Bright electroluminescence from single graphene nanoribbon junctions
由于其高度可调的带隙，具有原子级精确边缘的石墨烯纳米带（GNR）正在成为可调制发射颜色的纳米级发光器件的机械和化学稳健的候选者。虽然它们的光学性质已经在理论上得到了深入的研究，但只有很少的实验研究存在，仅限于合奏测量，并且没有任何尝试将它们集成到电子电路中。本文报道了悬浮在扫描隧道显微镜（STM）针尖和Au（111）衬底之间的单个GNRs的电致发光，从而构成了一个真实的光电电路。这种GNR结的发射光谱揭示了明亮的窄带红光发射，其能量可以通过施加到结上的偏置电压来调节，但总是低于无限GNR的间隙。与{ \it ab initio}计算的比较表明，发射涉及位于GNR末端的电子态。我们的研究结果揭示了GNRs中不可预测的光学跃迁，并为实现明亮，鲁棒和可控的石墨烯基发光器件提供了一条有前途的路线。
2018-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Dielectric Capacitors Composed of Graphene and Boron Nitride Layers: A First Principles Study of High-Capacitance at Nanoscale
利用自洽场密度泛函理论研究了一种纳米级介电电容器模型，该模型由位于两个相称的金属石墨烯层之间的二维六方h-BN层组成.通过施加垂直于层的电场来实现不同石墨烯层中不同符号的等量电荷的分离。存储的电荷，能量，和金属层之间产生的电势差计算从第一原理的弛豫结构。预测的高电容值表现出超级电容器的特性。本纳米级模型的电容行为与经典的亥姆霍兹模型相比，揭示了关键的量子尺寸效应在小的分离，这反过来又消退的金属平面之间的分离增加。
2013-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nanoscale electronic transparency of wafer-scale hexagonal boron nitride
单层hBN作为异质结构中潜在的弱相互作用的2D绝缘层引起了人们的兴趣。最近，在Cu（111）上的晶片级hBN生长已经被证明用于半导体芯片制造工艺和晶体管作用。对于所有这些应用，在下面的电子活性层上的扰动是关键的。例如，虽然Cu（111）上的hBN已被证明可以保持Cu（111）表面态2D电子气，但以前不知道这在样品上如何变化以及它如何受到局部电子散射的影响。在这里，我们证明了Cu（111）表面状态下的晶圆级hBN是稳健均匀的能量和光谱重量超过纳米长度尺度和原子台阶。我们将其与BN原子和Cu表面之间相互作用相关的基准光谱特征进行了对比，该特征随hBN/Cu（111）样品的莫尔图案而变化，并取决于原子注册。这项工作表明，脆弱的2D电子系统和界面态在很大程度上不受hBN由于与衬底的原子级相互作用而产生的局部变化的影响，从而为hBN单层下方的低能电子结构提供了一个非常透明的窗口。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Supercapacitors composed of graphene and boron nitride layers: A first-principles study
我们提出了一种纳米级超级电容器的模型，该模型由放置在两个相称的金属石墨烯层之间的二维绝缘BN层组成。对这些纳米级电容器进行的结构优化的总能量和自洽场电位的第一性原理密度泛函计算，用于不同的充电水平和不同数量的BN层，标记了每单位质量的电容值，其大于由其他碳基材料制成的超级电容器的测量值。我们的理论研究还比较了本纳米电容器与经典亥姆霍兹模型的结果，并揭示了关键的差异。我们的模型允许制造由外延生长的、顺序的和多个石墨烯/BN片组成的串联/并联混合组合。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Quantum Mechanical Modeling of Nanoscale Light Emitting Diodes
了解光电子器件中的电致发光（EL）机理对于进一步优化其效率和有效性具有重要意义。在这里，量子力学的方法是制定在纳米级发光二极管（LED）的EL过程建模。基于非平衡格林函数量子输运方程，考虑了器件与电磁真空环境的相互作用，描述了器件中的电驱动发光。提出了硅纳米线LED器件的数值研究。模拟了纳米线器件在不同偏压下的电致发光光谱，更重要的是，可以使用电流方法确定发射光子的传播和偏振。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nanoscale control of rewriteable doping patterns in pristine graphene/boron nitride heterostructures
在二维（2D）材料中的纳米级控制的电荷掺杂允许实现光学现象的电子模拟，在低能量下的相对论物理，和技术上有前途的纳米电子学。静电门控和化学掺杂是实现这种掺杂的局部控制的两种最常见的方法。然而，这些方法遭受复杂的制造工艺，其引入污染、不可逆地改变材料性质，并且缺乏灵活的图案控制。在这里，我们展示了一种干净，简单，可逆的技术，允许写入，读取和擦除纳米尺度的2D材料的掺杂图案。我们通过采用配备有底部栅电极的石墨烯/氮化硼（BN）异质结构来实现这一点。通过使用电子输运和扫描隧道显微镜（STM），我们表明，空间控制的电荷掺杂可以实现与应用程序的光或STM尖端电压激发结合栅极电场。我们简单而新颖的技术为按需石墨烯PN结和超薄存储器件提供了一条新的途径。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistive junctions based on epitaxial graphene and hexagonal boron nitride
我们提出单层外延石墨烯和六方氮化硼（h-BN）作为最终厚度的共价间隔磁阻结。利用第一性原理方法，我们研究了这种结的结构，磁性和自旋输运性质的基础上，结构良好的界面与（111）面心立方或（0001）六方晶系铁磁过渡金属。我们发现低电阻面积的产品，强交换耦合整个接口，和磁阻比超过100%的某些化学成分。这些属性可以微调，使拟议的结有吸引力的纳米自旋电子学应用。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four-dimensional Vibrational Spectroscopy for Nanoscale Mapping of Phonon Dispersion in BN Nanotubes
直接测量单个纳米结构中的局部声子色散可以极大地促进我们对其电学、热学和力学性质的理解。然而，这样的实验测量需要极高的探测灵敏度和组合的空间，能量和动量分辨率，因此一直是难以捉摸的。在这里，我们开发了一种基于单色扫描透射电子显微镜（STEM）的四维电子能量损失谱（4D-EELS）技术，并提出了在单个氮化硼纳米管（BNNT）的位置依赖的声子色散测量。我们的测量结果表明，多壁BNNT晶体的非折叠声子色散与六方氮化硼（h-BN）晶体接近，表明层间耦合和弯曲的几何形状对声子色散没有实质性的影响。我们还发现，声学声子是非常敏感的动量相关的缺陷散射，而光学声子是不太敏感。这项工作不仅提供了有益的见解BNNT的振动特性，但也展示了发展的4D-EELS技术在纳米声子色散测量的巨大前景。
2020-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electroluminescence as a probe of strong exciton-plasmon coupling in few-layer WSe2
本研究以电致发光为探针，探究纳米等离激元隧道结与少层二维过渡金属二硫化物混合结构中的强激子-等离激元耦合，测得强耦合区Rabi劈裂超50 meV，电磁模拟验证了结果，为可调紧凑型光子器件研发提供了新途径。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing Boron Vacancy Defects in hBN via Single Spin Relaxometry
Washington University in St. Louis（圣路易斯华盛顿大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Kansas State University（堪萨斯州立大学）
通过单自旋弛豫度量法探测hBN中的硼空位缺陷，利用NV中心与硼空位之间的交叉弛豫实现纳米尺度缺陷密度映射及超精细分裂分辨。
2026-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-performance planar nanoscale dielectric capacitors
我们提出了一种平面纳米级电介质电容器的模型，该电容器由放置在两个金属石墨烯条带之间的单层绝缘六方氮化硼（BN）条带组成，所有条带都连续地形成单个原子平面。对于不同充电水平和不同宽度的石墨烯- BN条带，这些纳米级电容器的第一原理密度泛函计算标记出高重量电容值，其与由其他碳基材料制成的超级电容器的重量电容值相当。目前的纳米电容器模型允许制造串联，并联和混合组合，提供潜在的应用在二维柔性纳米电子，能量存储和热压传感系统。
2015-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale mapping and spectroscopy of non-radiative hyperbolic modes in hexagonal boron nitride nanostructures
六方氮化硼（hBN）的固有晶体各向异性维持自然的双曲声子极化激元，即可以在材料体积内以非常大的波矢传播的极化激元，从而使得能够将光学限制到非常小的尺寸。事实上，以前的研究表明，纳米级截断nanocone hBN腔，深亚波长尺寸，支持三维限制的光学模式中红外。由于光学选择规则，只有少数的许多这样的模式理论上预测已通过实验观察到远场反射和散射型扫描近场光学显微镜。光热诱导共振（PTIR）技术通过利用原子力显微镜（AFM）探针来探测由于光吸收引起的局部样品膨胀，从而克服弱远场发射来探测光学和振动共振。在这里，我们表明，PTIR能够直接观察到以前未观察到的hBN纳米结构的暗双曲模式。利用这些光学模式可以在纳米光子应用中对电磁近场浓度、偏振和角动量进行新程度的控制。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Ultrahigh thermal conductivity in hexagonal BC6N- An efficient material for nanoscale thermal management- A first principles study
具有高导热性的工程材料对于微/纳米电子中的有效散热具有根本意义。使用第一原理计算，我们报告了六方纯（天然）BC 6 N（h-BC 6 N）的超高热导率为2090 Wm-1 K-1（1395 Wm-1 K-1）。该值是在金刚石和立方砷化硼之后已知的最高热导率之一。这种超高的晶格热导率（k）主要归因于由强C-C和B-N键以及组成元素如硼（B）、碳（C）和氮（N）的轻原子质量产生的声学和光学声子的高声子群速度。我们还报告的h-BC 6 N纳米结构的尺寸依赖的热导率，包括边界散射。在室温（300 K）和100 nm的纳米尺度长度（L）下，观察到175 Wm-1 K-1的高k值（高于硅的体k值）。具有大群速度的光学声子主要负责h-BC 6 N纳米结构中的这种高热导率。h-BC 6 N的高热导率使其成为微/纳米热管理应用中散热的候选材料。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Systematic characterization of nanoscale $h$-BN quantum sensor spots created by helium-ion microscopy
本研究系统探究了氦离子显微镜在 $h$-BN 中制备的纳米级 $V_\mathrm{B}^-$ 缺陷点的特性，通过改变离子剂量、薄片厚度和基底并结合 Monte Carlo 计算解释物理机制，提出了最大化传感灵敏度和定位性能的最佳制备条件指南。
2024-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of high thermal conductivity in hexagonal boron phosphide
设计和寻找块体和纳米级的高晶格热导率材料对电子冷却有很高的要求。磷化硼是一种III-V族化合物半导体，具有优异的结构和热性能。本文采用第一性原理计算研究了六方磷化硼的晶格热导率。对于纯的h-BP，我们发现了高的晶格热导率（在300 K），沿a轴和c轴分别为561.2 Wm-1 K-1和427.4 Wm-1 K-1。这些值几乎等于六方碳化硅（2 H-SiC）和立方磷化硼（c-BP）。我们还计算了其在纳米结构中的应用的长度依赖热导率。在纳米尺度（L=100 nm）下，沿a轴（c轴）观察到~71.5 Wm-1 K-1（56.2 Wm-1 K-1）的高热导率。这一结果表明，h-BP将是一种有前途的材料，用于微/纳米电子学中的热管理应用。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microsphere-assisted generation of localized optical emitters in 2D hexagonal boron nitride
提出微球辅助飞秒激光在六方氮化硼中局域生成晶体缺陷的方法，通过光子纳米喷流和回音壁模式将发射区缩小5倍、荧光收集效率提升约10倍。
2024-10-17 cond-mat.mes-hall
Investigation of photon emitters in Ce-implanted hexagonal boron nitride
六方氮化硼（hBN）中的色心作为纳米级传感和量子信息处理的新平台目前吸引了广泛的兴趣。不幸的是，它们的原子结构在很大程度上仍然难以捉摸，迄今为止研究的发射体中只有一小部分具有作为光学可寻址自旋量子比特所需的特性。在这里，我们使用共聚焦荧光显微镜在不同的温度下研究一类新的点缺陷通过铈离子注入薄hBN薄片。我们发现，到一个显着的分数，发射器显示明亮的室温发射，和良好的光学稳定性，这表明形成铈基点缺陷。使用密度泛函理论（DFT），我们计算了候选发射体的发射特性，并挑选出CeVB中心-由邻近硼空位的层间Ce原子形成-作为一种可能的微观模型。我们的研究结果提出了一个有趣的路线缺陷工程，同时利用稀土离子的奇异性和二维材料主机的多功能性。
2021-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlative nanoscale imaging of strained hBN spin defects
像六方氮化硼（hBN）中的带负电荷的硼空位色心（$V_B^-$）的自旋缺陷可以实现具有层状范德华异质结构中的近表面缺陷的新形式的量子传感。在这里，我们揭示了与hBN薄片上的$V_B^-$和$V_B$色心与相关的阴极发光和光致发光显微镜的折痕相关的应变的效果。我们观察到强烈的本地化增强和红移的$V_B^-$发光的折痕，一致的密度泛函理论计算显示$V_B^-$迁移到中等单轴压缩应变的地区。利用高度局部应变操纵这些自旋缺陷的能力为未来的2D量子传感器提供了有趣的可能性。
2022-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Highly Ordered Boron Nitride/Epigraphene Epitaxial Films on Silicon Carbide by Lateral Epitaxial Deposition
实现高性能的纳米电子学需要在纳米尺度上控制材料。在碳化硅上生产高质量外延石墨烯（EG）纳米结构的方法是已知的。下一步是在EG纳米结构上生长范德华半导体。六方氮化硼（h-BN）是一种宽带隙半导体，具有与石墨烯相匹配的蜂窝晶格结构，使其非常适合石墨烯基纳米电子学。在这里，我们描述了多层h-BN的制备和表征使用迁移增强的金属有机物气相外延工艺在EG上外延生长。作为横向外延沉积（LED）机制的结果，生长的h-BN/EG异质结构具有高度有序的外延界面，如所期望的，以便保持原始石墨烯的传输性质。通过第一性原理模拟分析了所观察到的2D外延h-BN膜的逐行生长机制的原子尺度结构和能量细节，证明了一维无成核能量无势垒生长。这种工业相关的LED工艺可以应用于各种各样的范德华材料。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A single spin in hexagonal boron nitride for vectorial quantum magnetometry
本研究发现六方氮化硼中可单独寻址的碳相关自旋缺陷是多轴自旋系统，可用于矢量纳米级磁测，能为超50mT的偏置磁场提供亚μT/√Hz灵敏度，结合室温工作等特性，成为有潜力的量子传感平台。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Edge Chemistry Effects on the Structural, Electronic, and Electric Response Properties of Boron Nitride Quantum Dots
研究了边缘氢化和羟基化对六方氮化硼量子点（h-BNQD）相对稳定性和电子性质的影响。锯齿形边缘羟基化被发现导致相当大的能量稳定的h-BNQD，以及减少他们的电子间隙相对于他们的氢化对应物。施加外部面内电场导致间隙单调减小。当与它们的边缘氢化对应物相比时，需要显著较低的场强度来实现锯齿形边缘羟基化的h-BNQD的完全间隙闭合。这些结果表明，边缘化学可以提供一个可行的路线，设计稳定和强大的电子器件的基础上纳米六方氮化硼系统。
2014-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ultrahard BC5 -- an efficient nanoscale heat conductor through dominant contribution of optical phonons
在这项工作中，我们研究的热导率（k）的BC 5，超硬类金刚石半导体材料，使用第一性原理计算和分析的同位素无序以及长度尺度依赖的效果。在300 K下，同位素纯BC 5的k计算为169 Wm-1 K-1（沿a轴）;发现这一高k是由于由于碳（C）和硼（B）原子的轻原子质量以及强C-C和B-C键导致的声学和光学声子的高频率和声子群速度。我们还观察到在较高温度（~500 K）下，光学声子（~ 54%）在热传导中占主导地位。这种异常高的光学声子的贡献被发现是由于在BC 5中的一个独特的效果有关的光学声子散射率相对于声学声子的温度依赖性较弱。解释的效果是在高频的光学声子引起衰减到其他高频声子，其中低声子人口导致的衰减项变得对温度不敏感。该效应进一步导致在100 nm长度尺度下的77 Wm-1 K-1的高纳米级热导率，这是由于光学声子平均自由程处于纳米范围。这些结果为BC 5在纳米热管理中的应用提供了途径。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antenna-coupled photon emission from hexagonal boron nitride tunnel junctions
在纳米尺度下，电信号到光信号的超快转换对于数据处理、电信和光互连具有根本意义。然而，半导体LED的调制带宽受到电子-空穴对的自发复合速率的限制，并且电驱动超快激光器的占用空间对于实际的片上集成来说太大。金属-绝缘体-金属（MIM）隧道结接近电子器件的最终尺寸极限，并且其操作速度从根本上仅受隧穿时间限制。在这里，我们研究的电子能量的转换-本地化的垂直金-h-BN-金隧道结-到自由空间的光子，介导的谐振槽天线。光学天线有效地弥补了纳米尺度体积与远场辐射之间的尺寸失配，极大地提高了电子-光子转换效率。我们实现了非弹性电子隧穿的偏振、定向和共振增强发光，为研究电子与强电磁场的相互作用建立了一个新的平台。我们的研究结果铺平了道路，通过纳米光子设计原理和纳米电子学的结合，使纳米光源的进一步发展。
2017-03-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Temperature dependent spin-phonon coupling of boron-vacancy centers in hexagonal boron nitride
本文利用同位素纯化hBN系统表征了硼空位中心在10至350K下的自旋特性，通过第一性原理计算与模型拟合，揭示了有限温度声子激发的二阶效应是其大温度依赖性的机制，为其作为纳米温度计和声子传感器提供了关键见解。
2024-12-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room-temperature Single Photon Emitters in Cubic Boron Nitride Nanocrystals
宽带隙半导体中的色心作为依赖于室温单光子发射（SPE）的量子技术的平台以及基于色心对电场和磁场的响应的纳米级计量应用的平台正引起广泛关注。在这里，我们展示了室温SPE从立方氮化硼（cBN）纳米晶体中的缺陷，我们毫不含糊地分配到立方相使用光谱分辨拉曼成像。这些孤立的斑点显示光致发光（PL）光谱与零声子线（ZPL）在可见光区（496-700 nm）时，受到亚带隙激光激发。发射光子的二阶自相关揭示了与$g^{2}$ ~ 0.2和2.75 ns的衰减常数的反聚束，这是通过荧光寿命测量进一步证实。本文中呈现的结果证明了源自cBN中的缺陷的光学可寻址隔离量子发射器的存在，使得该材料成为光电器件和量子应用的有趣平台。
2019-12-24 cond-mat.mes-hall
Liquid-activated quantum emission from pristine hexagonal boron nitride for nanofluidic sensing
本研究利用六方氮化硼表面单光子发射体的液态激活荧光，实现纳米受限液体中的分子成像与传感，揭示单分子动力学及介电有序度变化，弥合固态纳米光子学与纳米流体学。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall
Quantum sensing and imaging with spin defects in hexagonal boron nitride
本综述聚焦六方氮化硼（hBN）自旋缺陷的量子传感与成像研究，介绍其基本性质、传感协议、实验进展与灵敏度提升方法，展望该领域的潜在发展与应用。
2023-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
High-contrast plasmonic-enhanced shallow spin defects in hexagonal boron nitride for quantum sensing
六方氮化硼（hBN）是一种层状范德华材料，其自旋缺陷在量子传感领域具有巨大的应用潜力。然而，迄今为止，hBN自旋缺陷的光致发光和光学检测磁共振（ODMR）的对比度相对较低，这限制了它们的灵敏度。在这里，我们报告了在室温下46 $\%$的创纪录的高ODMR对比度，和同时增强的hBN自旋缺陷的光致发光高达17倍的金膜微波波导的表面等离子体。我们的研究结果是通过低能He $^+$离子注入在hBN纳米片中产生的浅硼空位自旋缺陷和通过光刻法制造的金膜微波波导获得的。我们还探讨了微波和激光功率对ODMR的影响，提高了hBN自旋缺陷对磁场探测的灵敏度。我们的研究结果支持了hBN自旋缺陷在纳米量子传感中的潜在应用。
2021-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stimulated Emission Depletion Microscopy with Color Centers in Hexagonal Boron Nitride
受激发射耗尽或STED显微术是一种成熟的超分辨率技术，但最终受到所选荧光团的限制。在这里，我们展示了STED显微镜与色心在纳米级薄片的六方氮化硼使用时间选通连续波STED。对于在580 nm附近具有零声子线发射的色心，我们测量了（5.5 $\pm$ 3.2）x $10^{-17} \mbox{cm}^{2}$的STED截面，实现了$\sim$ 50 nm的分辨率，并分辨了相隔250 nm的两个色心，这小于衍射极限。所实现的分辨率是有限的物镜（0.8）和可用的激光功率的数值孔径，我们预测，子10 nm的分辨率可以实现与油浸物镜，类似于国家的最先进的金刚石中的氮空位中心获得的分辨率。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Piezoelectricity in monolayer hexagonal boron nitride
本研究通过静电力显微镜实验证实了单层六方氮化硼的压电性，并发现双层及块体材料中无此效应，为新型机电和可拉伸光电器件提供了候选材料。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First principle study on the transition of electronic, mechanic and piezoelectric property of hexagonal Boron Nitride nanotube
一维纳米结构如纳米线和纳米管由于其结构、电学和磁学性质而引起人们极大的兴趣。本论文采用第一性原理计算方法研究了六方氮化硼纳米管（BNNT）的尺寸效应对电子、力学和压电性能的影响。结果表明，纳米管直径对BNNT的直接带隙有显著的调节作用，当直径从10个增加到16个时，BNNT的直接带隙从3.96eV增加到4.44eV。扶手椅型和锯齿型BNNT均具有较大的弹性模量，在纳米表面工程、摩擦学和纳米制造/纳米织物等领域具有广阔的应用前景。10-zag-BNNT和16-zag-BNNT的压电系数分别为0.084C/m ~ 2和0.13C/m ~ 2，具有很好的压电性，显示出在制造机械电功率发生器方面的良好潜力。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultraviolet Mie resonances in computationally discovered boron phosphide nanoparticles
利用光学米氏共振在纳米尺度上控制紫外光，对于光刻、灭菌和生物光谱学等各种应用都有很大的希望。然而，由于缺乏合适的材料和制造方法，由介电纳米天线承载的米氏共振在紫外波长下难以实现。在这里，我们通过从第一性原理计算338个二元半导体和绝缘体的频率依赖的光学介电常数来系统地寻找改进的材料，并使用Mie理论评估它们作为高折射率材料的潜在性能。我们的分析揭示了几种有趣的候选材料，其中磷化硼（BP）似乎特别有前途。然后，我们准备BP纳米粒子，并证明他们支持米氏共振在可见光和紫外波长使用远场光学测量和近场电子能量损失光谱。我们还提出了一种激光整形的方法来实现球形Mie共振BP纳米粒子。BP纳米结构的折射率高于3，吸收损耗低，使米氏光学技术在紫外线方面取得了进展。
2021-12-27 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Perturbative sensing of nanoscale materials with millimeter-wave photonic crystals
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Laboratory, Menlo Park（SLAC国家实验室）
利用毫米波硅光子晶体腔实现纳米级材料的高灵敏度扰动传感，通过低温表征和异质结构实验验证其在极端环境下的应用潜力。
2026-02-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effects of electrostatic interactions on Kapitza resistance in hexagonal boron nitride-water interfaces
纳米尺度体系中的静电相互作用会影响传热机理和界面性质。本研究利用分子动力学模拟探讨不同静电作用对六方氮化硼-水系统Kapitza电阻（$R_k$）的影响。六方氮化硼纳米管（hBNNT）-水界面处的Kapitza电阻随着纳米管直径的增加而减小，这是由于单位表面积上的水分子聚集更多。硼和氮化物上部分电荷的增加导致$R_k$的还原。随着部分电荷的增加，观察到hBNNT和水之间的氢键更好，而水分子的结构和顺序保持不变。然而，向水中加入NaCl盐对界面热传递没有任何影响。$R_k$随电解质浓度保持不变，因为离子和hBNNT之间的累积库仑相互作用与水分子相比显著更小。此外，电场强度对界面传热的影响也研究了通过提供均匀的正，负表面电荷的最外层hBN层。$R_k$几乎与所施加的电场的实际范围无关，并且对于极端场强，随着电场的增加而减小，直到发生电冻结现象。水分子朝向带电表面的有序化导致分层效应的增加，从而导致在存在电场的情况下$R_k$的减少。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.chem-ph
Near-field photocurrent nanoscopy on bare and encapsulated graphene
利用石墨烯的光电器件已经展示出独特的能力，这是传统技术难以实现的。但在材料质量和均匀性方面的要求非常苛刻。迈向高性能器件的一个主要障碍是石墨烯特性的纳米级变化，这强烈影响了宏观器件的行为。在这里，我们提出并应用光电纳米显微镜来局部测量石墨烯器件的光学和电子特性。这是通过将扫描近场红外纳米显微镜与电子器件读出相结合来实现的，允许在数十纳米的长度尺度上进行红外光电流映射。我们应用这种技术来研究空间载流子密度分布和局部热电性能的边缘和晶界的影响。此外，我们表明，该技术也可以应用于封装的石墨烯/六方氮化硼（h-BN）设备，在那里我们观察到强大的电荷积累的边缘附近，也解决了这个问题的设备解决方案。该技术能够对广泛的常见石墨烯器件进行纳米级表征，而无需特殊的器件架构或侵入性石墨烯处理。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale resolved mapping of the dipole emission of hBN color centers with a scattering-type scanning near-field optical microscope
University of Münster（明斯特大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；CIC nanoGUNE BRTA（nanoGUNE研究中心）；University of Warsaw（华沙大学）
利用散射型近场光学显微镜研究hBN色心的纳米尺度偶极子取向，通过探针辅助PL过程实现高精度成像。
2025-01-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tuning the pH Response of Monolayer Hexagonal Boron Nitride/Graphene Field-Effect Transistors
电离氢的化学活性描述了溶液中质子的效力，并用于定义pH值，在生物和材料科学中具有广泛的应用。过去已经描述了用石墨烯场效应晶体管（FET）测量pH，但是还没有用单层六方氮化硼（hBN）覆盖层来表征。假设hBN封端降低了质子对石墨烯晶体中氧化缺陷的化学亲和力，并通过筛选电荷密度降低了pH测量的标准偏差。首先，将商业单层石墨烯和单层hBN/石墨烯的电子性质（均在4英寸90 nm SiO2/p型Si上）作为10 mM磷酸盐缓冲溶液中的溶液pH的函数进行对比。二维（2D）FET的制造与光刻胶无金属化，然后通过微量离心管掩蔽和反应离子蚀刻，以定义一个准纯的2D感测台面的pH值传感。此后，将器械暴露于不同pH值的磷酸盐缓冲液中，并测量阻力和液体转移特性。hBN/graphene/SiO2 FET具有更高的线性度，以及比单层graphene/SiO2更低的标准偏差和狄拉克电压漂移范围。然后，在微量离心管掩蔽之前，通过电子束沉积用9 nm的Al 2 O3涂覆新鲜金属化的装置。Al 2 O3/石墨烯/SiO2和Al 2 O3/hBN/石墨烯/SiO2器件在用NaOH碱性蚀刻Al 2 O3之前和之后显示出对磷酸盐缓冲溶液的pH的改变的响应（pH = 12）。这促使通过原子层沉积研究作为Al 2 O3厚度的函数的2D器件的pH依赖性。这些结果表明，用纳米级石墨烯修饰单层石墨烯的表面能够调节石墨烯pH传感器…
2022-10-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Suppressing Plasmonic Heating in Aqueous Environments with Hexagonal Boron Nitride
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Institute of Complex Molecular Systems, Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学复杂分子系统研究所）；Institut Fresnel, CNRS, Aix Marseille Univ, Centrale Med（法国国家科学研究中心艾克斯马赛大学中央理工马arseille学院菲涅尔研究所）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所）
研究通过六方氮化硼薄片降低金纳米球在水中的等离子体加热，结合仿真与实验验证了其热管理效果及设计指导意义。
2026-05-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-temperature phonons in h-BN: momentum-resolved vibrational spectroscopy and theory
本研究利用动量分辨振动光谱在300至1300 K下观测h-BN声子能量位移及Umklapp过程，并通过密度泛函理论计算揭示其机制。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High quality nanocavities through multimodal confinement of hyperbolic polaritons in hexagonal boron nitride
本研究首次在六方氮化硼中利用双曲极化激元的多模态干涉实现类连续谱束缚态纳米腔，获得体积小至23x23x3 nm^3、品质因子超400的腔体，为深亚波长光约束提供新机制。
2023-12-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polariton Nanophotonics using Phase Change Materials
通过光和材料激发（例如等离子体激元、声子或激子）的耦合形成的极化激元使得纳米级的光-物质相互作用超出了目前常规光学的可能性。近年来，范德瓦尔斯材料中的极化激元引起了人们极大的兴趣，它在传感、集成光子电路和探测器等方面有着广泛的应用。然而，需要新的技术来控制极化激元在纳米尺度上的传播，并实现第一个实用的设备。在这里，我们报告的实验实现的极化激元折射和超光学在中红外线利用低损耗声子极化激元在同位素纯六方氮化硼（hBN），这使得它能够与周围的介电环境，包括低损耗相变材料，锗$_3$锑$_2$碲$_6$（GST）的性能。我们展示了波导限制极化激元在一维几何形状，折射光学元件，如透镜和棱镜的声子极化激元在hBN，我们使用扫描近场光学显微镜的特点。此外，我们展示了超透镜，这使得偏振波阵面工程和亚波长聚焦。我们的方法，由于其亚衍射和平面性质，将使可编程的小型化集成光电子器件的实现，并将按需生物传感器奠定基础。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
