Engineering the thermal conductivity along an individual silicon nanowire by selective helium ion irradiation
设计材料导热性的能力使我们能够控制热量的流动，并获得新的功能，如热整流，热开关和热隐身。虽然这可以通过在体积尺度上使用复合材料和超材料来实现，但在微米和纳米尺度上设计热导率更具挑战性。在这项工作中，我们表明，沿着一个单一的硅纳米线的局部热导率可以调整到一个理想的值（结晶和非晶极限之间），通过选择性的氦离子辐照具有良好的控制剂量的高空间分辨率。通过分子动力学模拟和定量声子-缺陷散射率分析来理解基本机制，其中热导率随剂量的行为归因于散射中心在较低剂量下的积累和聚集。超过阈值剂量，观察到晶体-非晶转变。
2017-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Probing ultrafast carrier dynamics and nonlinear absorption and refraction in core-shell silicon nanowires
我们研究的弛豫动力学的光生载流子在硅纳米线组成的结晶芯和周围的非晶壳，使用飞秒时间分辨差分反射率和透射光谱在光子能量为3.15 eV和1.57 eV。差分透射率和反射率瞬变的复杂行为是来自纳米线表面和衬底上的晶体芯和非晶硅的混合贡献，其中状态填充和光致吸收的竞争效应支配载流子动力学。在增加光生载流子密度时观察到更快的弛豫速率。独立的实验结果上的结晶蓝宝石上的硅帮助我们在分离的贡献，在纳米线样品中的结晶芯和非晶区域的载流子动力学。此外，在1.57 eV的单束z扫描非线性传输实验中，在开放和封闭的孔径配置产生双光子吸收系数β $ (~3 cm/GW) and nonlinear refraction coefficient \$gamma$（-2.5 × 10 ^-4 cm 2/GW）。
2012-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3D-mesostructures obtained by self-organization of metallic nanowires
研究了通过生长纳米线的自组织获得的新型金属介观结构的结构。利用可编程脉冲电流在多孔膜上电沉积，可重复地形成贝壳、真菌和荷叶状结构。获得了几毫米大小的样品。扫描电镜研究表明，金属贝壳的骨架在纳米和微米尺度上呈现出分形自相似的层次结构。该框架是一个体积的多层网络与锥形束的纳米线作为积木。Pd-Ni纳米线具有V型分支和周期性凸起。TEM研究表明，纳米线由分散在无定形基体中的纳米晶体组成。它们的尺寸范围从4到15 nm。观察到PdNi固溶体的局部不均匀性。从长远来看，所提出的技术可以用作3D打印机，用于有目的地合成具有复杂量子纳米结构的新型材料。
2014-07-31 cond-mat.mtrl-sci
The formation of well-defined crystalline structures by UV laser irradiation of amorphous silicon films
这项研究为薄膜氢化非晶硅在氧气存在下接受紫外激光照射时发生的过程提供了新的见解。它通过观察使薄膜经受逐渐增加的激光辐射剂量的影响来实现这一点。这表明，首先产生了一系列核，导致形成了与氧化硅结构一致的定义明确的晶体网络。进一步的照射导致在结晶网络上形成锥形结构，这是由于硅-氧键断裂和所得富硅材料的迁移。最终，锥形结构成为主要特征，但仍由原始晶体结构的纳米线残余物互连。
2016-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Electrochemical solid-state amorphization in the immiscible Cu-Li system: Size matters
作为一个典型的不互溶二元体系，铜（Cu）和锂（Li）在正常情况下不发生合金化和化学互混。利用Cu和Li之间的不相容性的一个值得注意的例子是广泛使用Cu箔作为Li离子电池中的阳极集流体。在这里，我们表明，纳米尺寸效应可以发挥微妙而关键的作用，在介导的化学活性的铜，因此它的可溶解性与锂，这样的电化学合金化和固态非晶化将发生在这样一个不混溶的系统时，降低铜纳米颗粒尺寸到超小范围。这种不寻常的观察是通过在透射电子显微镜（TEM）内对单个CuO纳米线的电化学锂化过程进行原位研究来完成的。在锂化时，CuO纳米线首先被电化学还原以形成离散的超小Cu纳米晶体，出乎意料地，所述超小Cu纳米晶体又可以经历进一步的电化学锂化以形成无定形CuLix纳米合金。实时动态观察原位TEM揭示，有一个临界晶粒尺寸（约。6 nm），低于该值，结晶Cu纳米颗粒可以连续锂化和非晶化。电子能量损失谱表明，在非晶态CuLix纳米合金中存在从Li到Cu的净电荷转移。另一个有趣的发现是，在Cu-Li系统中的非晶合金化现象是可逆的，如所示的电子束诱导脱锂的形成的非晶CuLix纳米合金的原位观察。
2018-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Surface oxidation and thermoelectric properties of indium-doped tin telluride nanowires
近年来，碲锡基化合物优异的热电性能和拓扑表面态的发现引起了各研究领域的广泛关注。铟掺杂的SnTe是特别感兴趣的，因为取决于掺杂水平，它可以在体价带中产生共振态，导致增强的热电性能，或者诱导与拓扑状态共存的超导性。在这里，我们报告的气相沉积的In掺杂的SnTe纳米线及其表面氧化和热电性能的研究。纳米线的生长是由Au催化剂辅助的，并且它们的形貌作为衬底位置和温度的函数而变化。透射电子显微镜表征揭示了在单晶纳米线的非晶表面的形成。X射线光电子能谱学研究表明，纳米线表面由In2O3，SnO2，Te和TeO2组成，这些成分可以通过氩离子溅射容易地去除。将清洁的纳米线暴露于大气中仅在一分钟内产生表面的快速氧化。在相同的In掺杂纳米线上进行电导率σ、热电势S和热导率\k{appa}的表征，其显示出抑制的σ和\k{appa}，但增强的S产生比未掺杂的SnTe改进的热电优值ZT。
2017-08-03 cond-mat.mtrl-sci
One step growth of GaN/SiO2 core/shell nanowire in vapor-liquid-solid route by chemical vapor deposition technique
采用酞菁钴催化剂辅助气-液-固法生长GAN/SiO2核/壳纳米线，以镀有镓铟混合物的硅片为Ga和Si源，以氨为氮和氢的前驱体。镓在铟和氨分解产生的氢的存在下，在约910摄氏度的生长温度下形成Si-Ga-In合金。该合金充当Si、Ga和In的源。使用各种表征工具的详细研究表明，这些线，这是几十微米长，具有范围从20至50 nm的芯的直径分布，而无定形SiO2壳层的厚度约为10 nm。这些金属丝沿着方向生长.还观察到，这些线的平均宽度减小，而它们的密度随着Ga-In混合物中镓比例的增加而增加。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in Mn Nanowires and Clusters as δ-doped Layers in Group IV Semiconductors (Si, Ge)
IV族半导体（Si/Ge）的Mn掺杂是通过在IV族基质中嵌入薄Mn膜作为δ掺杂层来实现的。Mn层由单原子Mn线的致密层组成，其垂直于Si（001）-（2x 1）二聚体行或Mn簇定向。纳米结构覆盖有非晶Si或Ge覆盖层，这保留了δ掺杂层的特性。与STM的键合环境的分析相结合的元素特定的检测与X射线磁性圆二色性的磁性签名。具有离子键特性的Mn线在a-Ge覆盖层上的磁矩最大（2.5 μB/Mn），a-Si覆盖层导致磁矩略有降低，这是由于键几何结构的细微变化。我们的结果直接证实了Mn吸附在Si（001）表面的磁性理论预测。δ掺杂层的磁矩淬灭到0.5μB/Mn，主要由团簇组成，从而形成Mn-Mn键的反铁磁成分。
2017-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Dramatic reduction of surface recombination by in-situ surface passivation of silicon nanowires
纳米线具有独特的光学性质[1-4]，被认为是能量收集应用（如太阳能电池）的重要组成部分。[2，5-8]然而，由于其大的表面与体积比，载流子通过表面态的复合将纳米线中的载流子扩散长度减少了几个数量级，[9]通常导致基于纳米线的太阳能电池的低效率（百分之几或更少）。[7，8，10，11]通过表面钝化减少复合对于实现高性能纳米尺寸的光电子器件是至关重要的，但在很大程度上仍未被探索。[7，12-14]在这里，我们表明，涂覆在单晶硅纳米线（sc-SiNW）上的非晶硅（a-Si）薄层，在汽-液-固（VLS）过程中原位形成核-壳结构，将表面复合降低了近两个数量级。在调制光的照射下，我们测量到单个核壳纳米线的光敏性比没有壳的常规纳米线提高了90倍以上。纳米线的光吸收的模拟表明，强吸收的a-Si壳层有助于这种效果，但我们得出的结论是，这种效果主要是由于表面钝化增强载流子寿命。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal features of phonon transport in nanowires with correlated surface roughness
在有意粗糙化的硅纳米线（SiNW）中实验观察到的超低热导率$κ$在声子蒙特卡罗模拟中再现，其中指数相关的真实空间粗糙表面类似于测量[J.Lim，K. Hippalgaonkar，S. C. Andrews，A. Majumdar和P. Yang，Nano Lett. 12，2475（2012）]。通用功能的热输运揭示$κ$作为一个功能的归一化几何平均自由程$\barλ$（$0<\barλ<1$）的扩散（Casimir）限制对应于$\barλ=1/2$。$κ$与$\barλ$在低至中等粗糙度（高$\barλ$）下呈指数关系，其中内部散射随机中断声子在SiNW上的反弹，而在高粗糙度（低$\barλ$）下呈线性关系，其中同一表面处的多次散射事件导致超低的非晶极限热导率。
2015-06-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin dependent scattering of a domain-wall of controlled size
磁电阻测量CPP的几何形状已进行单电沉积的Co纳米线交换偏置一侧溅射的非晶GdCo层。这种几何形状允许在Co线中稳定单个畴壁，其厚度可以通过外部磁场控制。比较磁化强度，电阻率和磁阻的研究，单一的钴纳米线，钆钴层，和耦合系统，提供了证据的额外贡献的磁阻时，畴壁被压缩的磁场。当畴壁厚度小于自旋扩散长度时，这种贡献被解释为畴壁内的自旋相关散射。
1999-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural and optical properties of self-assembled AlN nanowires grown on SiO2/Si substrates by molecular beam epitaxy
本研究通过PAMBE在SiO₂/Si(111)衬底上生长自组装AlN纳米线，表征其结构与光学特性，证实纳米线近乎无应变、结构质量高且光学性能与体材料一致，为相关器件制备提供了材料基础。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Size effects in micro and nanoscale materials fracture
微米和纳米材料具有显著的机械性能，例如增强的强度和韧性，但通常显示样品到样品的波动和非平凡的尺寸效应，这对工程应用来说是一个麻烦，对科学来说是一个有趣的问题。在过去的几年里，由于越来越多的碳基纳米材料（如石墨烯碳纳米管）以及结晶和非晶微/纳米柱和微/纳米线的实验测量，我们对小尺度材料中尺寸效应的理解有了相当大的进展。与此同时，计算能力的提高使得原子模拟能够达到实验相关的样本量。从理论的角度来看，实验和计算数据的标准分析和解释依赖于几十年前为宏观样本开发的传统极值理论，最近的工作扩展了原始理论的一些限制性假设。在这篇综述中，我们讨论了最近的实验和数值文献的微观和纳米尺度的断裂尺寸效应，说明现有的理论指出其优点和局限性，最后提供了一个教程，从微观和纳米尺度样品的断裂数据分析。我们讨论了广泛的材料，但同时提供了一个统一的理论框架，应该有助于材料科学家在微观和纳米力学工作。
2022-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
