Crystal orientation-dependent oxidation of epitaxial TiN films with tunable plasmonics
氮化钛（TiN）是一种具有巨大应用潜力的难熔过渡金属氮化物。通常，TiN的等离子体性能可以通过氧化来调节，氧化被认为仅是温度、氧分压和时间依赖性的。关于TiN膜的氧化和由此产生的光学性质中的晶体取向的作用，迄今知之甚少。结果表明，TiN外延膜的抗氧化性能和等离子体性能均服从（001）<（110）<（111）的顺序。采用高分辨X射线衍射、椭圆偏振光谱、X射线吸收光谱和X射线光电子能谱等方法，系统地研究了TiN薄膜的晶体取向对薄膜晶格常数、光学性质和氧化程度的影响。为了进一步理解TiN薄膜初始氧化过程中晶体取向的作用，采用密度泛函理论计算了TiN薄膜的初始氧化过程，结果表明TiN薄膜的初始氧化能量消耗为（001）<（110）<（111），与实验结果一致。（111）取向对温和氧化的优异耐受性可以在很大程度上减轻先前对具有高等离子体性能的TiN膜的生长的严格技术要求。晶体取向还可以提供有效的控制参数来设计具有期望特性的基于TiN的等离子体激元器件，例如，对温和氧化具有优异的化学稳定性或在氧化时具有大的光学可调谐性。
2021-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial formation of ultrathin HfO2 on graphene by sequential oxidation
该研究通过序贯氧化在石墨烯上实现超薄HfO₂的外延生长，揭示从Hf金属到非晶亚氧化物、六方亚氧化物再到单斜HfO₂的相序转变机制，为2D半导体与结晶电介质的异质集成提供新路径。
2025-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anodic Oxidation of Epitaxial Superconductor-Semiconductor Hybrids
我们展示了一种新的制造工艺的混合超导体-超导体异质结构的基础上阳极氧化（AO），允许控制外延铝膜的减薄。在绝缘GaAs衬底上生长的氧化外延Al薄膜的结构和输运研究揭示了空间非均匀性和增强的临界温度和磁场。在具有导电量子阱的混合InAs异质结构上外延Al的氧化显示出类似的增强的超导性质，通过邻近效应转移到二维电子气（2DEG），临界垂直磁场高达3.5 T。通过Al的完全氧化获得使异质结构免于暴露于空气的绝缘AlOx膜。它同时消除了剥离Al的需要，剥离Al会损坏下面的半导体。AO钝化产生的2DEG迁移率比通过湿法蚀刻去除Al的类似器件高两倍。一个AO钝化的霍尔条显示量子霍尔功能出现在2.5 T的横向场，低于薄膜的临界横向场，最终允许透明耦合的量子霍尔效应和超导性。AO减薄和钝化与标准光刻技术兼容，横向分辨率低于50 nm。我们展示了本地图案化的AO通过实现基于磁阻的约瑟夫森结操作高达0.3 T的垂直。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The epitaxial-graphene/graphene-oxide junction, an essential step towards epitaxial graphene electronics
已经沉积氧化石墨烯（GO）薄片以桥接两个外延石墨烯电极之间的间隙以产生全石墨烯装置。电学测量表明，由于GO中的带隙，在石墨烯/氧化石墨烯结处存在肖特基势垒（SB）。发现势垒高度约为0.7 eV，并且在180 $^\circ$ C退火后降低，这意味着可以通过改变氧化程度来调节间隙。发现GO迁移率的下限为850 cm $^2$ /Vs，与硅相当。已经实现了图案化外延石墨烯的{ \it In situ}局部氧化。
2008-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of Ni substitution on structural, magnetic and electronic properties of epitaxial CoCr2O4 spinel thin films
立方尖晶石型CoCr_2O_4由于具有多铁性而受到人们的关注。然而，钴位取代对结构和磁性的影响很少在薄膜形式中研究。本文采用脉冲激光沉积（PLD）技术在MgAl_2 O_4（100）和MgO（100）衬底上制备了Co_（1-x）Ni_xCr_2 O_4（x = 0，0.5）外延薄膜，并对其结构和磁性进行了研究。通过X射线衍射（XRD）和卢瑟福背散射光谱（RBS）测量证实了薄膜的外延性质。拉曼光谱的测量结果表明，消失的特征A1 g和F2 g模式的CoCr 2 O 4与Ni含量的增加。原子力显微镜（AFM）的研究表明，Ni取代后的表面形态的修改。磁性测量表明，在MgAl_2 O_4（100）和MgO（100）衬底上生长的CoCr_2 O_4薄膜的铁磁居里温度（Tc）分别为100.6 ± 0.5K和93.8 ± 0.2K。随着Ni的替代，转变温度从CoCr_2O_4的转变温度显著提高。X-射线光电子能谱学（XPS）表明薄膜中的Cr 3+氧化态，而Co离子以混合的Co 2 +/Co 3+氧化态存在。Ni在Co位的替代显著地改变了芯能级的线形以及价带。Ni离子也被发现处于混合的2+/3+氧化态。O 1 s芯能级显示不对称性与薄膜中可能存在的氧空位等缺陷有关。
2019-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Oxygen Adsorption on the Local Properties of Epitaxial Graphene on SiC (0001)
利用低能电子显微镜（LEEM）、微探针低能电子衍射（\muLEED）和微探针角分辨光电子能谱（\muARPES）研究了氧吸附对SiC（0001）表面单层石墨烯局域结构和电子性质的影响。我们发现，SiC（0001）上的外延石墨烯缓冲层在氧化后部分去耦。氧化过程的监测表明，氧饱和的Si悬挂键，打破一些Si-C键在界面处，并插入石墨烯层。精确控制氧化参数使我们能够调整层中的电荷密度调制。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Decoupling Graphene from SiC(0001) via Oxidation
当在SiC（0001）上形成外延石墨烯层时，第一碳层（称为“缓冲层”）虽然相对容易合成，但不具有石墨烯的期望的电性质。导电性差是由于通过共价键合到SiC衬底的石墨烯π带的破坏。在这里，我们表明，它是可能的恢复石墨烯π带通过使用低温，CMOS兼容的过程中，不损坏石墨烯层的缓冲层和SiC衬底之间插入一个薄的氧化物层。
2010-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Co2Cr0.6Fe0.4Al thin films and magnetic tunneling junctions
采用直流磁控溅射法在不同衬底和缓冲层上制备了理论预测的半金属Co 2 Cr 0. 6 Fe 0. 4 Al外延薄膜。通过X射线和电子束衍射（RHEED）表征样品，证明Heusler化合物的B2阶在Co位点上仅具有小的无序分区。制备了Co2Cr0.6Fe0.4Al电极、AlOx势垒和Co对电极的磁隧道结。从Julliere模型推导出Co_2Cr_0.6Fe_0.4Al在T=4K时的自旋极化率为54%。研究了Heusler电极的退火温度与隧道磁电阻效应大小之间的关系，并在STM和RHEED原位研究的基础上从形态和表面有序度的角度讨论了结果。
2006-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Layer-by-layer epitaxial growth of polar FeO(111) thin films on MgO(111)
本文报道了用分子束外延法在MgO（111）衬底上生长的外延FeO层的结构特性。成功稳定的极性FeO膜厚为16单层（ML），通过沉积和随后的氧化单铁层，提出。采用低能电子衍射、俄歇电子能谱和转换电子穆斯堡尔谱（CEMS）对FeO/MgO（111）薄膜进行了化学和结构表征。详细的原位CEMS测量作为膜厚度的函数表现出的尺寸效应引起的演变的超精细参数，最厚的膜表现出的散装浮氏体超精细图案。非原位CEMS研究证实了在液氮温度下的磁有序的浮氏体薄膜相。
2011-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of Magnetic Phase Separation in Epitaxial SrCoOx Films
采用脉冲激光沉积和独特的快速淬火方法，我们已经在SiTiO 3衬底上制备了SrCoOx外延薄膜。随着电化学氧化将氧含量从x = 2.75增加到3.0，膜倾向于有利于在同系SrCoO（3-n/8）（n = 0，1，2）的体样品中看到的离散磁相。与体样品不同，200 nm厚的膜在整个氧化循环中保持单相。300 nm的薄膜在脱氧过程中可以同时显示两个相。这些结果归因于有限厚度效应，并意味着形成大于约300 nm的有序区域。
2013-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
TiO2 as an electrostatic template for epitaxial growth of EuO on MgO(001) by reactive molecular beam epitaxy
研究了MgO（001）衬底上EuO外延的初始生长模式和界面静电相互作用的作用。采用TiO2界面层在MgO（001）上进行45°面内旋转外延生长EuO。为了比较，在MgO上直接沉积EuO，而没有TiO2层，在产生单晶膜时显示出慢得多的时间演变。引入类离子静电排斥的概念性论点来解释与TiO 2层界面处EuO质量的增加。结果表明，EuO薄膜在单层制度可以产生在TiO 2表面上由衬底供应的氧化，这种薄膜具有散装一样的磁性。
2012-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Film structure of epitaxial graphene oxide on SiC: Insight on the relationship between interlayer spacing, water content, and intralayer structure
在碳化硅上生长的多层石墨烯的化学氧化产生的膜表现出可再现的特性，横向均匀性，大面积的光滑度和可管理的化学复杂性，从而打开机会，以加速这种形式的氧化石墨烯膜的基本理解和技术应用。在这里，我们调查这些超薄氧化膜的垂直层间结构。X射线衍射、原子力显微镜和IR实验表明，多层膜表现出优异的层间配准，少量（<10%）的插层水，以及约9.35 μ m的出乎意料的大的层间分离。密度泛函理论计算表明，“氧化石墨烯膜中水少但层间距大”的明显矛盾可以通过考虑由碳层形成的多层膜来解释，该多层膜在纳米级上呈现非均匀氧化，其中非氧化和高度氧化的纳米-畴共存，并且其中在堆叠层的氧化区域之间捕获的少量水分子足以解释所观察到的大的层间分离。这项工作揭示了在碳化硅上生长的氧化石墨烯薄膜的垂直和层内结构，更一般地说，它提供了关于石墨烯/氧化石墨材料的层间间距，水含量和结构之间关系的新见解。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial UN and $α$-U$_2$N$_3$ Thin Films
用直流反应磁控溅射法首次生长了UN和U $_2$ N $_3$的单晶外延薄膜。这些薄膜为对潜在的事故耐受燃料UN及其中间氧化产物U $_2$ N $_3$的基础研究提供了理想的样品。使用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱学（XPS）表征膜，XRD分析显示两种薄膜均为[001]取向且由单畴组成。发现UN和U-$_2$-N-$_3$膜的镜面晶格参数分别为4.895 μ m和10.72 μ m，UN膜的错切为2.6 μ m，$^\circ$。XPS显示两种膜之间的N-1 s峰存在显著差异，面积分析显示两种膜都是化学计量的。
2018-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Growth control of the oxidation state in vanadium oxide thin films
钒氧化物薄膜中钒的化学价态或氧化态的精确控制不仅对于基础研究是高度期望的，而且对于利用源自接近室温的金属-绝缘体转变（MIT）的物理性质的细微变化的技术应用也是高度期望的。然而，由于钒的多价性质以及对氧化态的生长控制缺乏良好的理解，具有单一氧化态的相纯钒氧化物的稳定化极具挑战性。在此，我们系统地改变了生长条件，以清楚地绘制出脉冲激光沉积制备纯相外延钒氧化物的生长窗口，为生长具有明确氧化态V2（+3 O3）、V（+4 O2）和V2（+5 O 5）的高质量薄膜提供指导。一个很明显的MIT只观察到在一个非常窄的氧分压P（O2）的范围内生长的VO 2薄膜。在较低（< 10 mTorr）或较高P（O2）（> 25 mTorr）下生长的膜分别导致V2 O3和V2 O 5相，从而抑制两种情况下的MIT。我们还发现，在MIT的VO 2薄膜之前和之后的电阻率比可以进一步提高一个数量级时，通过在良好控制的氧化环境中进行后退火，进一步氧化的膜。该结果表明，将钒稳定为单价态必须与生长态薄膜的不充分氧化妥协，因此，需要后续氧化以改善MIT行为。
2014-11-28 cond-mat.mtrl-sci
AlV$_2$O$_4$ thin films via in-situ interfacial topotaxy
California Institute of Technology（加州理工学院）；Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息研究所）；Center for High Technology Materials, University of New Mexico（新墨西哥大学高等技术材料中心）
针对常规氧化物外延法在元素氧化条件差异大时的合成难题，研究人员以V-O薄膜为固相前驱体，通过原位界面拓扑转变制备出外延AlV$_2$O$_4$异质结构，实现了复杂氧化态外延结构的合成。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Electrical conductivity enhancement of epitaxially grown TiN thin films
本研究通过直流溅射在高温下制备外延 TiN 薄膜，发现其相比多晶薄膜表面氧化更少且电阻率显著降低至约 30 micro-ohm-cm，证明高温生长能显著增强电导率，适用于耐用可扩展电极。
2023-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial RuO$_2$ and IrO$_2$ films by pulsed laser deposition on TiO$_2$(110)
本研究系统探究脉冲激光沉积制备TiO$_2$(110)衬底上外延RuO$_2$和IrO$_2$薄膜的工艺，明确生长挑战与最优参数，揭示不同沉积速率下的生长模式，获得高结晶度平坦化学计量比薄膜。
2024-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Selective Oxidation and Cr Segregation in High-Entropy Oxide Thin Films
本研究探究Sr掺杂对高熵氧化物La1-xSrx(Cr0.2Mn0.2Fe0.2Co0.2Ni0.2)O3薄膜的影响，发现其诱导Cr选择性氧化与偏析，揭示了相关作用机制，为高熵氧化物电催化剂设计提供了新思路。
2025-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Sr-doped nickelate perovskite thin films and Ruddlesden-Popper phases grown by magnetron sputtering
本文利用离轴射频磁控溅射在SrTiO3(001)衬底上外延生长Sr掺杂镍酸盐钙钛矿和Ruddlesden-Popper相薄膜，系统研究生长温度对相稳定性及结构电子特性的影响，为可扩展薄膜制备技术提供新途径。
2024-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Electrochemical Grafting of Naphthylmethyl Radicals to Epitaxial Graphene: A Versatile Platform to Reversibly Engineer the Band Structure and Transport Properties of Graphene
Kolbe电化学氧化策略已被用于实现α-萘基甲基官能团到石墨烯的有效准可逆电化学接枝。该方法有助于石墨烯中的可逆带隙工程和电化学可擦除有机介电膜的制备。图为两个系统的拉曼D波段图。
2013-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
LaCrO3 heteroepitaxy on SrTiO3(001) by molecular beam epitaxy
采用分子束外延技术，以O2为氧化剂，在TiO2封端的SrTiO3（001）衬底上生长了化学计量比的LaCrO3外延薄膜。薄膜生长发生在一个层一层的方式，产生结构优良的薄膜和表面，保持了基板的台阶结构。临界厚度超过500 μ m。近表面的Cr（III）极易进一步氧化成Cr（V），导致在暴露于原子氧时形成无序相。原始外延LaCrO3相的恢复很容易通过真空退火实现。
2011-05-21 cond-mat.mtrl-sci
NO-assisted molecular-beam epitaxial growth of nitrogen substituted EuO
研究了一种以NO气体为氧化剂，用分子束外延蒸馏法制备EuO薄膜的方法。通过改变NO气体的压力，我们制备出了结晶的外延EuO_（1-x）N_x薄膜，并且很好地控制了薄膜的氮浓度。原位X射线光电子能谱显示，氮取代连接到形成Eu 3 + 4f 6和相应的减少的Eu 2 + 4f 7的数量，表明氮被纳入其3-氧化态。当Eu_（1-delta）O薄膜中的少量Eu ~（3+）离子被氧化时，其铁磁性被大大抑制，而Eu_（1-x）N_x中Eu ~（3+）离子的形成使铁磁相得以存在，而Tc不受影响，从而为研究费米能级附近的磁性f7（J=7/2）和非磁性f6（J=0）态之间的相互作用提供了一个理想的模型系统。
2012-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Reduced leakage current in Josephson tunnel junctions with codeposited barriers
约瑟夫森结的制作使用两种不同的方法形成的障碍。所采用的三层是蓝宝石上的Nb/Al-AlOx/Nb，其中前两层是外延的。通过将Al表面暴露于O2或通过在O2背景中共沉积Al来形成氧化物阻挡层。共沉积过程中产生的结，表明理论预测的亚间隙电流和没有可测量的分流电导。与此相反，与热氧化形成的障碍的设备显示了一个小的分流电导除了预测的子间隙电流。
2010-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Epitaxial thin films of pyrochlore iridate Bi_{2+x}Ir_{2-y}O_{7-delta}: structure, defects and transport properties
虽然理论上预测烧绿石铱酸盐薄膜具有各种新兴的拓扑性质，这些预测的实验验证可以阻碍薄膜生长的挑战。在这里，我们报告的脉冲激光沉积和表征的薄膜的一个代表性的烧绿石化合物Bi 2 Ir 2 O 7。该薄膜外延生长在氧化钇稳定的氧化锆衬底上，具有比大块单晶大几个百分点的晶格常数。膜的组成显示出强烈的依赖于氧分压。密度泛函理论计算表明Bi_Ir反位缺陷的存在，定性与高Bi：Ir比中发现的薄膜。Ir和Bi的氧化态均低于其标称值，表明存在氧不足。铱酸盐薄膜显示出多种有趣的输运特性，包括多个载流子、电阻对温度的对数依赖性、由于自旋-轨道相互作用对电导的反局域化修正以及线性正磁阻。
2017-07-28 cond-mat.mtrl-sci
In depth nano spectroscopic analysis on homogeneously switching double barrier memristive devices
基于双势垒设计的忆阻器已经通过各种纳米光谱方法进行了分析，以揭示其微观结构和导电机制的细节。该器件由一个AlOx隧道势垒和一个NbOy/Au肖特基势垒夹在Nb底部电极和Au顶部电极之间。正如预期的那样，隧道势垒的局部化学成分，即金属的氧化态以及氧离子的浓度和分布，对电子传导具有重大影响，因此对这些因素进行了仔细分析。一个组合的方法被选择，以可靠地调查电子状态的Nb和O的电子能量损失谱，以及地图元素的过渡边缘表现出不同的能量范围内的能量色散X射线光谱，如金和铝。结果最终证明显着氧化的底部电极，以及一个小的氧空位浓度的Al氧化物隧道势垒。可能的情况下，以解释这一意想不到的额外的氧化层进行了讨论和动力学蒙特卡罗模拟，以确定其在设备上的导电机制的影响。鉴于观察到的布局和最初寻求的布局之间的强烈偏差，本研究突出了双势垒忆阻器器件的结构偏差方面的鲁棒性。
2017-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Bi2FeCrO6 Multiferroic Thin Films
我们在这里提出的Bi 2FeCrO 6（BFCO）的外延薄膜通过激光烧蚀直接沉积在SrTiO 3衬底上获得的实验结果。Baettig和Spaldin使用第一性原理密度泛函理论在理论上预测BFCO是亚铁磁的（每个分子式单位的磁矩为2玻尔磁子）和铁电的（在0 K时极化为~80微C/cm 2）。已经使用X-射线衍射研究了晶体结构，其显示膜是具有高结晶度的外延的，并且具有取决于沉积条件的取向度，并且该取向度由衬底晶体结构确定。通过X射线微分析和X射线光电子能谱学（XPS）进行的化学分析表明BFCO层中的正确阳离子化学计量比，即（Bi：Fe：Cr = 2：1：1）。XPS深度剖析表明，在膜中的Fe和Cr离子的氧化态保持3+整个膜厚度和Fe和Cr离子均匀分布在整个深度。横截面高分辨率透射电子显微镜图像与选定区域的电子衍射一起确认没有可识别的外来相或夹杂物的外延BFCO膜的结晶质量。铁电和磁性测量结果表明，BFCO薄膜在室温下表现出铁电和磁滞现象，证明了其多铁性。此外，使用压电响应力显微镜（PFM）进行的局部压电测量显示铁电畴的存在和它们在亚微米尺度上的切换。
2006-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Single-layer graphene on epitaxial FeRh thin films
石墨烯是一种二维材料，具有优异的电子输运性能，在许多领域具有广阔的应用前景。例如通过磁性材料的接近来诱导和控制石墨烯层中的磁性可以使其能够在自旋电子器件中使用。本文介绍了外延FeRh薄膜表面单层石墨烯的制备和详细表征。由于相互关联的序参量，FeRh表面的磁状态可以由温度、磁场或应变控制。通过X射线光电子能谱和X射线吸收光谱、低能离子散射、扫描隧道显微镜和低能电子显微镜对石墨烯层的表征表明，石墨烯是单层、多晶的，并且覆盖超过97%的衬底。石墨烯在FeRh（001）表面上显示出几种优先取向，其中石墨烯的单位矢量相对于FeRh基底单位矢量旋转30°、15°、11°和19°。此外，石墨烯层能够保护膜在暴露于空气中数月时免受氧化。因此，它还可以在磁性元件的制造期间用作保护层或用作原子级薄的间隔物，这使得能够在先进设备中的2D材料的堆叠内并入可切换的磁性层。
2020-01-17 cond-mat.mtrl-sci
A Table-Top Formation of Bilayer Quasi-Free-Standing Epitaxial-Graphene on SiC(0001) by Microwave Annealing in Air
我们提出了一种在SiC（0001）上制备双层准自支撑外延石墨烯（QFSEG）的方法。通过在空气中对在SiC（0001）上生长的单层外延石墨烯（EG）施加微波退火，缓冲层从SiC衬底解耦并且变成第二EG层，如通过低能电子衍射、高分辨率透射电子显微镜、拉曼散射光谱、X射线光电子能谱学和角度分辨光电子能谱学所确认的。去耦的最可能的机制是由SiC表面的氧化给出的，这与在空气中的常规退火方法中发生的情况非常相似，但是处理时间少一个数量级以上。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pyramidal structural defects in erbium silicide thin films
在Si（001）衬底上外延Er薄膜，经500 ~ 800 ℃退火形成的二硅化铒薄膜中，发现了一种新的5 ~ 8微米宽的金字塔结构缺陷。由于这些缺陷甚至在真空退火时形成的TiN覆盖的膜，它们的形成不是由于氧化。当二硅化铒在非晶衬底上形成时，不存在锥体缺陷，这表明外延应变在其形成中起重要作用。我们建议，这些缺陷的形成作为结果的硅化物膜从衬底和其屈曲的分离，以减轻压缩，双轴外延应力。然后，硅可以通过硅化物或沿着界面扩散，以完全或部分地填充弯曲的二硅化铒膜和衬底之间的空隙。
2005-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Stoichiometric Epitaxial Strontium Titanate Thin Films on Silicon by High-Temperature Sr Segregation
Imec；Department of Materials Engineering (MTM), KU Leuven（荷语鲁汶大学材料工程系）；Physics Department, Jean Monnet University（圣艾蒂安让·穆内大学物理系）；Department of Information Technology (INTEC), Photonics Research Group, Ghent University（根特大学信息与科技学院光子学研究组）
研究通过后退火处理富Sr的SrTiO3/Si(001)外延薄膜，利用两种Sr偏析机制去除过量Sr，实现化学计量比钙钛矿层，提高晶体质量。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Local Structure of Epitaxial Single Crystal UO$_{2+x}$ Thin Films
School of Physics, University of Bristol（布里斯托大学物理学院）；Department of Materials, University of Oxford（牛津大学材料系）；Department of Complex Matter, Josef Stefan Institute（约瑟夫·斯特凡研究所复杂物质系）；School of Chemistry, University of Bristol（布里斯托大学化学学院）；Department of Chemistry, Washington State University（华盛顿州立大学化学系）
研究通过调节氧配比，揭示了UO$_{2+x}$薄膜中铀局部结构的演变及氧亚晶格的非平凡过渡行为。
2026-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Hard x-ray standing-wave photoemission insights into the structure of an epitaxial Fe/MgO multilayer magnetic tunnel junction
Fe/MgO磁性隧道结是一种经典的自旋电子学系统，具有当前重要的技术意义，并具有未来创新的兴趣。关键的磁性与难以接近的掩埋界面的结构直接相关，并且表面附近的Fe和MgO成分在暴露于空气时不稳定，因此更深的探测，非破坏性的原位测量非常适合该系统。因此，我们应用硬X射线光电子能谱（HXPS）和驻波（SW）HXPS在几keV的能量范围内探测外延生长的MgO/Fe超晶格的结构。超晶格由9个重复的MgO在Fe上通过磁控溅射在MgO（001）衬底上生长，具有保护性的Al 2 O3覆盖层。我们通过SW-HXPS确定9个重复中的8个是相似的和有序的，具有33 $\pm$ 4埃的周期，在界面处存在少量的FeO，并且具有约100 μ m的显著扭曲的顶部双层。在顶部MgO/Fe界面处的下层的氧化的3倍。在铁层的顶部和底部有不对称氧化的证据。我们发现暗场扫描透射电子显微镜（STEM）和X射线反射率测量的协议。通过STEM测量，我们确认了一个整体的外延堆叠与位错和翘曲的界面处的CA。5埃。我们还注意到一个明显的差异，在顶部的双层，特别是MgO，与可能的铁夹杂物。因此，我们表明，SW-HXPS可用于探测深埋界面的新型磁性器件与几埃的精度。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Decoding Superconductivity in La$_3$Ni$_2$O$_{7-δ}$ Thin Films via Ozone-Driven Structure and Oxidation Tuning
研究通过STEM与EELS结合分析La$_3$Ni$_2$O$_{7-δ}$薄膜结构，揭示其超导稳定性与氧 stoichiometry、应变和结构 motif 的关系，为设计常压镍酸盐超导体提供路径。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Stoichiometry and Thickness of Epitaxial SrTiO$_{3}$ on Silicon (001): an Investigation of Physical, Optical and Electrical Properties
Imec；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Ghent University（根特大学）
研究通过实时RHEED反馈机制和高温退火处理，优化SrTiO$_{3}$薄膜的化学计量比和厚度，提升其物理、电学和光学性能。
2025-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of epitaxial TaO$_2$ thin films on Al$_2$O$_3$ by suboxide molecular-beam epitaxy and thermal laser epitaxy
Cornell University（康奈尔大学）；Platform for the Accelerated Realization, Analysis, and Discovery of Interface Materials (PARADIM), Cornell University（界面材料加速实现、分析和发现平台 (PARADIM)，康奈尔大学）；Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science（康奈尔卡弗里纳米科学研究所）；Department of Materials Science and Engineering, Cornell University（康奈尔大学材料科学与工程系）；School of Applied and Engineering Physics, Cornell University（康奈尔大学应用工程物理学院）
通过亚氧化物分子束外延和热激光外延在Al₂O₃基底上合成TaO₂薄膜，揭示其单取向单域生长特性及光学性质，为新型电子和光子器件开发奠定基础。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Crystalline structure and XMCD studies of Co40Fe40B20 grown on Bi2Te3, BiTeI and Bi2Se3
用激光分子束外延（LMBE）技术在200- 400 ℃下在Bi_2Te_3（001）和Bi_2Se_3（001）衬底上生长了Co_40Fe_40B_20（简称CoFeB）外延薄膜。与采用高温籽晶层在Bi_2Se_3（001）衬底上形成的CoFeB多晶薄膜相比，在室温下观察到CoFeB的（111）晶面平行于Bi_2 Te_3的（001）晶面的Bcc型晶体结构。因此，首次在拓扑绝缘体表面获得了结构有序的铁磁薄膜。利用高能电子衍射（RHEED）三维倒易空间映射，揭示了CoFeB/Bi 2 Te 3异质结的主晶轴外延关系。MOKE和AFM测量表明，在CoFeB/Bi 2 Te 3的磁化矢量的各向同性方位角的平面内行为，在相反的CoFeB/Bi 2Se 3中看到的二阶磁各向异性。XPS测量表明，在Bi 2 Te 3上生长的CoFeB对氧化的行为比在Bi 2Se 3上生长的CoFeB更稳定。两个有关的纳米结构的XAS和XMCD测量允许计算自旋和轨道磁矩的Co和Fe。此外，还研究了CoFeB/BiTeI和Co_（55）Fe_（45）/BiTeI系统的晶体结构和XMCD响应，找到了主晶轴的外延关系，计算了自旋和轨道磁矩。
2018-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Interface stability of beta-Ga2O3 (100) on oxidized Si- and C-terminated 3C-SiC (001) substrates: a first-principles investigation
Department of Materials Science, University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学材料科学系）
通过第一性原理计算研究β-Ga₂O₃与氧化Si/C-终止3C-SiC界面的稳定性，优化异质外延生长条件。
2026-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent degradation and optical access in epitaxial 2H-MoTe2 protected by metallic capping layers
University of Lodz（罗兹大学）；University of Warsaw（华沙大学）；Military University of Technology（军事理工大学）；Polish Academy of Sciences, Institute of Physics（波兰科学院物理研究所）；Ensemble3 Centre of Excellence（卓越中心 Ensemble3）
该研究针对GaAs衬底上外延2H-MoTe2薄膜，探究金属覆盖层的保护效果，明确其厚度依赖的降解特性与光学可及性，为空气敏感的MoTe2等范德华材料的相关表征与处理提供实用指南。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-controlled epitaxial-like growth of photochromic yttrium oxyhydride thin films
Institute of Solid State Physics, University of Latvia（拉脱维亚大学固体物理研究所）；Institute of Physics, University of Tartu（塔尔图大学物理研究所）；Department of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）
该研究通过反应磁控溅射制备YHO薄膜，探究衬底取向、沉积温度对其结构与光致变色性能的影响，发现光致变色效应主要由成分和局部O/H构型控制，为其光学应用提供新见解。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Blocking of conducting channels widens window for ferroelectric resistive switching in interface-engineered Hf0.5Zr0.5O2 tunnel devices
Hf0.5Z0.5O2（HZO）薄膜含有晶界网络。例如，在（001）SrTiO 3上的（111）HZO外延膜中，孪晶正交（o-HZO）铁电微晶与o-HZO和残余顺电单斜（m-HZO）相之间的晶界共存。除了真正的铁电极化切换之外，这些晶界还有助于电阻切换响应，并且对器件性能具有不利影响。在这里，它示出，通过使用合适的纳米覆盖层沉积在HZO膜上，可以实现隧道器件的操作窗口的根本改善。结晶SrTiO 3和非晶AlOx探索作为覆盖层。据观察，这些层保形地涂覆HZO表面，并允许增加功能铁电结的产量和均匀性，同时加强耐久性。数据表明，覆盖层阻止离子类传输通道跨越晶界。这表明，他们作为氧供应商的吸氧剂在HZO晶界。在这种情况下，可以设想，这些和其他氧化物也可以探索和测试完全兼容的CMOS技术。
2020-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Millimeter-scale freestanding superconducting infinite-layer nickelate membranes
本研究开发了一种结合可溶性缓冲层的工艺，成功制备出毫米级自支撑超导无限层镍酸盐薄膜，其性能与优化薄膜相当，为无衬底实验和器件研究提供了平台。
2024-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coherent Growth and Characterization of van der Waals 1T-VSe$_2$ Layers on GaAs(111)B Using Molecular Beam Epitaxy
报道了用分子束外延技术在GaAs（111）B衬底上外延生长八面体配位（1 T）结构的二硒化钒（VSe $_2$）薄膜。膜厚度从一个单一的单层（ML）高达30 ML的证明。利用x射线衍射、透射电子显微镜、扫描隧道显微镜和x射线光电子能谱学对薄膜的结构和化学性质进行了研究，结果表明薄膜具有高质量的薄膜。进一步的研究表明，GaAs上的单层VSe $_2$膜是不空气稳定的，并且在几个小时内容易氧化，这表明保护性覆盖层应该用于器件应用。这项工作表明，VSe $_2$，一个候选的范德华材料可能的自旋电子和电子应用，可以集成与III-V族半导体通过外延生长的2D/3D混合器件。
2020-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reactivity of ultra-thin Kagome Metal FeSn towards Oxygen and Water
本研究实现亚10nm外延FeSn薄膜，通过原位掺杂实验与第一性原理计算，揭示其氧化仅发生于Sn2层而Fe3Sn层保持原始，为该Kagome金属器件的开发与稳定运行提供关键依据。
2024-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Unravelling Dzyaloshinskii-Moriya interaction and chiral nature of Graphene/Cobalt interface
未来自旋电子学的一个主要挑战是开发合适的自旋输运通道，具有长的自旋寿命和传播长度。石墨烯可以满足这些要求，即使在室温下。另一方面，利用手性纹理的快速运动，即，Néel型畴壁和磁层，可以满足高密度数据存储、低功耗和高处理速度的要求。我们设计了外延结构，其中外延铁磁Co层夹在依次生长到MgO（111）衬底上的外延Pt（111）缓冲层和石墨烯层之间。我们提供的证据表明，石墨烯诱导的垂直磁各向异性增强到4 nm厚的Co膜，和存在手性左手Néel型畴壁稳定的有效Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）在堆栈中。实验结果表明，在gr/Co界面，这是描述在传导电子介导的Rashba-dielectric机制和点相反的自旋轨道耦合诱导的dielectric在Co/Pt界面的一个相当大的dielectric的证据。此外，石墨烯的存在导致：i）用于Co生长的表面活性剂作用，产生插层的、平坦的、高度完美的fcc膜，与Pt假晶，和ii）有效的防止氧化。这种磁性手征织构在室温下是稳定的，并且生长在绝缘衬底上。我们的研究结果开辟了新的途径，以控制手性自旋结构，使用界面工程在石墨烯为基础的系统，为未来的自旋轨道器件完全集成在氧化物基板上。
2018-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insights into the Structure and Dynamics of Water at Co$_3$O$_4$(001) Using a High-Dimensional Neural Network Potential
本文训练基于DFT数据的HDNNP以突破从头算分子动力学尺度限制，模拟并揭示Co$_3$O$_4$(001)两种表面端接处水合结构、氢键网络及质子转移机制。
2025-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ultra-thin strain-relieving Si$_{1-x}$Ge$_x$ layers enabling III-V epitaxy on Si
本文提出用氧化固相外延制备亚10 nm Si$_{1-x}$Ge$_x$应变弛豫缓冲层，并在其上外延高质量GaAs，为Si平台直接集成III-V族激光器提供新途径。
2024-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
