°C和300°C之间的温度下使用$Mo(^tBuN)_2(NMe_2)_2$作为前体和$H_2/Ar$等离子体作为共反应物生长的$MoC_{x}$膜。我们发现在PEALD循环过程中，在高平均离子能量下石墨层形成的阈值。所提供的高能量剂量允许形成杂化的$sp^{2}$碳键，类似于高温退火。$MoC_{x}$表面的石墨化在300 $^{\circ}C$的温度下发生。X射线衍射（XRD）显示石墨膜的（101）面衍射峰占主导，X射线光电子能谱（XPS）显示石墨膜的$sp^{2}$ C1 s峰和碳化物金属峰。膜的表面粗糙度在沉积的石墨化制度下显著降低。在PEALD期间通过高能等离子体离子的这种低温石墨化显示出通过PEALD在低温下推进石墨烯和石墨复合材料用于未来应用的巨大前景。
2019-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic layer deposition of ZnS nanotubes
我们报告了在低至75 $^{\circ}$ C的温度下通过原子层沉积（ALD）将具有可变的、精确可调的壁厚和管直径的高纵横比（$\gtrsim300$）硫化锌纳米管生长到高度有序的阳极氧化铝模板孔中。采用各种表征技术来获得合成样品的组成、形态和晶体结构的信息。除了实际应用外，ALD生长的管可以被设想为研究某类尺寸依赖的量子和经典现象的模型系统。
2009-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Scale-robust Low Resistance Transport in Atomic Layer Deposited Topological Semimetal Wafers on Amorphous Substrate
Ajou University（亚洲大学）；Korea Electronics Technology Institute（韩国电子研究院）；Hongik University（弘益大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究通过低温原子层沉积在非晶基底上制备了非晶拓扑半金属TaP薄膜，实现了低电阻传输和高热稳定性，为未来低功耗电子互连提供了新方案。
2025-12-06 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Dielectric Capping on Few-Layer Phosphorene Transistors: Tuning the Schottky Barrier Heights
磷烯是一种独特的具有二维层状结构的单元素半导体。在这封信中，我们研究了机械剥离的少层磷烯顶栅晶体管的行为。我们实现了144 mA/mm的高导通电流和95.6 cm 2/Vs的空穴迁移率。我们沉积Al 2 O3原子层沉积（ALD）和研究的电介质覆盖的影响。我们观察到，晶体管的极性交替从p型到双极与Al 2 O 3生长在顶部。我们将这种转变归因于金属接触边缘处的电子和空穴的有效肖特基势垒高度的变化，这源于ALD电介质中的固定电荷。
2014-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of Graphene Layer Thickness Grown on Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition of Molybdenum Carbide
我们显示了等离子体增强原子层沉积（PEALD）的催化衬底的化学气相沉积（CVD）石墨烯生长的优点。碳化钼（$MoC_{x}$）薄膜上的高质量多层石墨烯（MLG）在大面积上表现出优异的均匀性和层均匀性。此外，我们演示了如何实现控制石墨烯层的厚度和性能，通过改变特定的催化膜的化学和物理性能。生长的控制不是数字的，而是从几层石墨烯到在相应ALD催化基底上生长的$\sim{75}$石墨烯层的石墨膜的宽范围。MLG的表征已经使用拉曼光谱、X射线光电子能谱学（XPS）、光谱椭圆偏振法（SE）和扫描低能电子显微镜（SLEEM）进行。通过以均匀的方式改变MLG厚度，我们可以针对不同的应用需求定制所需的MLG特性。此外，PEALD工艺可以容易地适应于大批量制造工艺，并与现有的生产线组合。
2019-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strain relaxation in GaN grown on vicinal 4H-SiC(0001) substrates
利用X射线衍射（XRD）、拉曼散射（Raman Scattering）和阴极发光（CL）等方法研究了金属有机化学气相沉积（MOCVD）法在[0001]向[11-20]轴方向切去0、3.4和8个切角的4 H-SiC衬底上生长的GAN层的应变。应变松弛机制进行了分析，为每个错切角。在微观尺度上，由于贯穿位错在整个表面上的均匀分布，生长在同轴衬底上的GAN层具有轻微的和均匀的面内拉伸应力。在斜切衬底上生长的GAN层呈现裂纹，分离具有更强的面内拉伸应力但更弹性应变的区域。这些层中涉及的塑性松弛机制归因于在错向表面（位错和堆垛层错）上的阶跃流动生长和在冷却时的附加热弹性应力的宏观塑性释放（裂纹）。
2007-02-21 cond-mat.mtrl-sci
A Refined Model for Epitaxial Tilt of Epilayers Grown on Miscut Substrates
采用晶体模型和倒易空间分析解释了一个精细的模型的起源外延倾斜错位（或邻位）衬底。Nagai倾斜模型（H. Nagai，J. Appl. Phys.，45，3789（1974））经常被引用来解释在高分辨率X射线衍射测量中观察到的沉积在错切衬底上的假晶层中的晶格平面的倾斜。然而，在这里，我们展示了该模型如何错误地描述了衬底如何向外延层施加双轴应力。最重要的是，施加到错切衬底上的外延层的应力不沿着低折射率平面。例如，名义上（001）立方体衬底的表面平面朝向[110]具有10°的错切，是（118）平面，并且施加的应力沿着（118）平面平行而不是（001）。此外，在倒易空间的框架下，{00 l}反射对于轴向衬底将是对称反射，而对于斜切衬底将是不对称反射。在低折射率衬底平面和外延层平面（例如具有误切衬底的（001））之间实验观察到的倾斜与通过将低折射率反射视为不对称反射而预测的倾斜相匹配。提供了一个外延倾斜方程，它描述了基于晶格参数失配以及泊松比的层，适用于任何晶体系统的外延和衬底层之间的倾斜。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Scalable van der Waals Photonics: High-Refractive-Index Gallium Sulfide Films with Single-Crystal Optical Properties
Emerging Technologies Research Center, XPANCEO（XPANCEO 新兴技术中心）；Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高级研究中心）
本文提出通过原子层沉积制备高折射率氧化镓薄膜，实现可扩展的范德瓦耳斯光子学平台，其光学性能接近单晶材料，适用于高集成度波导应用。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Impact of strain and morphology on magnetic properties of Fe$_3$O$_4$/NiO bilayers grown on Nb:SrTiO$_3$(001) and MgO(001)
采用反应分子束外延技术在MgO（001）和SrTiO $_3$（001）衬底上生长了Fe $_3$ O $_4$ /NiO双层薄膜，并对薄膜的形貌、结构和磁性进行了比较研究。这些结构的研究通过X射线光电子能谱学，低能电子衍射，X射线反射率和衍射以及振动样品磁强计。虽然在MgO（001）上生长的NiO的晶格失配仅为0.8%，但是如果在SrTiO $_3$上生长，则其暴露于-6.9%的横向晶格失配。在Fe $_3$ O $_4$的情况下，MgO（001）和SrTiO $_3$（001）的错配应变分别为0.3%和-7.5%。为了阐明双层系统的弛豫过程，磁铁矿和氧化镍膜的膜厚度在5和20 nm之间变化。虽然NiO薄膜在两种衬底上都很好地有序，但与在NiO/MgO上生长的薄膜相比，在NiO/SrTiO $_3$上生长的Fe $_3$ O $_4$薄膜表现出更高的表面粗糙度以及更低的结构有序性。此外，NiO膜生长假晶在MgO基板上的调查的厚度范围内没有任何迹象的松弛，而SrTiO $_3$的NiO膜显示出较强的应变松弛。Fe $_3$ O $_4$薄膜即使在NiO/MgO和NiO/SrTiO $_3$上厚度为5 nm的薄膜也表现出强弛豫。两种衬底上的磁铁矿层显示出四重磁面内各向异性，磁易轴指向$\left\langle100\right\rangle$方向。由于NiO/SrTiO $_3$上的…
2018-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric nanodomains in epitaxial PbTiO3 films grown on SmScO3 and TbScO3 substrates
用Raman光谱和压电响应力显微镜技术研究了在相同条件下用MOCVD技术在SmScO_3和TbScO_3钙钛矿衬底上生长的320 nm厚PbTiO_3铁电外延薄膜的畴结构。讨论了声子频移和典型的畴结构模。结果表明，显着不同的域结构架构：域结构的PbTiO 3薄膜生长在SmScO 3占主导地位的a-域取向，而强烈的优先c-域取向被发现在PbTiO 3薄膜生长在TbScO 3衬底上。这两种情况之间的差异可以追溯到在沉积温度下的薄膜-衬底晶格失配。
2013-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin epitaxial ferroelectric films grown on compressive substrates: Competition between the surface and strain effects
利用平均场Landau型理论分析了生长在不同立方衬底上的外延铁电薄膜的极化特性，这些薄膜在薄膜平面内产生双轴压应力。通过外推长度的概念考虑了薄膜表面对自发极化的本征影响。该理论同时考虑了厚衬底对薄膜晶格施加的失配应变的影响。数值计算进行了PbTiO 3和BaTiO 3薄膜的表面层的极化减少的假设下。薄膜的平均偏振计算为膜厚，温度和失配应变的函数。结果表明，由于薄膜晶格的面内压缩，外延薄膜中的负本征尺寸效应减小。在室温下，平均极化的强烈降低可能只发生在薄膜（厚度~ 1 nm）。理论预测进行了比较与现有的实验数据上生长的SrRuO 3涂层SrTiO 3的钛酸钡薄膜的极化特性。
2001-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Experimentally informed structure optimization of amorphous TiO2 films grown by atomic layer deposition
本研究通过4D-STEM实验揭示ALD生长的非晶TiO2薄膜的中程有序性，并利用StructOpt遗传算法优化构建了同时匹配实验短程和中程有序性的真实原子模型，为结构-性能关系研究和材料设计提供了基础。
2024-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Moire based strain analysis in wurtzite GaAs -- rock-salt (Pb,Sn)Te core-shell nanowires grown by molecular beam epitaxy
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）；Ensemble3 Centre of Excellence（Ensemble3卓越中心）；International Research Center MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所国际研究中心MagTop）
研究通过分子束外延生长的砷化镓/铅锡碲异质纳米线结构，利用高分辨透射电镜和几何相分析技术，分析莫尔条纹和位错以评估拓扑绝缘体壳层的应变。
2026-05-08 cond-mat.mtrl-sci
ZnCoO Films by Atomic Layer Deposition - influence of a growth temperature on uniformity of cobalt distribution
本文报道了用原子层沉积法（ALD）制备的ZnCoO薄膜的结构、电学和磁学性质。作为锌前体，我们应用二甲基锌或二乙基锌和乙酰丙酮钴（II）作为钴前体。使用这些前体使我们的生长温度显着降低到300 ℃及以下，这被证明是非常重要的均匀薄膜的ZnCoO的生长。利用SIMS、SEM、EDS、XRD、AFM、霍尔效应和SQUID等测试手段对所制备的ZnCoO薄膜的结构、电学和磁学性能进行了分析。
2011-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Influence of GaN substrate miscut on the XRD quantification of plastic relaxation in InGaN
本研究探究GaN衬底切斜对InGaN塑性弛豫的影响，发现衬底错切方向会调控失配位错分布，引发各向异性应变与层倾斜，且部分弛豫InGaN存在三斜形变，需改进XRD分析以避免误判弛豫状态。
2024-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of ZnO:Si Nanocomposite Films Grown by Thermal Evaporation
采用共蒸发法制备了氧化锌和硅的纳米复合薄膜。这导致ZnO纳米晶嵌入硅中。组成材料的晶体结构的失配导致ZnO纳米晶体处于应力状态。这与样品中的氧空位一起导致在520nm处的良好的光致发光发射。此外，硅背景在620nm处给出光致发光发射。发现该结构随着时间的推移相当稳定，因为均匀分散的ZnO纳米晶体不团聚。这种纳米复合材料有望成为未来光电子器件的有用候选材料。
2007-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Effects of structure and temperature on the nature of excitons in the Mo0.6W0.4S2 alloys
我们已经研究了激子的性质在过渡金属二硫属化物合金Mo0.6W0.4 S2，相比纯二硫化钼和WS 2原子层沉积（ALD）生长。为此，使用光学吸收/透射光谱和时间依赖性密度泛函理论（TDDFT）。温度对A和B激子的峰能量和线宽的光透射谱之间的合金和纯MoS 2和WS 2进行了比较。当温度从25 K升高到293 K时，由于激子-声子相互作用，A和B激子峰的能量降低，而它们的线宽增加。激子-声子相互作用在合金中是更接近的MoS 2比WS 2。这表明，激子波函数在合金中有一个更大的振幅在钼原子比在W原子。通过TDDFT计算可以再现实验吸收光谱。有趣的是，对于合金，Mo和W原子必须分布在所有层上。相反，我们无法通过计算交替层结构来重现实验合金光谱，其中每隔一层只包含Mo原子，中间层也包含W原子。对于后者的原子排列，TDDFT计算产生了一个额外的光学吸收峰，这可能是由于激子与一些电荷转移字符。从这些结果中，我们得出结论，ALD产生的合金中，Mo和W原子均匀分布在所有层。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Structural properties of TaAs Weyl semimetal thin films grown by molecular beam epitaxy on GaAs(001) substrates
用分子束外延法在GaAs（001）衬底上生长TaAs Weyl半金属（9和18 nm厚）的薄晶体层。四角TaAs晶格的（001）面平行于GaAs（001）衬底，但衬底和层的相应面内晶体学方向旋转45°。尽管GaAs（001）衬底和TaAs外延层之间存在着很大的晶格失配（约19%），但在GaAs（001）/TaAs（001）界面处没有观察到失配位错。只有堆垛层错缺陷的钽砷检测与透射电子显微镜。彻底的X射线衍射测量和原位反射高能电子衍射图像的分析表明，TaAs层已经完全放松在初始沉积阶段。原子力显微镜成像揭示了层的柱状结构，具有约20 nm宽和200 nm长的横向（平行于层表面）柱。X射线衍射和透射电子显微镜测量表明，柱共享相同的取向和晶体结构。
2022-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Effect of annealing on spinodally decomposed Co2CrAl grown via floating zone technique
在众多的Heusler化合物中，Co_2CrAl被预测为100%自旋极化，因此是自旋电子学中应用的潜在候选者。到目前为止，预测的性能还没有实验实现，这可能是由于相分离的性质的样品。使用浮区生长避免了这种相分离。然而，生长的样品被发现已经经历了相变，通过在低温下的亚稳分解。在本工作中，热退火已完成的Spinodally分解的样品和它的微观结构，晶体结构和磁性能的影响进行了研究。进行退火实验并进行分析，以了解固态兼容性差距的程度。关于相图，发现两相区延伸至1000 °C。即使在1250 °C，我们仍然在不可吸收区域内。因此，发现热力学相容性间隙存在，直到高温和替代路线可能需要在Co-Cr-Al系统中获得具有期望的高自旋极化和居里温度的单相样品。
2013-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of mist CVD grown $α$-Ga$_2$O$_3$
本文报道了雾状化学气相沉积法生长的α-氧化镓的光学性质的研究，并在光谱响应度测量中观察到激子吸收。在450 ℃的衬底温度下，使用乙酰丙酮镓作为起始溶液在蓝宝石上生长163 nm的氧化镓。发现该膜是结晶的并且是α相，如由X射线衍射扫描所证实的，在轴上半峰全宽为92弧秒。从吸收光谱中提取的Taucs图在5.3 eV和5.6 eV处的UV区域中表现出两个跃迁，分别对应于激子吸收和直接带-带跃迁。激子的结合能被提取为114 meV的光谱响应测量。此外，金属半导体金属光电探测器与横向叉指的几何形状上的膜制造。在230 nm处的光谱响应中观察到尖锐的带边，在20 V的偏压下具有约1安培每瓦的峰值响应度。发现UV与可见光的抑制比约为100，而暗电流测量为约0.1 nA。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical and structural properties of Si doped $β$-Ga$_2$O$_3$ (010) thin films homoepitaxially grown by halide vapor phase epitaxy
报道了在（010）取向的$β$ -Ga $_2$ O $_3$衬底上用HVPE法生长的Si掺杂的$β$-Ga $_2$ O $_3$薄膜的光学、电学和结构特性.我们的结果表明，尽管生长速率比MOCVD快一个数量级以上，但使用该技术可以在载流子浓度为1.3 $\times$ × 10 $^{17}$ cm $^{-3}$下获得迁移率值高达95 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的膜，其中所有Si掺杂的样品显示出n型行为，载流子浓度在10 $^{17}$至10 $^{19}$ cm $^{-3}$的范围内。所有样品显示出相似的室温光致发光，只有具有最低载流子浓度的样品显示出蓝色发光的存在，并且拉曼光谱仅显示出属于$β$-Ga $_2$ O $_3$的声子模式，表明Ga $_2$ O $_3$膜是相纯的并且具有高晶体质量.我们进一步评估了薄膜的外延质量进行掠入射X射线散射测量，这使我们能够区分散装和薄膜的贡献。最后，使用ALD HfO $_2$制造MOS电容器以执行C-V测量。从C-V特性中提取的载流子浓度和介电值与霍尔探针测量结果吻合得很好。这些结果表明HVPE具有产生器件质量的$β$-Ga $_2$ O-$_3$膜的强大潜力，其可用于开发用于高功率电子应用的垂直器件。
2019-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Millimeter-sized magnetic domains in perpendicularly magnetized ferrimagnetic Mn4N thin films grown on SrTiO3
使用外延层的畴壁为基础的自旋电子应用程序往往受到阻碍钉扎网站的存在。在这里，我们表明，当沉积Mn4N（10 nm）外延膜，MgO（001）的替代SrTiO 3（001）衬底允许最大限度地减少失配，并获得改善的结晶质量，更尖锐的开关，一个完整的剩磁，高各向异性和显着的毫米级磁畴，直和光滑的畴壁。在电流感生畴壁运动的背景下，
2018-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Direct atomic layer deposition of ultra-thin $Al_{2}O_{3}$ and $HfO_{2}$ films on gold-supported monolayer $MoS_{2}$
本研究通过原子层沉积在金支撑单层MoS2上直接生长超薄Al2O3和HfO2薄膜，揭示了成核机制及高k封装对MoS2应变和光学性质的影响。
2023-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of High-Performance Ultra-Wide Bandgap SrSnO$_3$ Top-Gated MOSFETs
University of Minnesota（明尼苏达大学）；Jeonbuk National University（全北国立大学）；Hongik University（弘益大学）
基于超宽禁带SrSnO₃的高性能顶部栅极MOSFETs通过混合分子束外延和ALD技术实现，展现出高迁移率、高导通电流及优异的界面质量。
2026-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Growth Conditions and Interfacial Misfit Array in SnTe (111) films Grown on InP (111)A Substrates by Molecular Beam Epitaxy
本研究通过分子束外延法在InP(111)A衬底上制备高质量单晶SnTe(111)薄膜，阐明生长参数对薄膜质量的影响，首次在该异质体系中发现周期性界面失配位错阵列，为IV-VI与III-V族半导体异质集成提供重要基础。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Effect of interface on mid-infrared photothermal response of MoS2 thin film grown by pulsed laser deposition
本文报道了用脉冲激光沉积（PLD）技术在晶态（p型硅和c轴取向的单晶蓝宝石）和非晶态（Si/SiO_2和Si/SiN）衬底上生长的多层MoS_2薄膜的中红外光热响应。用中红外（7 ~ 8.2 μm）光源照射MoS_2薄膜，测量了薄膜的光热响应，并测量了薄膜电阻的变化。我们发现，它是可能的，以提高电阻的温度系数（TCR）的二硫化钼薄膜通过控制界面，通过适当的选择衬底和生长条件。用XRD、Raman、AFM、XPS和TEM对PLD生长的薄膜进行了表征。高分辨透射电子显微镜（HRTEM）图像显示，MoS 2薄膜在蓝宝石衬底上以逐层方式生长，并存在失配位错。当在具有金刚石立方结构的衬底（例如硅）上生长时，由于生长孪晶的形成，层生长形态被破坏。在Si/SiO2或Si/SiN等非晶衬底上的生长形态有很大不同。与其它衬底上的膜相比，在硅上生长的MoS 2膜显示出非常高的TCR（~ 2.9%K-1）、中等IR灵敏度（delR/R= 5.2%）和响应度（8.7V/W）。
2016-07-15 cond-mat.mtrl-sci
High-sensitive MIS structures with silicon nanocrystals grown via solid-state dewetting of silicon-on-insulator for solar cell and photodetector applications
报道了一种新颖的方法，用于制备金属-绝缘体-半导体（MIS）结构，该结构具有嵌入在绝缘SiO2氧化物中的基于硅纳米晶（SiNCs）的有源层，可用于高性能太阳能电池和光电探测器应用。利用固态源分子束外延（SSMBE）生长的超纯非晶绝缘体上硅（a-SOI）材料，通过原位固态去湿制备了硅纳米晶。通过改变硅的沉积厚度来精确地调节Si NC的尺寸和密度。利用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）对纳米硅的形貌进行了表征，结果表明纳米硅具有均匀的尺寸和良好的球形，密度可达1012/cm 2（与纳米硅厚度的平方成反比）。高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）的结构研究表明，所制备的超小硅纳米碳（平均直径约7 nm）是单晶的，没有结构缺陷。通过对基于Si-NC的MIS结构的电流对电压（I-V）和光电流光谱进行的电测量证明了Si NC增强MIS结构中的导电性和经由MIS结构中的附加电子-空穴对的光生作用来增加光电流（即，在偏置电压V =-1V时）（X 10倍）的效率。这些结果表明，通过MBE生长和固态去湿相结合获得的硅纳米碳非常适合于开发与CMOS工艺兼容的新型高性能光电子器件。
2023-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Semiconductor Nanowire Light Emitting Diodes Grown on Metal: A Direction towards Large Scale Fabrication of Nanowire Devices
自下而上的纳米线对于实现具有极端异质结构的半导体器件是有吸引力的，因为通过纳米线侧壁的应变弛豫允许高度晶格失配的材料的组合而不产生位错。由此产生的纳米线用于制造发光二极管（LED）、激光器、太阳能电池和传感器。然而，昂贵的单晶衬底通常用作纳米线异质结构以及外延器件的衬底，这限制了纳米线器件的可制造性。在这里，我们展示了直接生长和电集成在金属上的纳米线LED。光学和结构测量揭示了钼和钛膜上的高质量，垂直排列的GAN纳米线。透射电子显微镜证实了极化梯度AlGaN纳米线LED的组成变化。InGaN量子阱有源区观察到蓝色到绿色的电致发光，而GAN有源区显示出紫外发射。这些结果展示了在金属箔或金属片上大规模制造固态照明和光电子器件的途径。
2015-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Domain (Grain) Boundaries and Evidence of Twin Like Structures in CVD Grown Graphene
理解和设计化学气相沉积（CVD）单层石墨烯中的畴边界对于改善其性能至关重要。在这项研究中，结合透射电子显微镜（TEM）技术，包括选区电子衍射（SAED），高分辨率透射电子显微镜（HRTEM），和暗场（DF）TEM被用来研究的边界取向角分布和性质的碳键在域边界。这份报告提供了一个重要的第一步，从根本上了解这些领域的边界。结果表明，对于本研究中生长的石墨烯，测量的46个取向差角均在11-30度之间（7度的一个除外）。HRTEM图像显示在几乎所有的边界区域中存在吸附物。当边界成像时，在边界处看到缺陷（悬挂键），这可能有助于吸附物在这些边界处结合。DFTEM图像还显示了“孪生”边界的存在。
2010-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Influence of misfit strain on the physical properties of Fe thin films
本文研究了用直流磁控溅射法在MgAl $_2$ O $_4$ ~（001）和MgO~（001）衬底上生长Fe薄膜。发现在MgAl $_2$ O $_4$上沉积的Fe层的晶体质量比在MgO衬底上生长的Fe高得多。讨论了晶体质量对磁性和电子输运性质的影响。
2022-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure of strained La2CuO4+delta thin films on varied sub-strates
采用原子-层-层分子束外延技术在SrTiO 3（STO）和LaSrAl O 4（LSAO）衬底上外延生长了层状钙钛矿结构的La 2 CuO 4 +delta（LCO）薄膜。用透射电子显微镜和电子能量损失谱研究了薄膜中的晶格缺陷和残余应变。LCO薄膜表现出高的外延质量与平坦的界面和顶面。在<010>所有LCO薄膜中，分别在薄膜/衬底界面处或界面附近和薄膜中观察到具有Burgers矢量a的失配位错和剪切缺陷。在一个LCO膜中，在最高温度700 ℃下在STO上生长，是两层结构。通过电子能量损失谱和电子衍射相结合的方法确定了顶层为菱面体LaCuO 2。此外，堆垛层错中观察到的STO衬底上生长的一个LCO膜的平面图显微照片。残余应变进行了评价，从膜/基板界面处的失配位错的间距和分裂电子衍射图案。根据观察到的缺陷，讨论了应变弛豫的可能机制。
2006-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Selecting "Convenient Observers" to Probe the Atomic Structure of Epitaxial Graphene Grown on Ir(111) via Photoelectron Diffraction
在几种情况下，由于石墨烯和衬底之间的晶格失配，在金属衬底上生长的外延石墨烯呈现长程周期性结构。例如，生长在Ir（111）上的石墨烯由于其局部电子结构的变化而显示出具有不同吸附位点的波纹状超晶胞。这种类型的表面重建是一个具有挑战性的问题，详细的原子表面结构的实验和理论技术的测定。在这项工作中，我们重新审视了石墨烯在Ir（111）上的表面结构测定，利用同步辐射光电子衍射的表面和化学选择性的独特优势。我们利用Ir 4f光电发射表面态，并使用其衍射信号作为探针，调查石墨烯顶层的原子排列。我们确定石墨烯层的平均高度和总厚度，其分别等于3.40 $\pm 0.11 Å$和0.45 $\pm 0.03 Å$。此外，我们探讨了石墨烯的拓扑结构在其高对称性的吸附位点附近，并表明，实验数据可以描述由三个简化的系统简化的莫尔超晶胞多重散射分析。
2020-08-16 cond-mat.mtrl-sci
A Low-Temperature Atomic Layer Deposition Liftoff Method for Microelectronic and Nanoelectronic Applications
我们报告了一种新的方法，用于沉积图案化的介电层与亚微米功能使用原子层沉积（ALD）。图案化的膜在连续性、平滑度、保形性和最小特征尺寸方面优于溅射或蒸发膜。使用几种不同的前体在100- 150 ℃下沉积膜，并使用PMMA或光致抗蚀剂图案化。低沉积温度允许均匀的膜生长，而没有显著的除气或抗蚀剂层的硬烘烤。这里提出的剥离技术给出了尖锐的台阶边缘，边缘粗糙度低至~10 nm。我们还测量了在类似的低温条件下生长的高k材料氧化铝（k ~ 8-9）、氧化铪（k ~ 16-19）和氧化锆（k ~ 20-29）的介电常数（k）和击穿场。
2003-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent Moiré fringes in direct-grown quasicrystal
本文利用CVD合成具有30°交替扭转角的多层石墨烯二维准晶体，首次在其中观察到周期性莫尔条纹，并揭示其源于原子弛豫和应力抵消机制，为研究准晶体中的莫尔周期性物理性质提供了理想平台。
2024-06-11 cond-mat.mtrl-sci
A Nanometer-Thick Oxide Semiconductor Transistor with Ultra-High Drain Current
高驱动电流是用于高速、低功率逻辑应用或高效率、高功率、高速射频（RF）模拟应用的半导体器件中的关键性能参数。在这项工作中，我们展示了在后端线（BEOL）兼容的温度下通过原子层沉积（ALD）生长的In 2 O 3晶体管，具有超过10 A/mm的创纪录的高漏极电流，其性能比所有已知的半导体沟道晶体管好2-3倍。在具有平面结构的所有晶体管中，也实现了4 S/mm的创纪录的高介电常数。结果表明，高载流子密度和高电子速度是ALD In 2 O3晶体管实现高通态性能的重要因素，这主要得益于高质量的氧化物/氧化物界面、类金属的电荷中性能级（CNL）取向以及低态密度（DOS）导致的高能带速度。在室温下进行的霍尔、I-V和分裂C-V实验测量证实，载流子密度高达6-7*10^13 /cm 2，速度约为10^7 cm/s。具有位于导带深处的CNL的超薄氧化物半导体代表了为高性能半导体器件寻找替代沟道材料的有希望的新方向。
2022-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of heteroepitaxial growth on LT-GaAs: ultrafast optical properties
低温外延生长的硅基砷化镓（LT-GaAs/Si）材料在太赫兹（THz）光电导天线方面具有潜在的应用前景。然而，异质外延生长的LT-GaAs/Si的晶体、光学和电学性质可能与半绝缘GaAs衬底上生长的晶体、光学和电学性质非常不同。在这项研究中，我们调查的光学性质的外延生长的LT-GaAs/Si样品，相比，在相同的衬底温度下生长的参考，并具有相同的层厚度。在LT-GaAs/Si中存在反相畴和一定的晶体取向差。从相干声子谱，本征载流子密度估计为~ $10^{15}$ cm $^{-3}$为任一样品。强等离子体阻尼也被观察到。载流子动力学，在高激发通量的时间分辨太赫兹光谱测量，揭示了样品之间的显着不同的响应。低于饱和时，两个样品都表现出所需的快速响应。在光通量为$\geq$ 54 $μ$ J/cm $^2$的情况下，参考LT-GaAs层显示出导致非指数行为的电子俘获态饱和，但LT-GaAs/Si保持双指数衰减。这种差异归因于LT-GaAs/Si异质外延生长过程中As-As和Ga-Ga键的形成，有效地导致了低得多的As相关电子陷阱密度。
2021-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Localisation of hexagonal boron nitride colour centres using patterned dielectric layers on graphene
本文提出利用原子层沉积在石墨烯上生长图案化Al2O3介电柱来定位hBN色心发射，抑制电荷转移猝灭，并支持垂直电场器件架构，为可扩展量子器件应用奠定基础。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
