Meyer-Neldel and anti-Meyer-Neldel rule in microcrystalline silicon and silicon carbide examined with Hall measurements
利用变温霍尔测量方法研究了轻掺磷氢化微晶硅（$μ$ c-Si：H）和未掺杂氢化碳化硅（$μ$ c-SiC：H）中的电子输运性质.材料性质涵盖不同的堆叠和掺杂浓度。对于$μ$ c-Si：H样品，载流子浓度通过电子轰击和随后的缺陷分步退火而改变。我们描述的行为的电导率，迁移率和载流子浓度的迈耶-内德尔规则（MNR）和反MNR。我们提出了第一个样本之间切换。理论检验利用反MNR来描述电子室温性质，并扩展了统计位移模型。
2019-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Cubic Silicon Carbide Single Crystals Heavily Doped by Nitrogen
本研究测量了重氮掺杂3C-SiC单晶的热导率，发现掺杂浓度约1020 cm-3时热导率降低达30%，实验结果与理论预测存在差异，为半导体热管理和3C-SiC应用提供了重要依据。
2024-09-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Doping of Self-Standing CNT Fibers: Promising Flexible Air-Cathodes for High Energy Density Structural Zn-air batteries
寻找能够有效催化ORR和OER的电催化剂对于金属-空气电池具有重要意义。随着越来越倾向于结构化和柔性设备，开发高性能自立式空气阴极是非常有挑战性的，因为大多数氧催化剂是粉末状的，需要进一步加工。在这里，我们构建高度双功能的空气催化剂宏观碳纳米管纤维（CNTf），通过直接CVD纺丝，然后水热法。样品的电催化性能进行了调整，通过改变氮掺杂和缺陷密度容易调整在不同的水热反应温度。处理后的碳纳米管表现出优异的双功能活性（ΔE=Ej=10-E1/2=0.81 V），并在液态和固态可充电锌-空气电池中作为碳基自立式空气阴极表现出优异的性能，具有698 mAh g-1的高容量和838 Wh kg-1的高能量密度。锌空气电池具有低的充放电过电位和良好的稳定性。这项工作提供了新的简单实现的自立式空气电极的结构锌-空气电池具有优异的性能。
2019-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-related color centers in twodimensional silicon carbide monolayers
本文通过密度泛函理论计算表征二维碳化硅中碳空位、硅空位及碳反位-空位对缺陷的超精细张量和光学激发态，并提出带负电碳反位-空位可用于近红外单光子发射，中性碳空位可用于可见光波段量子传感。
2023-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Improving the doping efficiency of Al in 4H-SiC by co-doping group-IVB elements
由于p型掺杂剂的大电离能，4 H-SiC的p型掺杂效率相当低。这样的问题阻碍了对4 H-SiC用于半导体器件的全部优点的探索。在这封信中，我们表明，共掺杂的第IVB族元素有效地降低了最广泛使用的p型掺杂剂的电离能，即。例如，铝（Al）通过IVB族元素的能级与Al在4 H-SiC中的能级之间的库仑排斥作用。在IVB族元素中，Ti的作用最显著。Ti使Al的电离能降低近50%，导致低至~ 0.13 eV的值。结果表明，当掺杂浓度达到1018 cm-3时，室温下Ti共掺杂Al的电离率比未共掺杂Al的电离率高约5倍。这一工作可能鼓励实验共掺杂IB族元素，如Ti和Al，以显着提高4 H-SiC的p型掺杂效率。
2021-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Electrical charge state manipulation of single silicon vacancies in a silicon carbide quantum optoelectronic device
具有长寿命自旋的色心是量子传感和量子信息应用的既定平台。色心存在于不同的电荷状态中，它们中的每一个都具有不同的光学和自旋性质。量子技术的应用需要能够访问和稳定每个特定任务的电荷状态。在这里，我们调查的电荷状态操纵的个别硅空位在碳化硅，一个系统，最近显示了一个独特的组合的长自旋相干时间和超稳定的自旋选择性光学跃迁。特别是，我们展示了电荷状态切换通过施加到颜色中心的偏置在一个集成的碳化硅光电器件。我们表明，所定义的掺杂分布和其他缺陷在设备中的分布的电子环境中起着关键作用的电荷状态控制。我们的实验结果和数值模拟的证据表明，控制这些复杂的相互作用，在一定条件下，可以提高光子发射率。这些发现开辟了确定性控制的自旋活性的颜色中心的量子技术的电荷状态的方式，并提供了新的技术，用于监测掺杂分布和电压传感的微观设备。
2019-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Origins of anomalous electronic structures of epitaxial graphene on silicon carbide
在第一性原理计算的基础上，我们报道了在石墨烯和碳化硅表面之间出现了一种新的界面原子结构，破坏了石墨烯的狄拉克点，并在那里打开了一个相当大的能隙。在计算的原子结构，准周期$6\times 6$域模式出现了一个更大的相称的$6\sqrt{3}\times6\sqrt{3}R30^\circ$周期性的界面重建，解决了长期存在的实验争议的周期性的界面超结构。我们的理论能谱在石墨烯的Dirac点处显示出带隙和带隙中间态，这与最近观察到的异常角分辨光电子能谱非常一致。除了解决外延石墨烯无法解释的问题之外，我们的原子研究可能提供一种方法来设计衬底上石墨烯的能隙。
2008-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large area quasi-free standing monolayer graphene on 3C-SiC(111)
在立方碳化硅（即3C-SiC（111）表面）上获得大规模、均匀的准自立式单层石墨烯，这代表了用于石墨烯生长的吸引人且成本有效的平台。准自由单分子层是通过在界面（6 root 3x 6 root 3）R30重构碳层下插入氢而产生的。插层后，角度分辨光电子能谱（ARPES）揭示了尖锐的线性π带。通过X射线光电子能谱（XPS）和低能电子衍射（LEED）鉴定石墨烯与衬底的解耦。原子力显微镜（AFM）和低能电子显微镜（LEEM）表明，均匀的单层域延伸超过数百平方微米的面积。
2011-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Doping of epitaxial graphene on SiC intercalated with hydrogen and its magneto-oscillations
我们研究了由氢嵌入产生的准自由单层石墨烯与表面受体态之间的电荷转移。我们考虑了两种受主态密度模型来解释石墨烯中观察到的高空穴密度，并发现了对栅极电压的密度响应。通过研究载流子密度的磁振荡，我们提供了一种实验方法来确定相关的模型。
2011-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric ZT in the Tails of the Fermi Distribution via Electron Filtering by Nanoinclusions -- Model Electron Transport in Nanocomposites
碳化硅纳米粒子的直径约为8 nm，具有窄的尺寸分布已被精细地混合掺杂的硅纳米粉末和烧结成散装样品，研究纳米夹杂物的电和热输运性能的影响。我们比较了样品的热电性能从0-5%的碳化硅体积分数。碳化硅纳米夹杂物导致热电品质因数ZT的显著改善，这主要是由于塞贝克系数的增强。半经典玻尔兹曼输运方程被用来模拟的塞贝克系数和电导率的电输运性质。理论分析证实了热电性能的增强与硅费米能级和碳化物导带边缘之间的偏移引起的电子的能量选择性散射是一致的。这项研究证明，精心设计的能量依赖的电子散射率可以提供一个途径，放松长期存在的限制，在热电材料的设计。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence of Femtosecond Laser-irradiated Silicon Carbide
RPTU University Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道莱布尼茨技术大学）；Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学）；Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)（卢森堡科学与技术研究所）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Institut für Oberflächen- und Schichttechnik GmbH（表面与薄膜技术研究所有限公司）
研究飞秒激光照射对碳化硅表面改性和光致发光的影响，探讨其在量子技术中的应用潜力。
2026-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ambipolar charge transport in quasi-free-standing monolayer graphene on SiC obtained by gold intercalation
我们提出了一个准独立的单层石墨烯的研究，通过在碳缓冲层（Bu-L）和硅终止面（0001）的4 H-碳化硅之间的界面处插入Au原子获得。通过在Bu-L上沉积原子级薄的Au，然后在氩气气氛中在850 °C下退火来实现Au嵌入。通过表面科学表征和顶栅电子器件中的电子输运，我们探索了Au的嵌入和Bu-L到准自支撑单层石墨烯中的去耦。通过依赖于栅极的磁输运，我们发现，Au嵌入缓冲层显示单层石墨烯的所有属性，即栅极可调双极传输跨狄拉克点，和n-或p-型掺杂取决于Au含量。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural stability and mechanism of compression of stoichiometric B13C2 up to 68 GPa
碳化硼是一种具有独特性能的陶瓷材料，广泛用于包括装甲在内的许多应用中。它的力学性能、压缩机理和稳定极限具有科学和实用价值。在这里，我们报告的行为的化学计量的碳化硼B13 C2研究单晶高达68 GPa。如通过同步加速器X射线衍射所揭示的，B13 C2保持其晶体结构并且不经历相变。准确测量的晶胞和B12二十面体体积作为压力的函数导致的结论是，它们减少类似的压缩后，这是典型的共价键合的固体。B13 C2的压缩行为与α-B、γ-B和B4 C的压缩行为的比较表明，它是由压缩过程中涉及的键合类型决定的。压缩时既没有检测到类似分子的固体行为，也没有检测到类似反分子的固体行为，从而结束了一个长期存在的科学争议。
2017-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Spin-Acoustic Resonance for Spin-3/2 Si Vacancy with $C_{3v}$ Site Symmetry in Silicon Carbide
针对碳化硅中 $C_{3v}$ 硅空位的自旋-3/2四极矩—应变耦合，本文建立声驱动自旋共振理论，说明磁场方向与声波传播方向如何影响跃迁速率及耦合参数提取。
2024-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Approaching ideal graphene: The structure of hydrogen-intercalated graphene on 6H-SiC(0001)
采用正入射X射线驻波技术测量了氢嵌入的准自由单层石墨烯在6 H碳化硅（0001）面上的吸附高度。基于范德华校正的交换相关泛函，对全（$6 \sqrt{3} \times 6 \sqrt{3}$）-R30 $^\circ$晶胞的密度泛函计算发现与实验非常一致的纯物理吸附高度、石墨烯层的非常低的屈曲、界面处的非常均匀的电子密度以及石墨烯在任何衬底上的最低已知的每原子吸附能。与其他石墨烯的结构比较表明，6 H-SiC（0001）上的氢插层石墨烯接近理想石墨烯。
2014-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Intrinsic Properties of Exfoliated Graphene: Raman Spectroscopy of Free-Standing Monolayers
研究了通过机械剥离石墨制备的原始的、自支撑的石墨烯单层的性质。石墨烯单层，悬挂在开放的沟槽，检查通过空间分辨拉曼光谱的G-，D-和2D-声子模式。G-模式声子表现出降低的能量（1580 cm-1）和增加的宽度（14 cm-1）相比，支持在二氧化硅覆盖的基板上的石墨烯单层的响应。从G模式拉曼光谱的分析中，我们推断出独立的石墨烯单层基本上是未掺杂的，残余载流子浓度的上限为2x10^11 cm-2。在支撑区域上，观察到明显更高且空间不均匀的掺杂。基于非常弱的拉曼D模式响应，独立的石墨烯单层显示出很小的局部无序。与样品的支撑区域的频率相比，独立石墨烯单层的双声子2D模式在频率上下移，并且表现出变窄的正偏斜线形。
2009-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Site-Specific Orbital Symmetry Breaking in Epitaxial Graphene on Silicon Carbide
本研究通过EELS和从头计算揭示SiC上外延石墨烯缓冲层中四分之一碳原子与硅成键诱导sp³杂化，淬灭π态并破坏对称性，为低能耗晶体管界面设计提供定量基础。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Strength Amorphous Silicon Carbide for Nanomechanics
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Brown University（布朗大学）
本研究开发出具有超高强度的非晶硅碳薄膜，其拉伸强度超过10 GPa，适用于高灵敏度纳米力学传感器及动态环境中的多种应用。
2026-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Encapsulation and Electronic Control of Epitaxial Graphene by Photosensitive Polymers and UV light
在碳化硅上使用外延石墨烯的电子器件需要封装，以避免在环境条件下沉积的杂质的不受控制的掺杂。另外，石墨烯单层与衬底的相互作用导致该材料中相对高水平的电子掺杂，这相当难以单独通过静电门控来改变。在这里，我们描述了这些问题的一种解决方案，允许在宽范围内封装和控制载流子浓度。我们描述了一种新的异质结构的基础上生长的外延石墨烯碳化硅结合两种聚合物：中性间隔和光敏层，提供了有效的电子受体在紫外光照射下。在未曝光的情况下，相同的双层聚合物很好地用作覆盖材料，提高了样品掺杂水平的时间稳定性和均匀性。通过对这种异质结构进行紫外曝光，我们以非侵入性、非挥发性和可逆的方式控制了石墨烯的电参数，将载流子浓度改变了50倍。暴露的SiC/石墨烯/聚合物异质结构的电子性质在室温下保持稳定许多天，但将聚合物加热到玻璃化转变温度以上会逆转光的作用。新开发的光化学选通已经帮助我们将石墨烯电阻标准的鲁棒性（大范围的量化磁场、显著更高的操作温度和由于显著增加的击穿电流而显著增强的信噪比）提高到这样的水平，使得其开始有利地与成熟的半导体异质结构标准竞争。[2，3]
2011-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping of Si nanoparticles: the effect of oxidation
采用第一性原理密度泛函方法研究了硼和磷在氧化的自支撑硅纳米颗粒中的优先位置。计算的形成能表明，P应该偏聚在硅芯上，而B在Si和SiO_2区是同样稳定的。因此，我们的模型表明，在与H-终止表面的纳米晶体相比，氧化硅纳米颗粒中的磷掺入的效率可以通过热退火来提高。
2012-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Solution to the hole-doping problem and tunable quantum Hall effect in Bi$_{2}$Se$_{3}$ thin films
Bi $_{2}$ Se $_{3}$是研究最广泛的拓扑绝缘体（TI）之一，由于n型原生缺陷而天然地被电子掺杂。然而，多年来为获得p型Bi $_{2}$ Se $_{3}$薄膜所做的努力迄今为止都失败了。在这里，我们为这个长期存在的问题提供了一个解决方案，表明罪魁祸首是界面缺陷的高密度。通过抑制这些缺陷，通过界面工程方案，我们已经成功地实现了p型铋$_{2}$硒$_{3}$薄膜到最薄的拓扑制度。在这个平台上，我们提出了第一个可调的量子霍尔效应（QHE）的研究在Bi $_{2}$ Se $_{3}$薄膜，并揭示不仅显着不对称的QHE签名跨狄拉克点，但也存在竞争的异常状态附近的零朗道能级。掺杂可调Bi $_{2}$ Se $_{3}$薄膜的可用性现在将使实现以前无法实现的各种拓扑量子器件成为可能。
2018-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Defect-driven tunable electronic and optical properties of two-dimensional silicon carbide
本研究通过第一性原理计算，预测二维碳化硅单层具有可调的电子和光学性质，发现氮掺杂为最稳定缺陷，并观察到半导体到金属的转变及吸收边红移，为下一代光电器件提供理论指导。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Field Evaporation of Grounded Arsenic Doped Silicon Clusters
利用密度泛函理论研究了场蒸发52个原子组成的掺砷硅团簇，模拟了衬底上数百纳米长的硅纳米结构.研究了六种不同As掺杂浓度和掺杂位置的团簇结构。临界蒸发电场被发现是较低的集群与较高的掺杂浓度和掺杂点靠近表面。我们将这种差异归因于对应于不同As掺杂浓度和掺杂位置的结合能的差异。我们的理论研究对高电场下纳米尖端的稳定性有一定的指导意义。
2014-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Band filling and interband scattering effects in MgB$_2$: C vs Al doping
我们认为，基于能带结构计算和Eliashberg理论，观察到的Al和C掺杂的MgB $_2$样品的$T_c$的减少可以理解，主要是由于Al和C的电子掺杂的能带填充效应。一个简单的缩放的电子-声子耦合常数$λ$的状态密度的变化作为电子掺杂的功能是足以捕捉实验观察到的行为。此外，我们还解释了长期存在的悬而未决的问题的实验观察的一个几乎恒定的$π$间隙作为掺杂的功能，通过补偿的带填充和带间散射的效果。这两种效应一起产生一个几乎恒定的$π$间隙，并将两个间隙的合并点转移到更高的掺杂浓度，解决了仅基于带间散射的实验和理论预测之间的差异。
2004-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio study of the relationship between spontaneous polarization and p-type doping in quasi-freestanding graphene on H-passivated SiC surfaces
通过在SiC表面和石墨烯之间插入氢层而获得的准自立式石墨烯（QFG）被认为是用于开发基于石墨烯的技术的优秀候选者。此外，最近提出的直接等效的$p$型掺杂通常发现这些系统和自发极化（SP）相关联的特定SiC多型体之间，打开的可能性调谐的狄拉克锥中的载流子的数量，而不需要外部栅极电压。然而，缺乏可以在原子尺度上确认SP的效果的第一性原理计算，这主要是由于难以将诸如SP的本体性质与表面限制的石墨烯掺杂相结合。在这里，我们开发了一种基于标准的密度泛函理论（DFT）板计算的方法，以量化的SP上的QFG掺杂水平的影响。首先，我们提出了一个准确的计划来估计SP利用板的偶极矩与其厚度的依赖关系。接下来，并且为了规避与极性板几何形状相关联的DFT缺点，在板的C端接的底部处附接双金层，其引入金属诱导的间隙状态，该间隙状态钉扎间隙内的化学势，从而允许不同多型体之间的QFG掺杂的有意义的比较。此外，通过调整Au-Au层间距，可以消除板状偶极子。我们的研究结果证实，SP确实诱导了大量的p型掺杂的狄拉克锥，这可以是高达几百毫电子伏取决于六角形的多型体。掺杂随板厚度的演变揭示了需要几十个SiC双层来有效地去除去极化场并恢复宏观状态，由此石墨烯掺杂应等于SP。
2015-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Growth and Electronic Structure of Boron-Doped Graphene
石墨烯的掺杂以调整其电子结构对于其在碳基电子器件中的进一步使用是必不可少的。从经典的硅基半导体技术中调整策略，我们使用在2D石墨烯网络中掺入杂原子作为实现这一目标的直接方法。在这里，我们报告了在Ni（111）上一方面在三乙基硼烷的化学气相沉积过程中合成硼掺杂的石墨烯，另一方面通过硼从本体中的分离。用X射线光电子能谱学确定了硼的化学环境，用角分辨光电子能谱学分析了硼的化学环境对能带结构的影响。掺杂硼导致石墨烯带向较低结合能的位移。该偏移取决于掺杂浓度，并且对于0.3 ML的掺杂水平，观察到高达1.2 eV的偏移。实验结果与密度泛函理论计算结果一致。此外，我们的计算表明，掺杂硼导致石墨烯优先吸附在顶部面心立方的几何形状，因为在石墨烯晶格中的硼原子，然后吸附在基板面心立方空心网站。与碳相比，硼的较小吸附距离导致石墨烯片在硼原子附近弯曲。通过比较Ni（111）上掺杂和未掺杂石墨烯的计算以及各自的独立情况，我们能够区分掺杂和吸附对石墨烯的能带结构的影响。掺杂和键合到表面两者导致石墨烯带上的相反位移。
2012-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Strong electrostatic control of excitonic features in MoS$_2$ by a free-standing ultrahigh-$κ$ ferroelectric perovskite
该研究利用独立式BTO铁电层在室温下实现单层MoS$_2$激子与三激子发射的低功耗、可调及非易失静电控制。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping transition-metal atoms in graphene for atomic-scale tailoring of electronic, magnetic, and quantum topological properties
本文展示了利用扫描透射电子显微镜电子束将多种过渡金属原子选择性精确掺杂到石墨烯中，并结合第一性原理计算揭示了掺杂结构的能量学及磁性、电子和量子拓扑性质。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Doped and Codoped Silicon Nanocrystals: the Role of Surfaces and Interfaces
硅纳米晶由于其新颖的性质及其在电子、光电子、光伏、热电和生物等领域的潜在应用而受到广泛的研究。这些新特性是通过载流子的量子限制和表面化学的强烈影响相结合来实现的。如在体硅的情况下，电子、光学和输运性质的调谐与以受控方式掺杂纳米晶体的可能性有关。这是一个很大的挑战，因为一些研究表明，Si纳米晶体中的掺杂与体相掺杂不同。理论和实验表明，掺杂和共掺杂受到大量参数的影响，如硅纳米晶体的尺寸，形状，钝化和化学环境。然而，这些参数之间的连接和掺杂剂的本地化，以及发生的自净化效应仍然不清楚。在这篇综述中，我们总结了这一迷人的研究领域的最新进展，考虑独立的和矩阵嵌入的硅纳米晶体从理论和实验的角度来看，特别注意的从头计算得到的结果和尺寸，表面和界面诱导的影响。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Large-Size Free-Standing Single-crystal b-Ga2O3 Membranes Fabricated by Hydrogen Implantation and Lift-Off
在本文中，我们已经展示了大尺寸的独立的单晶b-Ga_2 O_3纳米材料的氢注入和剥离过程中直接从MOCVD生长的b-Ga_2 O_3外延膜上的天然衬底。利用蒙特卡罗模拟对最佳注入条件进行了模拟，以获得在所需深度处具有窄离子分布的高氢浓度。使用两个具有不同取向（[100]和[001]）的生长b-Ga 2 O 3样品，并成功地产生1.2 μ m厚的b-Ga 2 O 3 NM，而没有任何物理损坏。然后将这些b-Ga 2 O3纳米材料转印到刚性和柔性衬底上，例如SiC衬底和聚酰亚胺衬底。进行各种材料表征以研究剥离之前和之后的晶体质量、表面形态、光学性质、机械性质和带隙，并揭示保持了良好的材料质量。这一结果提供了几个好处，因为b-Ga 2 O3纳米材料的厚度、掺杂和尺寸可以完全控制。此外，更先进的基于b-Ga 2 O3的NM结构，例如（AlxGa 1-x）2 O3/Ga 2 O3异质结构NM可以直接从其体外延衬底产生，因此该结果为实现可以构建在各种衬底和平台上的高性能基于b-Ga 2 O3 NM的电子学和光电子学提供了可行的路线。
2021-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Penetration of alkali atoms throughout graphene membrane: theoretical modeling
报道了不同碱金属原子（Li，Na，Rb，Cs）在碳化硅衬底上生长的石墨烯膜中渗透的理论研究，并与最近的实验结果进行了比较。第一性原理模拟的结果表明，相当低的（约0.8 eV）的能量势垒的形成所需的临时缺陷的碳层中的Li的渗透在高浓度的吸附原子，较高的（约2 eV）的障碍为Na，和障碍以上4 eV的Rb和Cs。实验证明了锂原子在室温下从石墨烯表面迁移到缓冲层和SiC衬底，钠在100°C下迁移，以及石墨烯膜对Rb和Cs的不可穿透性。还讨论了碱金属离子渗透的外延和独立石墨烯之间的差异。
2011-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Evidence for Highly p-type doping and type II band alignment in large scale monolayer WSe2 /Se-terminated GaAs heterojunction grown by Molecular beam epitaxy
以混合范德华（vdW）异质结构布置的二维材料（2D）提供了朝向2D和常规III-V族半导体的组装的途径。本文报道了用分子束外延技术在端硒GaAs（111）B上生长的单层WSe_2的结构和电子性质。反射高能电子衍射图像表现出尖锐的条纹特征，表明通过VDW外延生产的高质量WSe 2层。这通过面内X射线衍射证实。高分辨率X射线光电子能谱和高分辨率透射显微镜证实了WSe 2的单层结构和界面处不存在相互扩散。角分辨光电子能谱的研究表明，一个定义良好的WSe 2带色散和高p掺杂来自WSe 2单层和Se-终止的GaAs衬底之间的电荷转移。通过与局域泛函和杂化泛函理论计算结果的比较，我们发现实验异质结的价带顶与自由单层WSe 2的计算结果接近。我们的实验表明，接近的Se-终止的GaAs衬底可以显着调整WSe 2的电子性质。相对于石墨烯层上的WSe 2的VBM，价带最大值（VBM，位于布里渊区的K点处）向费米能级呈现约0.56 eV的上移，这指示高p型掺杂并且是纳米电子学和光电子学中的应用的关键特征。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Aluminum oxide nucleation in the early stages of atomic layer deposition on epitaxial graphene
采用原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱（Raman）研究了在碳化硅（4H-SiC）表面单层外延石墨烯（EG）上直接原子层沉积（ALD）过程中氧化铝（Al2O3）的成核和生长机制。与对于其他类型的石墨烯通常观察到的相反，在EG的情况下观察到大且均匀密度的成核位点，并且归因于EG/SiC界面处缓冲层的存在。沉积过程的特征在于在非常早期的阶段中的Al2O3岛生长，随后在仅40个ALD循环之后由于岛聚结而形成连续的Al2O3膜（2.4 nm厚），以及随后的逐层生长。拉曼光谱分析表明ALD工艺对EG的缺陷密度和掺杂的影响很小。EG应变也几乎不受岛屿生长和合并的制度中的沉积，而一个显着的增加后，观察到一个紧凑的Al2O3膜的形成。所获得的结果对于需要集成超薄高k绝缘体的外延石墨烯的器件应用具有重要影响。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Infrared Spectroscopy of Wafer-Scale Graphene
我们报告的光谱结果从中到远红外线的晶圆级石墨烯，外延生长在碳化硅上，或通过化学气相沉积。自由载流子吸收（Drude峰）与通用光学电导率（由于带间跃迁）和由于带填充而发生泡利阻塞的波长同时获得。从这些可以推断石墨烯层数、掺杂水平、薄层电阻率、载流子迁移率和散射率。与剥离的双层石墨烯相比，外延双层石墨烯的中红外吸收在0.37 \pm 0.02 eV处显示出较不明显的峰。在重化学掺杂的单层石墨烯中，在这种原子级薄的材料中测量到由于在250 \mum（40 cm-1）下接近40%的自由载流子而导致的创纪录的高透射率降低，支持石墨烯在远红外和太赫兹光电子学中的巨大潜力。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Coupling and Charge-Transfer Landscape of Graphene on Ge(001)/Si(001): Multiscale Analysis Assisted by Machine Learning
University of Lodz（罗兹大学）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尼克先进材料研究所）；Lodz University of Technology（罗兹理工大学）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；Maria Curie-Sklodowska University（玛丽亚·居里-斯克隆多夫斯卡大学）
本研究结合多种实验表征与DFT计算，并借助机器学习分类STS数据，揭示了石墨烯在Ge(001)/Si(001)上的电荷转移机制，为调控掺杂极性和优化石墨烯制备提供了指导。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Rapid low-temperature synthesis of graphene-coated SiC substrates for remote and van der Waals epitaxy
本研究针对传统SiC高温石墨化制备石墨烯存在的表面台阶聚束问题，开发金属辅助石墨化技术，低温快速合成均匀单晶石墨烯，成功制备自支撑III-N薄膜，为超宽禁带晶体薄膜规模化制备提供新路径。
2025-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modification of the magnetic and electronic properties of the graphene-Ni(111) interface via halogens intercalation
通过不同物种的插入使石墨烯与金属和半导体衬底电子解耦是石墨烯研究中广泛使用的方法之一。本文采用最新的密度泛函理论方法研究了卤原子（X = F，Cl，Br）嵌入石墨烯对铁磁Ni（111）层的电磁性质的影响.发现在所有gr/X/Ni（111）插层系统中，石墨烯层与铁磁衬底完全电子解耦;然而，可以实现不同种类（电子或空穴）和水平的掺杂。尽管卤素嵌入后石墨烯中C原子的磁矩非常小，但线性分散的石墨烯$π$带的自旋分裂高达$35$ meV，这为石墨烯-铁磁体界面的形成提供了新的思路，在该界面上可以形成自旋极化的自支撑石墨烯层，并有望在电子学和自旋电子学中得到应用.
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Non-invasive Scanning Raman Spectroscopy and Tomography for Graphene Membrane Characterization
石墨烯具有非凡的机械和电子性能，使其成为基于膜的纳米机电系统（NEMS）的有前途的材料。在这里，化学气相沉积的石墨烯被转移到目标衬底上，将其悬浮在空腔和沟槽上，用于压力传感器应用。这种器件的开发需要合适的计量方法，即，大规模的表征技术，以确认和分析成功的石墨烯转移与完整的悬浮石墨烯膜。我们提出了快速和非侵入性的拉曼光谱映射来区分独立和衬底支撑的石墨烯，利用不同的应变和掺杂水平。该技术被扩展到结合二维区域扫描与截面拉曼光谱，导致基于膜的石墨烯NEMS的三维拉曼层析成像。拉曼层析成像在线监测的潜力进一步证明了与自动数据分析的方法，以空间上解决微米级集成器件，包括独立和衬底支撑的石墨烯的材料成分。拉曼层析成像可以应用于由其他二维材料以及硅微和纳米机电系统组成的设备。
2017-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Growth of monolayer graphene on 8deg off-axis 4H-SiC (000-1) substrates with application to quantum transport devices
使用高温退火条件，其中石墨帽覆盖8度离轴4 H-SiC样品的C面，已经生长了大且均匀的单个外延石墨烯层。拉曼光谱显示这些单层石墨烯片的几乎独立的特征的证据，这是由磁输运测量证实。我们发现一个温和的p型掺杂，高载流子迁移率和半整数量子霍尔效应典型的高品质石墨烯样品。这为石墨烯与构成当今SiC行业标准的晶圆上的SiC器件的完全兼容集成开辟了道路。
2010-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the interaction and charge transfer between graphene and metals
测量电子通过石墨烯片的传输必然涉及将其与金属电极接触。采用密度泛函理论的第一性原理计算研究了石墨烯在金属基底上的吸附。石墨烯与Al、Ag、Cu、Au和Pt（111）表面的键合非常弱，以至于其独特的“超相对论”电子结构得以保留。然而，这种相互作用确实会导致电荷转移，使费米能级相对于圆锥点移动高达0.5 eV。从p型到n型掺杂的交叉发生在功函数为~ 5.4eV的金属上，该值远大于自支撑石墨烯的功函数4.5eV。我们开发了一个简单的分析模型，该模型描述了金属衬底功函数方面的费米能级移动的石墨烯。石墨烯与Co、Ni、Pd和Ti相互作用并更强地结合。这种化学吸附涉及石墨烯$p_z$ -态和金属d-态之间的杂化，其在石墨烯中打开带隙。因此，石墨烯功函数显著降低。在平面内电流器件几何形状中，这应该导致石墨烯的n型掺杂。
2009-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Raman spectroscopy of graphene at high pressure: substrate and pressure transmitting media effects
采用极性和非极性压力传输介质（PTM）研究了在多晶铜上化学气相沉积生长的石墨烯的拉曼光谱的压力演化。G和2D拉曼谱带表现出类似的压力斜率的PTM无论任何无意的初始掺杂和/或应变的样品。我们的分析表明，任何压力引起的电荷转移效应是微不足道的影响石墨烯的压力响应。这是由由于压力引起的衬底收缩引起的机械应力和衬底到石墨烯层的转移效率以及PTM-石墨烯相互作用决定的。对于非极性PTM，在PTM固化状态下观察到石墨烯的特殊压力行为，类似于独立石墨烯的压力行为。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
DFT modeling of the covalent functionalization of graphene: from ideal to realistic models
生产多种类型的石墨烯，例如独立式的、碳化硅和金属上的外延石墨烯、溶液中的石墨烯、化学生长的石墨烯样分子、各种石墨烯纳米带和具有不同还原水平和各种化学组成的氧化石墨烯，证明需要在石墨烯功能化的基本原理之外进行额外的研究，以避免预测之间偶尔出现矛盾从第一原理模拟和实验结果。在此，我们讨论了当前状态的建模不同类型的石墨烯使用密度泛函理论（DFT）的方法。我们专注于静态（基板，形状，曲率，应变和掺杂）和动态（功能化的起点，迁移障碍和配置的稳定性）方面，提供了一个更正确和选择性的各种化学物质的石墨烯支架上的化学吸附建模。基于最近对不同类型石墨烯的实验实现的功能化的建模，我们可以得出结论，在早期研究中讨论的均匀的单侧或双侧功能化石墨烯的形成是石墨烯化学的典型场景的例外。不同基质、缺陷和晶格畸变（如波纹和应变）的存在导致从官能团形成簇或线。已经发现石墨烯衬底上的化学物质的几种构型以理想模型存在，但仅对于在特殊条件下官能化的石墨烯是稳定的。技术参数的作用，如所采用的泛函和计算方法，以及各种类型的石墨烯的化学性质的建模的重要指导方针也进行了讨论。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
