Growth, characterization, and transport properties of ternary (Bi1-xSbx)2Te3 topological insulator layers
采用分子束外延技术在Si（111）衬底上制备了Sb含量为0~100%的（Bi_（1-x）Sb_x）_2Te_3薄膜。X射线衍射测量证实在所有情况下的单晶生长。Sb含量用X射线光电子能谱学测定。从拉曼光谱得到的Sb含量的一致的值。扫描拉曼光谱表明，（Bi 1-xSbx）2Te3层与中间Sb含量显示空间组成的不均匀性。角分辨光电子能谱（ARPES）中观察到的光谱展宽也归因于这种现象。当Sb含量从x = 0增加到1时，ARPES测量显示费米能级从导带向价带移动。这种转变也证实了相应的磁输运测量的电导从n型到p型的变化。在这个过渡区中，电阻率的增加被发现，表明费米能级的带隙区域内的位置。在过渡区的更详细的测量表明，运输发生在两个独立的通道。通过栅电极的传输可以从n型改变为p型，从而允许在拓扑保护的表面状态内调节费米能级。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Novel self-epitaxy for inducing superconductivity in the topological insulator (Bi1-xSbx)2Te3
利用超导邻近效应在拓扑绝缘体（TI）中构造拓扑超导态是实现Majorana费米子的一条很有前途的途径。然而，在TI表面上外延生长超导体以实现良好的邻近效应一直是一个挑战。我们发现，简单地在TI材料（Bi $_{1-x}$ Sb $_x$）$_2$ Te $_3$薄膜上沉积Pd导致具有~1 K超导转变温度的PdTe $_2$超导体的外延自形成。这种自形成的超导体接近TI，这通过在（Bi $_{1-x}$ Sb $_x$）$_2$ Te $_3$上制成的约瑟夫森结器件中出现超电流来证实。这种自外延现象可以方便地用于制备基于TI的超导纳米器件，以解决TI中的超导邻近效应。
2020-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Beyond Superexchange: Emergent Unconventional Ferromagnetism in Thin-Film Sandwich Structures of Intrinsic Magnetic Topological Insulators
本文通过异质结构与三明治结构实验，发现本征磁性拓扑绝缘体 MBST 中存在超越超交换的非常规铁磁性，并提出其源于拓扑相关机制，为调控磁性及下一代自旋电子器件提供新视角。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Orientational dependence of current through molecular films
我们研究了通过分子膜的电流作为相对于电极的膜中的分子的取向的函数。根据分子轴和电极法线之间的角度，它的变化可能超过一个数量级。这是$p$ -轨道的强方向性决定了分子的电导的结果。我们证明了这一结果的一个完全可解的模型，并提出了计算两个不同的实验可访问的分子膜夹在金电极之间。
2001-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Control of Spontaneous Orientation Polarization in Organic Semiconductors: The Role of Molecular Structure and Film Growth Conditions
Institute of Physics, University of Augsburg（奥格斯堡大学物理研究所）
本研究探讨有机半导体中自发取向极化（SOP）的调控机制，指出可通过分子设计和薄膜生长条件控制SOP，并阐述其在有机发光器件中的应用价值。
2025-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Transition of Impurity Nanorod Orientation in Epitaxial YBCO Films on Vicinal Substrates
对相邻STO衬底上外延YBCO薄膜中杂质纳米棒阵列的结构转变进行了理论研究。两种可能的类型的膜/基板界面被认为是一个假设一个完整的连贯性，而其他的，有缺陷的反相晶界的存在下表现出来。只有在前一种情况下，衬底的邻角的增加导致薄膜中应变场的显著变化，导致纳米棒取向从薄膜的法线方向转变为面内方向。的阈值邻位角的计算开始的过渡和晶格变形的膜由于包含的杂质纳米棒是非常好的协议与实验观察。
2011-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Orientation gradients in rapidly solidified pure aluminum thin films: comparison of experiments and phase-field crystal simulations
对薄膜铝样品的快速凝固实验表明，结晶晶粒内存在晶格取向梯度。为了研究这一现象，单组分相场晶体（PFC）模型，捕获的固体，液体和蒸汽相的属性，提出了定量模拟纯铝。该模型的粗粒度振幅表示用于模拟接近微米尺度的样品中的凝固。模拟重现实验观察到的取向梯度内的结晶晶粒生长时，在实验相关的快速淬火。我们提出了一个因果关系的缺陷和取向梯度之间的形成。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Orientation Dependence of Ferroelectric Properties of Pulsed-Laser-Ablated Bi4-xNdxTi3O12 Films
采用脉冲激光沉积技术，在SrRuO 3涂层的（100）、（110）和（111）取向SrTiO 3单晶衬底上，分别生长了（001）、（118）和（104）取向的Nd掺杂Bi_4 Ti_3 O_（12）薄膜。X射线衍射说明了一个独特的薄膜和基板之间的所有取向的外延关系。我们观察到铁电性质对膜取向的强烈依赖性，在（001）取向的膜中没有铁电活性;在（118）取向的膜中，反射极化2 Pr为12 μ C/cm 2，矫顽场Ec为120 kV/cm;在（104）取向的膜中，2 Pr = 40 μ C/cm 2，Ec = 50 kV/cm。沿c轴铁电活性的缺乏与块体材料的晶体结构的正交性质一致，如通过粉末中子衍射所确定的。
2003-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Easy Axis orientation of Ferromagnetic Films as Described by Third Order Perturbed Heisenberg Hamiltonian
用三阶微扰海森堡哈密顿量研究了磁易轴取向。采用直流磁控溅射法在石英衬底上制备了N=11，16和21的CoPt/AlN多层铁磁薄膜。根据其他研究人员的实验研究，这些面心立方结构的铁磁薄膜的易磁化轴在一个特定的温度下取向在膜的平面内。将面外自旋分量的平均值相对于温度作图，以确定自旋重取向温度。自旋重取向温度对二阶磁各向异性常数非常敏感。
2016-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-dependent ferroelectricity of strained PbTiO$_3$ films
PbTiO $_3$是一种简单但非常重要的铁电氧化物，已被广泛研究并广泛应用于各种技术应用中。然而，大多数先前的研究和应用是基于本体材料或常规的[ $001$ ]取向的膜。关于沿其它晶轴生长的PbTiO $_3$薄膜的研究较少。在这项研究中，第一性原理计算进行计算的PbTiO $_3$薄膜的极化由SrTiO $_3$和LaAlO $_3$衬底应变。结果表明，PbTiO $_3$薄膜的极化强度与薄膜的生长取向和单斜取向角密切相关。此外，它表明，PbTiO $_3$的铁电性主要取决于晶格的四方性，而不是简单的应变。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci
The Role of Crystal Orientation in the Dissolution of UO$_2$ Thin Films
外延薄膜已被用来研究二氧化铀界面的辐解溶解。沉积在单晶氧化钇稳定的氧化锆衬底上的UO $_2$的薄膜在高通量、单色、同步辐射X射线源的存在下暴露于水。特别是，这种技术被应用于诱导溶解的三个UO $_2$薄膜，生长沿原则UO $_2$晶体取向：（001），（110）和（111）。每个膜的溶解诱导为9个累积腐蚀周期，总计270s，之后记录XRR光谱以观察膜的形态变化作为暴露时间的函数。虽然发现（001）和（110）取向的膜几乎线性地腐蚀并且以相当的速率腐蚀，但是发现（111）膜显著地更耐腐蚀，在最初的90秒腐蚀期之后没有观察到UO $_2$材料的损失。这些结果清楚地表明了晶体取向对X射线诱导的UO $_2$溶解速率的影响。这一结果可能有重要的影响，理论溶解模型，因为它是显而易见的，必须考虑到取向的依赖性，以获得准确的预测UO $_2$的溶解行为。
2018-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy induced spin re-orientation in chemically-modulated amorphous ferrimagnetic films
调整磁化的面内和面外取向之间的竞争的能力提供了一种构造在特定温度下具有急剧自旋重取向转变的热传感器的手段。我们已经观察到这种可调的，温度驱动的自旋重取向的结构非晶，亚铁磁性稀土-过渡金属（RE-TM）合金薄膜使用扫描透射X射线显微镜（STXM）和磁性测量。FeGd中自旋重取向转变的性质可以完全由膜的化学组成的非平衡、纳米级调制来解释。这种调制导致纳米级斑点的磁畴图案叠加在形成微米级图案化元件中的劳道配置的面内畴的背景上。正是这种散斑磁结构产生了与温度相关的尖锐的两步反转机制。通过温度平衡竞争各向异性的可能性为创建和操纵拓扑自旋纹理提供了机会。
2020-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Preferential Orientation Relationships in Ca$_2$MnO$_4$ Ruddlesden-Popper thin films
一个高吞吐量的本地外延（称为组合衬底外延）的调查进行了钙$_2$ MnO $_4$ Ruddlesden-Popper薄膜的六个厚度（从20到400 nm），所有沉积在同质多晶Sr $_2$ TiO $_4$衬底。电子背散射衍射显示，所有薄膜的晶粒在晶粒局部外延生长，导致在一个单一的取向关系（$OR$）为每个衬底薄膜晶粒对。两个优选的外延$ORs$占超过90%的所有OR在300个不同的微晶，根据分析50个晶粒对每个厚度。单位晶胞上的单位晶胞$OR$（[100][001] $_{film}$ $\parallel$ [100][001] $_{substrate}$，或$OR1$）约占每个膜的30%。占每个膜的60%的$OR$（[100][001] $_{film}$ $\parallel$ [100][010] $_{substrate}$或$OR2$）对应于围绕a轴从$OR1$旋转90 $^{\circ}$。$OR2$强烈倾向于在立体三角形中心的衬底取向，而$OR1$在非常接近（001）或连接（100）和（110）的边缘附近的取向观察到。虽然$OR1$的能量应该较低，但$OR2$的大多数观察结果表明动力学障碍会降低$OR1$的频率。持续的晶粒生长和$OR$频率随厚度的变化的情况下，意味着在前几个\si{\nano\meter}内完成的生长竞争，和局部外延持续此后在生长过程中。
2015-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of epitaxial Fe$_3$O$_4$ films with various crystal orientations and TMR effect in room temperature
Fe $_3$ O $_4$是在室温（RT）下表现出导电性的亚铁磁性尖晶石铁氧体。虽然根据从头计算已经预测该材料是半金属，但是具有Fe $_3$ O $_4$电极的磁性隧道结（MTJ）已经证明了小的隧道磁阻效应。甚至连TMR比率的符号都没有在实验中确定。在这里，我们报告的磁性外延Fe $_3$ O $_4$薄膜与各种晶体取向。薄膜的磁滞曲线显示出明显的晶体取向依赖性。特别地，Fe $_3$ O $_4$（110）膜表现出面内单轴磁各向异性。对于磁滞回线的矩形度，Fe $_3$ O $_4$（111）表现出最大的矩形度。此外，我们还制备了Fe $_3$ O $_4$（110）电极的MTJ，在室温下获得了-12\%的TMR效应。负的TMR比对应于能带计算预测的Fe $_3$ O $_4$的负自旋极化。
2014-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin film of 3D topological insulators by vapor-phase epitaxy: Surface dominant transport in wide temperature revealed by Seebeck measurement
实现拓扑绝缘体（TI）在宽温区的本征表面优势输运是推动TI向未来电子学方向发展的重要前沿研究课题。本文报道了用物理气相沉积法生长的高质量Bi 2-xSbxTe 3-ySey（BSTS）单晶薄膜，系统测量了纵向电输运、Shubnikov-de-Haas（SdH）量子振荡、霍尔系数（R_H^2D）和塞贝克系数随薄膜厚度（d）和温度的变化。的厚度依赖性的片电导和塞贝克系数清楚地表明，通过减少膜厚度的半导体空穴载流子的体状态的抑制，达到在DC=14 nm以下的表面占主导地位的运输。本文用R_H^2D（n_Hall^2D）和SdH（n_SdH）两种方法对如何抑制流动载波数（n）的贡献作了定量的讨论。有趣的是，n_Hall^2D的值接近直流以下n_SdH的两倍。虽然R_H^2D在整个温度范围内都是负的，但当d较厚时，在高温下可以清楚地观察到S从负极性到正极性的变化。我们指出，在R_H^2D和S之间观察到的这种不一致性是3D-TI中固有的，其根源是体和拓扑表面之间载流子迁移率的巨大差异。我们认为，即使在没有磁场的情况下，Seebeck系数也可以成为一种方便而有力的工具来评估3D-TI中拓扑表面的本征载流子浓度。
2018-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Vanadium Dioxide Film Orientation using Nanosheets: A Combined Microscopy, Diffraction, Transport and Soft X-ray in Transmission Study
VO 2是氧化物电子学和神经形态计算应用的一种备受讨论的材料。在这里，异质外延的二氧化钒（VO 2）上实现的氧化物纳米片，覆盖硅衬底或X射线透明的氮化硅膜的无定形二氧化硅表面。在VO 2生长之前，通过在衬底上分别涂覆Ti0.87O2和NbWO 6纳米片，可以将VO 2薄膜的面外取向任意控制在（011）M1/（110）R和（-402 M1/（002）R之间。温度依赖的X射线衍射和自动晶体取向映射在微探针TEM模式（ACOM-TEM）的特点是高的相纯度，晶体学和取向性能的VO 2薄膜。传输测量和软X射线吸收的传输被用来探测VO 2的金属-绝缘体的转变，显示的质量等于那些从大块单晶衬底上的外延膜的结果。两个不同的VO 2取向在一个单一的基板上的成功的本地操作证明使用VO 2光刻图案线的Ti0.87O2和NbWO 6纳米片上生长的电子背散射衍射研究。最后，这些纳米片模板的VO 2膜先进的无透镜成像的金属-绝缘体过渡使用相干软X射线的优秀适用性进行了讨论。
2019-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring c-axis orientation in epitaxial Ruddlesden-Popper Pr$_{0.5}$Ca$_{1.5}$MnO$_{4}$ films
对Pr $_{0.5}$ Ca $_{1.5}$ MnO $_4$及其薄膜多晶型的层状Ruddlesden-Popper强关联锰氧化物的兴趣是由高于室温的电荷轨道有序的高温激发的。我们报告的定制的c轴取向生长在SrTiO $_3$（STO）衬底上的外延RP-PCMO薄膜具有不同的取向，以及使用的CaMnO $_3$（CMO）缓冲层。STO（110）上的薄膜显示沿[100]方向的c轴的面内取向。在STO（100）上，面内c轴的两个可能方向导致马赛克状准二维纳米结构，其由RP、岩盐和钙钛矿结构单元组成。通过使用CMO缓冲层，实现了具有c轴离面的RP-PCMO外延膜。不同的物理气相沉积技术，即离子束溅射（IBS），脉冲激光沉积（PLD）以及金属有机气溶胶沉积（MAD）的应用，以区分生长条件的影响和内在的外延性能。对于所有的沉积技术，尽管其非常不同的生长条件，表面形态，晶体结构和取向的薄膜揭示了高水平的相似性，通过X射线衍射，扫描和高分辨率透射电子显微镜验证。我们发现，对于不同的外延关系的薄膜中的应力可以通过修改的界面化学放松。通过电阻率测量估计的膜中的电荷排序发生在接近于预期的散装材料中的温度。
2020-09-16 cond-mat.mtrl-sci
A systematic approach for quantitative orientation and phase fraction analysis of thin films through grazing incidence X-ray diffraction
Graz University of Technology（格拉茨工业大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Medical University Graz（格拉茨医科大学）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本文提出一种基于掠入射X射线衍射（GIXD）径向线轮廓拟合的系统性方法，通过引入基于已知化合物晶体结构的算法，实现了对薄膜取向分布和相组成的准确定量分析。
2025-03-26 cond-mat.mtrl-sci
X-ray diffraction analysis to support phase identification in FeSe and Fe$_7$Se$_8$ epitaxial thin films
对脉冲激光沉积（PLD）法生长的硒化铁薄膜进行了X射线衍射（XRD）分析。该薄膜含有双外延结构的$β$ -FeSe和Fe $_7$ Se $_8$相，其中$β$ -FeSe相（001）在（001）MgO生长衬底上取向。Fe $_7$ Se $_8$在一定的生长条件下同时呈现两种不同的外延取向，表现出（101）-和（001）-取向。这些取向中的每一个都用所提供的XRD数据进行了验证。另外，示出了用于确定PLD靶组成以及$β$ -FeSe相的镶嵌结构的XRD数据。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Identification of Néel vector orientation in antiferromagnetic domains switched by currents in NiO/Pt thin films
理解反铁磁序的电操纵是设计工作在太赫兹频率的反铁磁器件的一个关键方面。重点是共线绝缘反铁磁NiO/Pt薄膜作为一个材料平台，我们确定的结晶取向的域，可以通过电流切换和量化的Néel矢量方向的变化。我们证明了不同的T-域之间的电流脉冲的电开关，发现在这些域的Néel矢量取向是沿$[\pm5\ \pm5\ 19]$，不同的相比，散装$<11\bar{2}>$方向。在沿着$[1\ \pm1\ 0]$方向的电流脉冲$\textbf{j}$之后，Néel矢量$\textbf{n}$切换的最终状态是$\textbf{n}\parallel \textbf{j}$。通过比较所观察到的Néel矢量取向和应变的薄膜，假设这种变化完全来自磁弹性效应，我们量化的磁弹性耦合系数的数量级为$b_{0}+2b_{1}=3*10^7 J\ m^{-3}$。这些信息对于理解反铁磁体中的电流感应开关以及设计和使用自旋电子器件中的有源元件等器件至关重要。
2021-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Preferential orientation of NV defects in CVD diamond films grown on (113) substrates
在（113）取向的衬底上成功地生长了厚的CVD金刚石层。它们表现出光滑的表面形态和与（100）电子级材料相当的晶体质量，并且比（111）生长的层好得多。获得了高的生长速率（15-50 μm/h），同时可以在相当宽的范围内实现氮掺杂，而不会严重影响晶体质量。进行电子自旋共振测量以确定NV中心取向，并得出结论，当（100）生长层在4个可能的方向上显示出相等的分布时，一个特定取向的发生概率为73%。测得的自旋相干时间约为270 μs，与同位素纯度相似的材料的自旋相干时间相当。虽然（111）生长层（几乎100%）实现了更高程度的优先取向，但（113）取向的生长和后处理的容易性使其成为磁力测量或其他量子力学应用的潜在有用材料。
2015-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Growth Orientations and Epitaxial Strains on Phase Stability of HfO$_2$ Thin Films
铁电性在纯的和掺杂的$_2$基薄膜中的发现重新激发了将铁电体用于纳米器件应用的兴趣。为了利用这种硅兼容的铁电体，铁电性的起源和更好的方法来控制实现在纳米级的铁电性的基本问题，如需要解决。$_2$基薄膜中出现的强极化被认为是各种外在因素的累积效应，如小晶粒的有限尺寸效应和表面/界面效应、压应力、掺杂剂、氧空位和电场。在HfO $_2$中，相变的动力学效应及其对纳米尺度铁电性出现的潜在影响还没有很好的理解。本工作利用密度泛函理论和变胞轻推弹性带技术，构建了不同晶型的纳米材料之间的跃迁路径。我们发现，过渡势垒强烈地依赖于机械边界条件，从四方相到极性正交相的过渡是一个快速的动力学过程下夹紧。研究了生长取向和外延应变对HfO $_2$各相相对稳定性的影响。两个正交相，极性$Pca2_1$和非极性$Pbca$，在（111）取向的薄膜中在宽范围的外延应变条件下变得结晶稳定。这项工作提出了一个潜在的途径，以更好地稳定铁电相的HfO $_2$薄膜，通过衬底取向工程。
2019-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Preferentially orientated E-beam TiN thin films using focused jet of nitrogen gas
采用改进的电子束蒸发器制备了具有（111）择优取向的TiN薄膜。这种新的设计涉及通过由保持在附近的正偏置的半圆柱形阳极板加速从蒸发锭发射的次级电子来产生局部等离子体，并且N2气体的射流作为反应气体被聚焦到衬底。我们观察到一个与表面法线成25度角的择优取向（111），并通过极图分析证实了这一点。根据蒸发速率解释了（111）择优取向现象。残余应力的经典sin2psi技术没有产生任何有形的结果，由于优先取向。纳米压痕技术测得的硬度和模量分别为19.5 GPa和214 GPa左右。对这些薄膜的连续多次压痕试验显示出应力松弛。
2014-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Illuminating Invisible Grain Boundaries in Coalesced Single-Orientation WS2 Monolayer Films
原子级缺陷的工程化对于实现用于电子器件的晶片级单晶过渡金属二硫属化物单层至关重要。然而，将原子级缺陷与更大的形态相联系是一个重大的挑战。使用电子显微镜和原子模拟，我们提供了WS2晶体生长机制的见解，提供了合成条件和微观结构之间的直接联系。暗场TEM成像的聚结单层WS2膜照亮缺陷阵列，原子分辨率STEM成像识别为平移晶界。成像显示膜具有几乎单一的取向，具有不完美的缝合域。通过原子分辨率成像和基于ReaxFF反应力场的分子动力学模拟，我们观察到两种类型的平移失配，并讨论了它们的原子结构和起源。我们的研究结果表明，不匹配的结果相对较快的增长率。通过对>1300个刻面的统计分析，我们证明了宏观结构特征是由纳米尺度的构建块构建的，描述了从亚微米到多微米长度尺度的系统。
2020-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Micromechanical Model for Self-Organized Impurity Nanorod Arrays in Epitaxial YBCO Films
建立了一个基于弹性理论的微力学模型，用于研究高温超导YBCO薄膜中自组装杂质纳米结构的构型。利用计算的杂质掺杂薄膜的平衡应变和弹性能，得到了杂质纳米棒能量择优取向时的晶格失配$vs.$弹性常数相图.纳米棒取向和薄膜晶格变形的计算与实验测量结果非常吻合。
2011-12-23 cond-mat.mtrl-sci
LaTiOxNy thin film model systems for photocatalytic water splitting: physicochemical evolution of the solid-liquid interface and the role of the crystallographic orientation
带隙的大小和能带边缘的能量位置使得几种氮氧化物半导体成为在太阳光照射下有效生产氢和氧的有希望的候选者。致力于氮氧化物材料的密集研究工作已经揭示了其大多数最重要的特性。然而，有两个关键方面受到的关注要少得多。一个是在操作过程中发生的组成/结构表面改性以及这些改性如何影响光电化学性能的关键问题。第二个问题是氧氮化物半导体的电化学响应和晶体表面取向之间的关系。这些确实是具有根本重要性的主题，因为正是在表面处发生可见光驱动的电化学反应。与传统的粉末样品相比，薄膜代表了这些研究的最佳模型系统。本研究回顾了氮氧化物薄膜的制备和表征的最新进展，然后重点介绍了LaTiO 2 N作为代表性的光催化剂。我们报告调查的初步物理化学演变的表面。然后，我们表明，稳定后，吸收的光子到电流的转换效率的外延薄膜可以不同的不同的晶体表面取向的约50%，是5倍以上的多晶样品。
2019-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Experimental tests of the full spin torque conductivity tensor in epitaxial IrO2 thin films
本研究通过测量高对称取向IrO₂薄膜的常规反阻尼扭矩确定其自旋扭矩电导率张量全部分量，验证了该张量旋转变换可预测低对称取向的常规及非常规扭矩，为自旋电子器件设计提供依据。
2024-08-13 cond-mat.mtrl-sci
From Molecular Design to Optical Anisotropy: Orientation Control in BODIPY Langmuir-Blodgett Films
Service de Physique de l’État condensé (SPEC) Université Paris-Saclay, CEA-CNRS（凝聚态物理服务处（SPEC）巴黎萨克雷大学，CEA-CNRS）；Institut Lavoisier de Versailles (ILV) Université Paris-Saclay, UVSQ, CNRS（凡尔赛拉瓦锡研究所（ILV）巴黎萨克雷大学，凡尔赛大学，CNRS）
该研究针对超薄薄膜分子取向调控问题，以两种不同疏水烷基链数量的BODIPY衍生物为对象，结合多种表征手段和原创理论模型，实现了具有不同跃迁偶极矩取向的有序单分子层的制备，为功能薄膜设计提供了可靠策略。
2026-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and crystallographic orientation dependence of the anisotropic magnetoresistance in epitaxial Fe65Co35 thin films
Universidad Nacional de Ingeniería（国立工程学院）；Universidad Católica San Pablo（圣保罗天主教大学）；Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo, Comisión Nacional de Energía Atómica（巴尔塞罗研究所，门多萨国立大学，国家原子能委员会）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (CNEA - CONICET)（纳米科学与技术研究所（国家原子能委员会-国家科学研究和技术委员会））；Comisión Nacional de Energía Atómica（国家原子能委员会）
研究了epitaxial Fe65Co35 薄膜在不同晶向和温度下的各向异性磁电阻特性，通过拟合提取磁各向异性常数，验证了立方各向异性变化，为磁传感器设计提供依据。
2025-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Structural modification of thin Bi(1 1 1) films by passivation and native oxide model
从第一性原理出发，研究了厚度约为1nm的Bi（111）薄膜的结构.我们的密度泛函理论计算表明，共价键的表面可以完全改变薄膜的取向。对于较厚的膜，影响仅限于表面。基于这些观察结果，我们进一步提出了一个简单的模型结构的原生氧化物和化学相似的氧化物，形成一个保护帽层，保持不变的薄膜的取向。这种积极有利的分层终止的优点进行了讨论的背景下，在纳米电子器件的薄膜的技术开发。
2019-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Texture and morphology of epitaxially grown LuNi2B2C thin films on single crystalline MgO substrates of different orientation
该文件已被撤回，并将尽快更换。
2010-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Capturing thin-film microstructure contributions during ultrafast laser-metal interactions using atomistic simulations
本研究使用混合双温模型与分子动力学模拟超快激光与不同微结构金薄膜的相互作用，发现晶粒尺寸、拓扑和晶体学取向显著影响晶格无序演化与相变，提出微结构感知的薄膜制造与缺陷工程可提升纳米激光加工精度与能效。
2024-12-22 cond-mat.mtrl-sci
High quality c-axis oriented ZnO thin-film obtained at very low pre-heating temperature
采用旋涂溶胶-凝胶技术，在很低的预热温度下制备了高度取向的ZnO薄膜。的c-轴取向的预热温度的依赖关系进行了研究与实验设计和响应面技术，以优化沉积过程中的c-轴取向，和表面均匀性。本研究选取的优化变量为：预热温度、旋涂速度和涂层层数。用X射线衍射和电子显微镜对薄膜进行了探测。
2006-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Orientation dependence of the Schottky barrier height for La$_0.6$Sr$_0.4$MnO$_3$/SrTiO$_3$ heterojunctions
报道了半金属铁磁体La $_0.6$ Sr $_0.4$ MnO $_3$（LSMO）和Nb掺杂SrTiO 3半导体之间异质结肖特基特性的晶体学取向依赖性。由原位光电子能谱测量确定的肖特基势垒高度与衬底取向（001）和（110）无关，而LSMO（110）薄膜的磁性能比（001）薄膜的磁性能增强。这些结果表明，使用（110）取向的衬底可以提高基于铁磁锰氧化物的磁性器件的性能。
2009-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Strong orientation dependent spin-orbit torque in antiferromagnet Mn2Au
具有零净磁矩、强抗干扰性和超快开关速度的反铁磁体在高密度信息存储中具有潜在的竞争力。体心反铁磁材料Mn_2Au具有相反的自旋子晶格结构，是一种独特的Néel阶自旋轨道矩（SOT）开关金属材料。本文研究了用磁控溅射方法制备的准外延（103）、（101）和（204）Mn_2Au薄膜的SOT开关特性。我们证明了在室温下通过短电流脉冲在所有制备的Mn2Au薄膜中电流诱导的反铁磁磁矩开关，而不同取向的薄膜表现出不同的开关特性。Mn_2Au（103）薄膜的磁晶各向异性能可以忽略不计，可以实现与方向无关的可逆开关，而Mn_2Au（101）和（204）薄膜的磁晶各向异性能可以忽略不计，当电流沿面内易磁化轴和垂直磁化轴方向施加时，这种可逆开关是可逆的，但当电流沿难磁化轴方向施加时，这种可逆开关在初始开关周期中衰减严重，这是由于磁晶各向异性能的存在。除了基本的意义，强取向相关的SOT开关，这是没有实现的铁磁和反铁磁无关，提供了多功能性的自旋电子学。
2018-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Selecting a single orientation for millimeter sized graphene sheets
我们已经使用低能电子显微镜（LEEM）和光发射电子显微镜（PEEM）研究和改善使用化学气相沉积（CVD）在Ir（111）上生长的石墨烯薄膜的质量。在升高的温度下的CVD已经产生均匀且具有单原子厚度的石墨烯片。除了相对于衬底对齐的域之外，其他旋转变体生长。利用旋转变体的更快生长和蚀刻速率的循环生长产生99%由对准域组成的膜。在CVD之前预回收具有高密度石墨烯核的衬底产生延伸超过毫米的对齐域的纯膜。这样的膜可以用于制备用于催化或纳米磁性的簇-石墨烯混合材料，并且可以潜在地与剥离技术组合以产生高质量的石墨烯基电子器件。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of residual stress in AlN thin Films synthesized by magnetron sputtering technique
我们报道了AlN薄膜残余应力的降低以及磁控溅射AlN薄膜的晶体结构、表面形貌和纳米力学性能随衬底温度（Ts，35 - 600 ℃）的变化。C）。用sin ~ 2技术计算了薄膜的残余应力，发现薄膜的残余应力随温度（Ts）从拉伸变为压缩。通过GIXRD和透射电子显微镜（TEM）研究了AlN薄膜晶体生长的演变，并观察到在400？C.该薄膜的横截面TEM显微照片和选区电子衍射（SAED）显示出高度的取向以及柱状结构。通过纳米压痕技术在这些膜上测量的硬度（H）在12.8 - 19 GPa之间。
2016-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Phase Transitions of Metastable Hexagonal Uranium Thin Films
我们报道了一种简单的技术，用于合成厚度在175-2800埃之间的单轴织构的、亚稳的六方密排状铀薄膜。通过X射线衍射和反射率研究了层的初始结构和织构，并通过类似的技术绘制了样品到正交$α$ -U的各种取向的随时间变化的转变。每个系统的最终结晶取向和时间尺度上发生的过渡被发现依赖于原始层的晶格参数。在过渡产物中没有$α$ -U（001）取向表明，这些层中的过渡是由[110]横向声学声子模式以外的机制介导的，而不是先前提出的立方$γ$ -U（110）到hcp-U（00.1）到$α$ -U（001）的位移相变。替代过渡途径进行了讨论。
2022-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of BaBiO3 thin films on SrTiO3(001) and MgO(001) substrates using molecular beam epitaxy and controlling their crystal orientations competition
本研究利用分子束外延在SrTiO3(001)和MgO(001)衬底上生长BaBiO3薄膜，揭示了其(001)与(011)取向竞争机制，并提出了阻断(011)取向、实现单一(001)取向可控生长的途径。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Delineating the interplay effects of microstructure topology and residual stresses in ultrafast laser irradiated thin films
Forschungszentrum Juelich（于利希研究中心）；RWTH Aachen University, Faculty of Georesources and Materials Engineering（亚琛工业大学资源与材料工程学院）
本研究通过混合两温度模型-分子动力学模拟，探讨了超快激光照射下金薄层中微结构拓扑、残余应力等因素的复杂相互作用，揭示了微结构配置、拓扑、晶粒尺寸和晶体学取向对激光-金属相互作用的层次影响。
2026-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Confined magnon dispersion in ferromagnetic and antiferromagnetic thin films in a second quantization approach: the case of Fe and NiO
本研究提出一种基于二次量子化的受限磁振子散射计算方法，以Fe和NiO薄膜为对象，揭示了薄膜厚度、晶向及各向异性对磁振子模式（含表面软模）的调控规律。
2023-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic moment orientation and in depth distribution of dysprosium near the surface of DyCo$_{4.6}$ thin films determined by the analysis of their X ray circularly polarized absorption Dy $M_{5}$ spectra
研究了具有垂直磁各向异性（PMA）的DyCo $_{4.4 \& 4.6}$亚铁磁非晶薄膜表面附近区域的稀土原子分布及其磁矩取向。在2 K和300 K的温度下，并在样品取向范围从0 $^{\circ}$到70 $^{\circ}$相对于磁易轴的薄膜的XMCD光谱在Dy $M_{4,5}$和Co $L_{2,3}$边缘使用总电子产额（TEY）检测进行。测量结果表明，钴和镝磁性亚晶格之间存在明显的部分去耦。在室温下，如果所有镝的磁矩都与钴AF耦合，则每个镝原子的磁矩低于预期的最小值。在2K时，钴亚晶格表现出比镝亚晶格更强的磁各向异性行为。详细分析的圆偏振光谱的Dy $M_{5}$边缘，在其相关的平行，反平行和横向的$J_{z}$光谱分量的光谱的基础上的反卷积，表明光谱是由不同的磁矩分布的镝。使用$J_{z}$光谱分量拟合Dy $M_{5}$光谱证明了由于TEY探测区域的分离导致的镝浓度的分级。最上层与钴磁解耦。在室温下，发现下层中的镝磁矩的25个PDMATHAMS平均取向与钴相同。这些镝原子与钴的预期弱磁耦合将解释镝子晶格的磁各向异性与2K下TEY探测的钴相比令人惊讶地低。
2021-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Voltage controlled inversion of magnetic anisotropy in a ferromagnetic thin film at room temperature
利用电场控制磁性是磁学和磁电子学的一个重要方面。在这里，我们利用磁弹性耦合的铁磁/压电混合体实现在室温下的磁化方向的电压控制。样品由蒸发到压电致动器上的多晶镍薄膜组成。这些多功能的混合物的磁性能进行了研究，在室温下作为一个功能的电压控制的应力施加的致动器上的Ni膜。铁磁共振谱表明，在Ni膜平面中的磁易轴旋转90度时，改变施加到致动器的电压Vp的极性。换句话说，Ni膜的面内单轴磁各向异性可以通过施加适当的电压Vp而反转。使用SQUID磁强计，记录磁化矢量的演变作为Vp和外部磁场的函数。改变Vp允许在大约70度的范围内可逆地调节Ni膜平面中的磁化取向。所有的磁力测量数据都可以用铁磁共振实验确定的磁自由能来定量地理解。这些结果表明，在混合结构中的磁弹性耦合确实是一个可行的选择，以控制在技术相关的铁磁薄膜在室温下的磁化取向。
2008-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin re-orientation induced anisotropic magnetoresistance switching in LaCo$_{0.5}$Ni$_{0.5}$O$_{3-δ}$ thin films
本文研究了外延LaCo$_{0.5}$Ni$_{0.5}$O$_{3-δ}$薄膜中应变调控的自旋重取向诱导AMR切换，揭示了磁转变附近二重到四重对称交叉及Co自旋态转变和Ni-Co电荷转移机制，为AMR传感器应用提供依据。
2023-04-17 cond-mat.mtrl-sci
A study of SnS thin films and its suitability for photovoltaic application based on the existence of persistent photocurrent
硫化锡是一种层状化合物，当通过热蒸发沉积为薄膜时，其保持其结构。发现薄膜具有取向生长，取向方向随薄膜厚度而变化。发现薄膜的形貌随取向而变化。较厚样品的导电性差，这使得很难进行光电导特性。然而，与报道不同的是，较薄的样品显示出与薄膜厚度和晶粒尺寸无关的光敏性，具有高的持续光电流。由于它们的吸收、光敏性、最佳带隙和带隙内的陷阱使载流子具有更长的寿命，硫化锡的薄样品提供了足够的范围来设计有效的光致发光材料。折射率模型采用Sellmeir模型，而以前的研究大多采用Wemple-DiDomenico单振子模型或柯西色散关系。报告了Sellmeir的拟合参数，可用于椭圆偏振研究。
2015-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the crystallographic c-axis orientation on the tribological properties of the few-layer PtSe2
二维（2D）过渡金属二硫属化物由于其平坦性、高的面内机械强度和低的剪切层间强度而成为低维体系中的可固化固态润滑剂的潜在候选者。然而，表面形貌和表面化学对2D层摩擦学性能的影响仍不清楚。在这项工作中，我们进行了纳米级的摩擦学性能的超薄高度有序的PtSe 2层沉积在蓝宝石衬底上的PtSe 2 c轴薄片的面内和面外晶体取向，和外延PtSe 2层的比较研究。发现PtSe 2 c-轴取向对PtSe 2的纳米摩擦学、形态学和电学性质有影响，特别是PtSe 2薄片从垂直（VA）到水平（HA）的排列变化导致摩擦系数从0.21降低到0.16。这一观察是伴随着增加的均方根表面粗糙度从1.0到1.7 nm的HA和VA膜，分别。外延膜表现出较低的摩擦力降低的粘附力时，相比其他调查的薄膜，而摩擦系数是类似的HA薄片的薄膜。所观察到的纳米级摩擦的趋势归因于PtSe 2结构的不同分布。
2022-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Growth facets of SrIrO3 Thin Films and Single Crystals
SrIrO3表面的晶体学取向对于拓扑表面态的发生是决定性的。我们从DFT计算表明，（001）和（110）自由表面具有可比的能量，相应地，我们实验观察到，单个微晶表现出两个小面取向。这些表面被发现通常在一个氧八面体的长度上松弛，定义了薄膜的结构临界厚度。观察到的氧八面体的倾斜相关的电子密度的重建。另一方面，薄膜一直被报道沿（110）方向生长。我们表明，与外延的氧八面体畸变的界面能可能是在这个特定功能的起源，并提出导致诱导（001）SrIrO3生长。
2020-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Large Second Harmonic Kerr rotation in GaFeO3 thin films on YSZ buffered Silicon
采用脉冲激光沉积（PLD）技术，以钇稳定的氧化锆（YSZ）为缓冲层，在（001）硅衬底上生长了镓铁氧化物（GaFeO 3）外延薄膜。晶体模板缓冲层通过高温剥离本征硅表面氧化物的步骤原位PLD生长。X射线衍射图显示在Si（100）衬底上YSZ的c轴取向和GaFeO 3的b轴取向。铁磁转变温度（TC ~ 215 K）与体相数据符合较好.在铁磁状态下，薄膜表现出约15度的非线性二次谐波克尔旋转。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Morphological instabilities of a thin film on a Penrose lattice: a Monte Carlo study
本文用蒙特卡罗方法计算了沉积在彭罗斯晶格上的多晶薄膜的热弛豫。该薄膜由每个具有给定高度的基本域的2维阵列建模。在蒙特卡罗过程中，允许这些基本域中的每一个的高度以及它们的晶体取向发生变化。在给定的数值温度下达到平衡后，所有的基本畴都改变了它们的取向，变成了相同的取向，并且出现了小岛，优先出现在位于七边形中心的彭罗斯晶格的畴上。该方法为研究衬底及其缺陷对多晶薄膜岛化过程的影响提供了一种新的数值方法。
2005-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Critical field anisotropy in the antiferroelectric switching of PbZrO3 films
反铁电体由于其在能量存储和电热冷却方面的潜在应用而引起了人们的兴趣。它们的主要区别特征是反铁电开关，即通过电场诱导相变到极性相的可能性。在这里，我们研究了反铁电钙钛矿PbZrO 3模型的开关行为，使用薄膜处理的化学溶液沉积在不同的几何形状和取向。面外和面内开关配置进行了研究。观察到的临界场是高度依赖于相对于膜纹理的电场的方向。我们表明，这种行为是定性一致的相变的菱形极性相。我们最后估计的微晶取向和薄膜纹理的重要性，在文献中观察到的变化。
2020-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-dependent stabilization of MgCr$_2$O$_4$ spinel thin films
具有磁性B位的AB $_2$ O $_4$正常尖晶石可以具有各种磁性和轨道挫折，导致自旋液相和场诱导的相变。本文首次报道了（111）取向MgCr $_2$ O $_4$薄膜的外延生长。通过对沿（001）和（111）方向生长的薄膜的结构和电子性质的表征，研究了生长取向对薄膜结构和电子性质的影响。尽管在沉积过程中观察到明显不同的生长模式，但综合表征揭示了在阳离子分布中没有可测量的紊乱，也没有Cr离子在任一方向上的多价性问题。与天真的预期相反，（111）稳定的膜比（001）取向的膜表现出更光滑的表面和更高的结晶度。在异质外延稳定化的框架内解释了生长取向的偏好与显著较低的（111）表面能有关。这些发现打开了广阔的机会，在制造2D kagome三角形异质结构与新兴的磁行为无法在大块晶体。
2020-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Heteroepitaxy of FCC-on-FCC Systems of Large Misfit
为了理解晶格失配对异质外延生长的影响，我们采用分子动力学模拟结合嵌入原子势方法研究了在面心立方衬底上外延生长的面心立方薄膜的平衡结构和取向关系。研究了Ag/Cu、Ag/Ni和Pb/Al三种薄膜/衬底系统，这些系统的晶格失配范围从Ag/Cu的12.6%到Pb/Al的21.8%。（100）、（511）、（311）、（211）、（322）和（111）。这些衬底上的薄膜覆盖了从仅发生在（100）衬底上的八立方取向关系到经常发生在（111）衬底上的异晶取向关系的逐渐过渡。结果发现，所得到的OR随衬底取向而系统地变化，但是对于所有三个系统，变化的模式几乎是相同的，因此在很大程度上独立于失配。然而，适应失配的方式确实取决于失配的幅度。模拟点的边缘到边缘的匹配和缺陷，如堆垛层错的重要作用。这些结果的转化应变方面的分析突出了OR之间的区别，这在很大程度上是独立的错配，和当地的界面结构，直接与错配的变化。
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Study of size effects in the structural transformations in bcc Zr films
采用分子动力学方法，在嵌入原子模型下，采用原子间相互作用的多体势，研究了膜厚和温度对体心立方锆（001）晶向无限大薄膜结构相变的影响。结果表明，体心立方Zr薄膜的相变机制、相变顺序和最终结构与薄膜厚度密切相关。在（001）面厚度达6.1 nm的薄膜中，经历了一个由中间亚稳fcc相向bcc（110）相的取向转变，然后在冷却时观察到一个弥散的bcc（110）$\rightarrow$ hcp转变。在厚度为6.1至8.2nm的膜中，在冷却时由于剪切变形而形成孪晶fcc相，使得膜表面获得阶梯状起伏。随着bcc（001）薄膜厚度的进一步增加，发生马氏体相变，形成孪晶hcp结构，薄膜表面呈波浪状。计算了体心立方和面心立方晶格的体积模量和弹性模量。结果表明，对于面心立方相的晶格稳定性条件满足在体和薄膜系统。
2012-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and orientation-dependent anomalous Hall effect of noncollinear antiferromagnetic Mn$_3$Ni$_{0.35}$Cu$_{0.65}$N films
本文报道了非共线反铁磁（AFM）Mn $_3$ Ni $_{0.35}$ Cu $_{0.65}$ N薄膜的生长以及（001）和（111）薄膜由于非零Berry曲率引起的取向相关反常霍尔效应（AHE）。我们发现，在500 $^\circ$ C下的后退火可以显著改善AHE信号，尽管使用适当的后退火条件是重要的。在（111）薄膜中，AHE和磁化回线在矫顽场处显示出急剧的翻转，而（001）薄膜在磁场下难以饱和。（111）膜的反常霍尔电导率比（001）膜的反常霍尔电导率大一个数量级。本研究结果不仅提供了一个更好的理解的AHE在Mn $_3X$ N系统，但也进一步的机会，研究与非共线AFM的独特现象。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
