Energetics and stability of nanostructured amorphous carbon
蒙特卡罗模拟，补充从头计算，揭示了纳米结构的非晶碳的能量学和热力学稳定性。嵌入的纳米晶体与主机非晶基体的相互作用示出，以确定在很大程度上的稳定性和碳相之间的相对能量差。金刚石在sp^3分数超过60%的基质中是稳定的结构。黑素体在低协调网络中稳定。其他sp^2键结构是亚稳态的。
2006-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Band offsets at amorphous-crystalline $Al_2O_3-SrTiO_3$ oxide interfaces
在氧化物界面处形成的2D电子气（2DEG）为基础物理和器件应用提供了丰富的测试平台。虽然这一现象的物理起源的讨论仍在继续，最近发现的氧化物2DEG在非晶和结晶氧化物之间的非外延界面提供了有用的见解这一争论。此外，使用非晶氧化物提供了一种低成本的路线，实现2DEG的设备应用。在这项工作中，一个简单的模型系统的非晶-结晶氧化物界面的带偏移进行了研究。模型系统由生长在单晶（001）$SrTiO_3$上的非晶$Al_2O_3$组成。用X射线光电子能谱学研究了界面处的化学状态、带隙和带阶。发现界面附近的离子缺陷的密度低于检测限，并且发现界面是绝缘的。相对能带结构的分析产生显着的界面势垒，超过1.05 eV的空穴和2.0 eV的电子。空穴的势垒比已知的相关材料系统大得多，概述了使用非晶$Al_2O_3$作为有效和简单的绝缘体的前景，这是基于氧化物的场效应器件的重要构建块。
2018-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Role of defects in the electronic properties of amorphous/crystalline Si interface
确定的非晶/结晶Si异质结构的能带对准的机制是解决与直接原子模拟的接口进行使用的各种计算方案，从经典的模型势分子动力学从头算方法的层次组合。我们发现，在协调无缺陷的样品的频带对齐几乎消失，并独立于接口的细节。相反，在缺陷丰富的样品中，带对齐相对于无缺陷的情况是相当大的不同，但值得注意的是，几乎独立于缺陷的浓度。我们合理化这些发现的半导体接口的理论。
2001-05-14 cond-mat.mtrl-sci
The Ultrafast Optical Response of the Amorphous and Crystalline States of the Phase Change Material Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$
我们研究了相变材料Ge $_2$ Sb $_2$ Te $_5$的晶相和非晶相在相变阈值以下的超快光学响应。同时测量薄膜样品的透射率和反射率，得到了两相介电函数随时间的演化。然后，我们确定如何晶格运动和电子激发表现在介电响应。两相的介电响应较大，但明显不同。在800 nm处，非晶GST的变化很好地描述了所产生的光载流子的Drude响应，而结晶相更好地描述了共振键的减少。我们发现，所产生的相干声子有更大的影响，在非晶相比晶相。此外，相干声子不影响共振成键。对于高达50%的转换阈值的能量密度，该结构在任一相中都不表现出键软化，使得光学性质在没有结构改性的情况下发生大的变化。
2016-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo Study of the Crystalline and Amorphous NaK Alloy
Metropolis蒙特卡罗模拟的共晶钠钾合金进行使用二阶矩近似（SMA）模型势在很宽的温度范围内，在恒定的压力。合金的结构和热力学分析以及原子水平的结构，使用各种结构鉴定方法。焓和密度都是沿着退火过程进行的，退火过程揭示了大约250 K的明确的熔点。在较低的温度下，两个热力学分支被确定为结晶和非晶态固体。
2017-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Nanomechanical morphology of amorphous, transition, and crystalline domains in phase change memory thin films
在寻找可以与传统随机存取存储器相媲美的相变材料（PCM）时，需要对非晶到结晶相变的完全理解。对于众所周知的Ge2Sb2Te5（GST）和GeTe（GT）硫族化合物，显示成核和生长主导的结晶动力学，分别，这项工作探讨了纳米力学形态的非晶和结晶相在50 nm薄膜。使这些PCM试样经受跨越结晶温度的横向热梯度允许进行详细的形态学调查。表面和深度相关的分析所得到的非晶，过渡和结晶区域实现浅角横截面，独特的实施与光束出口Ar离子抛光。为了解决不同的阶段，超声波力显微镜（UFM）与同步地形实施揭示了14%的自由膜表面和20%的横截面表面的非晶相和结晶相之间的相对刚度对比。成核被观察到优先发生在PCM基板和自由膜界面的GST和GT，而精细的亚表面结构被发现是溅射方向依赖。以这种方式结合表面和横截面纳米力学映射允许具有纳米级横向和深度分辨率的微观结构和缺陷的3D分析，适用于广泛的材料表征研究，其中需要检测弹性模量或刚度的细微变化。
2014-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Exchange Interactions in Paramagnetic Amorphous and Disordered Crystalline CrN-based Systems
我们提出了第一性原理超原胞方法，用于计算在高温顺磁状态下具有任意程度的结构和化学无序的磁性材料的交换相互作用。它是基于系统的总磁能投影到局部对簇上，允许相互作用独立地变化，作为对局部环境的响应。我们证明了我们的方法，通过推导振动结晶CrN，Ti $_{0.5}$ Cr $_{0.5}$ N固溶体，以及在非晶CrN的距离相关的交换相互作用。我们的方法揭示了强烈的本地环境影响，在所有三个系统。在非晶的情况下，我们使用的交换相互作用的非共线磁基态搜索的全套。
2013-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the thermal conductivity of Si membrane using nanopillars: from crystalline to amorphous pillars
本文用分子动力学研究晶态Si、晶态Ge及非晶态Si纳米柱对Si薄膜热导率的调控，揭示共振杂化与界面散射机制。
2024-09-09 cond-mat.mtrl-sci
The dielectric functions and optical band gaps of thin films of amorphous and cubic crystalline Mg~2NiH~4
氢化镁镍薄膜早期已被建议用于几种光电应用，但光学性质和带隙尚未确定。在这项工作中，使用椭圆偏振光谱法和分光光度法在0.7至4.2 eV的光子能量范围内，通过光学模型实验确定了Mg 2 NiH 4薄膜的介电函数和光学带隙。通过反应溅射制备样品，导致单层几何形状，可以很容易地通过椭圆偏振法进行研究。通过非晶薄膜的非原位退火制备了结晶样品。所得薄膜即使在冷却至室温后仍保持高温立方Mg 2NiH 4结构。介电函数的Tauc分析表明，Mg_2NiH_4的非晶结构薄膜的带隙为1.6 eV，立方晶体结构的带隙为2.1 eV。
2012-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Angle and time-resolved polarization change induced by Kerr effect in amorphous and crystalline SiO2
研究非晶和单晶SiO2在强光激发下反射光偏振变化的角和时间分辨特性，揭示双折射效应及不同材料的偏振旋转差异。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Real-time Measurement of Stress and Damage Evolution During Initial Lithiation of Crystalline Silicon
在以锂金属为对电极和参比电极的电化学电池中，研究了（100）硅片初始锂化过程中的晶相到非晶相的转变。研究表明，跨相界的严重应力跳跃会导致断裂和损坏，这是设计锂离子电池硅基阳极时的一个重要考虑因素。在初始锂化期间，移动相边界从面向锂电极的表面开始进入晶片，将晶体硅转化为非晶LixSi。原位测量非晶层中产生的双轴压应力，并且观察到约为0.0001。0.5 GPa。HRTEM图像显示，结晶-非晶相边界非常尖锐，厚度约为1 nm。脱锂后，应力迅速逆转，变成拉伸，非晶层在约0.5 GPa下开始塑性变形。随着持续的脱锂，屈服应力的大小增加，最终导致非晶层突然断裂成微碎片，并且裂纹延伸到下面的晶体硅中。
2011-07-28 cond-mat.mtrl-sci
White-light generating molecular materials: correlation between the amorphous/crystalline structure and nonlinear optical properties
非晶材料是当今技术的组成部分，它们通常具有高性能和多功能的集成。因此，未来的应用越来越多地旨在收获非晶态的潜力。然而，使用基于衍射的技术建立其结构-性质关系本质上是具有挑战性的，但对于开发高级功能来说是非常理想的。在这篇文章中，我们介绍了一套基于透射电子显微镜的技术来局部量化材料的结构。这种独特的方法可以清楚地识别非晶和结晶区域的空间分布，并量化代表性模型系统的非晶区域的原子排列。我们研究了一个系综的定义明确，功能化的金刚烷型集群分子表现出非常有前途的非线性光学性质的起源不明。三种模型化合物（[（PhSn）4S 6]，[（NpSn）4S 6]，[（CpSn）4S 6]）的纳米结构与其特征光学响应相关。这些结果突出了在理解微观起源时无定形分子材料的有利性质。
2022-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing interfacial thermal conductance of amorphous interface by optimized interfacial mass distribution
本文利用扩展原子格林函数方法，优化晶体Si与Ge间非晶界面的梯度质量分布，有效提升了非晶界面的界面热导，解决了纳米半导体热管理难题。
2023-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Study of ${\rm CdI_2}$ nanocrystals dispersed in amorphous ${\rm Sb_2S_3}$ matrix
碘化镉的结晶纳米颗粒悬浮在三硫化锑的无定形基质中。这两种材料都是层状结构，并具有大的带隙，但碘化镉表现出多型性，即它存在于各种不同的结晶状态。不同的结晶状态通过完全不同的介电常数来标记，这在UV-可见光中引起尖锐的表面等离子体共振（SPR）峰。手稿详细说明了SPR随薄膜热处理的变化。
2006-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity and Temperature-Induced Band Gap Renormalization in Crystalline and Amorphous Ga$_2$O$_3$
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；Institute of Nuclear and New Energy Technology, Tsinghua University（清华大学核能与新能源技术研究院）；Digital Materials LLC（数字材料有限责任公司）；Moscow Engineering Physics Institute（莫斯科工程物理学院）
结合机器学习势与第一性原理计算，研究了晶态与非晶态Ga₂O₃的晶格热导率和电子-声子相互作用，发现晶态β-Ga₂O₃在700 K时带隙重整化约0.45 eV，非晶态热导率比晶态低一个数量级。
2026-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous, ultra-nano- and nano-crystalline tungsten-based coatings grown by Pulsed Laser Deposition: mechanical characterization by Surface Brillouin Spectroscopy
脉冲激光沉积允许获得具有不同纳米结构的W和W-Ta合金涂层，通过X射线衍射监测。这种结构和弹性性能之间的相关性进行了研究，通过调整沉积过程中的气体压力，退火温度和Ta浓度获得的非晶状，超纳米和纳米晶涂层。充分的弹性表征实现表面布里渊光谱，解释各向同性和各向异性的薄膜模型。在几十Pa的He气压下获得了类非晶态涂层。与体W相比，它们具有较低的刚度，约60%，与质量密度密切相关（低约40%）。在纳米晶制度的刚度更相关的平均晶粒尺寸，接近体积值增加微晶尺寸。非晶类涂层的真空退火导致超纳米晶种的成核，其嵌入具有质量密度和刚度的中间值的非晶基质中。这里，刚度是由晶体尺寸和密度之间的相互作用产生的。与Ta合金化导致与纳米晶制度中的杠杆规则一致的性质，并且当干扰晶体生长的较高Ta浓度诱导超纳米晶体结构时偏离该规则。
2017-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Infrared study of the quasi-two-dimensional electron system at the interface between SrTiO$_{3}$ and crystalline or amorphous LaAlO$_3$
本文用掠角红外光谱法研究了SrTiO $_{3}$（STO）和LaAlO $_3$（LAO）薄膜界面上自发形成的准二维电子系统（q-2DES）中的Berreman效应。从BE，它允许一个研究纵向光激发在薄膜中，如q-2DES，我们已经提取了在不同温度下的厚度，电荷密度和载流子的迁移率下结晶LAO（样品A），和电荷密度下的非晶LAO（样品B）。这个数量原来是高于样品A中，但与霍尔测量的比较表明，在非晶LAO的电荷是部分本地化在低$T$与低活化能（约190 K，在$k_B$单位），并热激活根据一个模型为大极化子。从我们的光谱提取的q-2DES的厚度原来是4 $\pm 1$ nm的结晶LAO，7 $\pm 2$ nm的非晶LAO。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of amorphous and crystalline GeTe thin film at high temperature: Experimental and theoretical study
热输运性质在影响相变存储器（PCM）器件的性能方面具有关键作用，其中PCM操作涉及非晶相和晶相之间的快速且可逆的相变。在本文中，我们提出了一个系统的实验和理论研究的热传导性的GeTe在高温下，涉及快速变化，从非晶相的结晶相加热。采用调制光热辐射法（MPTR）对GeTe非晶相和晶相的高温热导率进行了实验测定。热边界电阻准确地考虑到实验的考虑。为了具体了解基本的物理机制，进行了严格而深入的理论练习。为此，第一性原理密度泛函方法和线性化玻尔兹曼输运方程（LBTE）采用直接和弛豫时间为基础的方法（RTA），并与现象学松弛模型。非晶相的实验数据已被描述使用的最小热导率模型具有足够的精度。理论估计涉及直接解决方案和RTA方法被发现，以及恢复的结晶GeTe在高温下的实验热导率的趋势，尽管略有高估和低估，分别与实验数据相比。空缺的贡献的粗略估计已被发现，以这样一种方式修改的直接解决方案，它与实验非常一致。Umklapp散射已被确定为显着的声子-声子散射过程。确定了GeTe在整个温度范围内的Umklapp散射参数，该参数可以唯一地确定和比较不同材料的Umklapp散射过程
2020-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Lithiation-delithiation cycles of amorphous Si nanowires investigated by molecular dynamics simulations
采用分子动力学模拟研究了非晶硅纳米线（$a$ -SiNW）在不同循环条件下锂化和脱锂的原子机制.首先，来自Cui等人[J. Power Sources. 2012，（207）150]已经在静态（Li $_x$ Si合金相和点缺陷能量）和动态性质（Li扩散）上进一步优化，以再现在{ \it ab initio}水平上计算的小结晶Si纳米线的锂化。$a$ -SiNW的锂化揭示了与结晶Si锂化相比具有更大扩散界面的锂化的两相过程。在非晶Si $_x$ Li合金外壳中观察到压缩轴向应力。由于金属玻璃的软玻璃化行为，它们很容易被释放。相反，在结晶SiNW中，窄结晶锂化界面中的较大应力几乎不被释放，并且需要相变为非晶以进行操作，这延迟了锂化。的充放电循环的历史，以及温度出现作为驱动力的相变从非晶Li $_x$ Si合金的更稳定的结晶相对应物。我们的工作表明，完全脱锂可以修复硅纳米线，以提高使用硅阳极的锂离子电池的寿命周期。
2019-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxially Grown Single-Crystalline SrTiO3 Membranes Using a Solution-Processed, Amorphous SrCa2Al2O6 Sacrificial Layer
本研究提出利用溶液法制备的非晶SrCa2Al2O6作为牺牲层，结合混合MBE技术制备外延单晶SrTiO3自支撑薄膜，验证了该方法的可行性并揭示点缺陷对薄膜铁性的调控作用。
2024-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous shear bands in crystalline materials as drivers of plasticity
本文通过实验与原子模拟结合，揭示了晶体材料中非晶剪切带形成的材料性能趋势及其驱动塑性或导致断裂的条件，并提出通过成分调控提高名义脆性材料韧性的策略。
2023-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Interface Dipole : Effects on Threshold Voltage and Mobility for both Amorphous and Poly-crystalline Organic Field Effect Transistors
详细比较了偶极分子自组装单层膜（SAM）对非晶和多晶有机半导体有机场效应晶体管（OFET）阈值电压和载流子迁移率的影响。我们表明，在SAM的阈值电压和偶极诱导的电荷之间的相同的关系持有时，这两种类型的设备被制造在严格相同的基底基板。载流子迁移率对于非晶OFET几乎是恒定的，不受SAM中偶极子的影响，而对于多晶OFET（并五苯），载流子迁移率的大的变化与有机膜结构（主要是晶粒尺寸）的变化有关。
2014-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Sensitivity of micromechanical actuation on amorphous to crystalline phase transformations under the influence of Casimir forces
相变材料（PCM）中的非晶到结晶相变在卡西米尔力的影响下对微机电系统的致动具有强烈影响。实际上，固定平衡点的分叉曲线和金与AIST PCM之间的致动动力学的对应相图（其中在结晶时测量到卡西米尔力增加高达~25%）显示出随着致动部件的刚度降低和/或卡西米尔力的有效相互作用面积增加而对卡西米尔力的变化的强烈敏感性。这也会导致静摩擦。然而，引入固有的能量耗散（与致动系统的有限品质因数相关联）可以通过根据PCM状态和系统品质因数驱动系统朝向稳定平衡进行衰减运动来防止静摩擦。
2013-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion behavior of Li ions in crystalline and amorphous Li-Zr-O and Li-Nb-O phases
本文通过经典分子动力学模拟研究了Li$_2$ZrO$_3$和LiNbO$_3$晶态与非晶态相中Li离子的扩散行为，发现不同温度下存在空位介导与位置交换两种迁移机制，且非晶态中因Li离子平衡间距减小导致活化能大幅降低。
2025-01-28 cond-mat.mtrl-sci
From Amorphous to Amorphous-Crystalline Mixed-Phase Boron Nitride: Evolution of the Thermal and Elastic Properties
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所）；Faculty of Physics, Autonomous University of Barcelona（巴塞罗那自治大学物理系）；Universite Claude Bernard Lyon 1, CNRS, LMI, UMR 5615（里昂第一大学）；Faculty of Physics and Astronomy, Adam Mickiewicz University（亚当密茨凯维奇大学物理与天文学院）；International Iberian Nanotechnology Laboratory（伊比利亚纳米技术国际实验室）；ICREA（加泰罗尼亚高级研究院）
研究非晶态氮化硼到非晶-晶态混合相氮化硼热学和弹性质演变。通过化学气相沉积合成薄膜，利用多种手段研究其结构转变及相关性质变化，发现热导率和杨氏模量随结晶度变化规律，杂质和成分可调节性质以用于多领域。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Direct Calculation of Modal Contributions to Thermal Conductivity via Green-Kubo Modal Analysis: Crystalline and Amorphous Silicon
在这封信中，我们推导出一种新的方法，直接计算的模式的热导率的贡献，这是所谓的格林-久保模态分析（GKMA）。GKMA方法将晶格动力学形式主义与用于热导率的Green-Kubo公式相结合，使得热导率成为模式贡献的直接总和，其中不需要定义声子速度。因此，GKMA方法可以应用于任何材料/原子组，其中原子在稳定的平衡位置周围振动，这不仅包括结晶线化合物，而且还包括随机合金，非晶材料甚至分子。GKMA方法为声子输运的性质提供了新的见解，因为它将问题转化为模式-模式相关而不是散射，并提供了一种通用的统一形式主义，可用于理解基本上任何类型的材料或结构中的声子-声子相互作用，其中原子在稳定的平衡点周围振动。
2015-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Smart sensing of the multifunctional properties of magnetron sputtered $MoS_2$ across the amorphous-crystalline transition
本研究提出一种智能传感方法，可通过光学反馈检测少层溅射$MoS_2$的厚度与结晶度，追踪其非晶-晶化转变过程中的功能特性，并制备出可控光学拓扑转变和硬度的$MoS_2$基双曲超材料。
2023-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure of Silicon Anodes in Solid-State Batteries -- From Crystalline to Amorphous
该研究利用低温STEM揭示了微晶硅负极在固态电池循环中从晶态到非晶态的微观结构演变，指出需经多次循环才能形成稳定结构，为优化电极设计以减少开裂提供了依据。
2025-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Off-diagonal magnetoimpedance in field-annealed Co-based amorphous ribbons
在磁场退火的CoFeSiB非晶薄带的非对角磁阻抗测量在低频范围内使用拾取线圈缠绕在样品周围。观察到非对角阻抗的场依赖性的不对称双峰行为。这种不对称性是由于在带材表面形成了硬磁晶相。实验结果解释的表面阻抗张量。它被认为是由一个内部的非晶区和表面结晶层的带状。通过一个有效的偏置场来描述晶相和非晶相之间的耦合。计算的依赖性和实验数据之间的定性协议被证明。所得结果对弱磁场传感器的研制有一定的参考价值。
2005-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Band offsets at the crystalline/amorphous silicon interface from first-principles
在现代硅异质结太阳能电池中，晶体硅和氢化非晶硅（a-Si：H）之间的能带偏移是控制电荷输运的关键参数。它们是用于进一步优化太阳能电池的宏观模拟器的重要输入。过去的实验研究，使用X射线光电子能谱学（XPS）和电容-电压测量，产生了相互矛盾的结果上的带偏移。在这里，我们提出了一个计算研究的频带偏移。它是基于原子模型和密度泛函理论（DFT）。的非晶部分的接口是通过相对较长的DFT的第一性原理分子动力学（MD）运行在升高的温度下30个统计独立的样品。为了获得一个真实的导带位置的电子结构的界面计算与混合泛函。我们发现一个轻微的不对称的能带偏移，其中在价带（0.30 eV）的偏移大于在导带（0.17 eV）。我们的结果与最新的XPS测量报告的价带偏移为0.3 eV [M. Liebhaber等人，应用物理信函106，031601（2015）]。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Persistent incommensurate amorphous/crystalline meta-interfaces enable engineering-grade superlubricity
State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室）；Department of Engineering Mechanics, School of Civil Engineering, Wuhan University（武汉大学土木工程学院工程力学系）；State Key Laboratory of Water Resources Engineering and Management, Wuhan University（武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术研究中心）
通过无序/晶体异质界面实现稳定超润滑，利用DLC和MoS2界面非协调性及MXene增强，实现100000次摩擦循环中摩擦系数为0.008的高性能。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Grain incompatibility determines the local structure of amorphous grain boundary complexions
本研究通过原子尺度模拟发现，非晶态晶界络合物的局部结构短程有序性分布并非由单一晶粒决定，而是由两限制晶粒间的不兼容性呈反比决定，证明其为一个寻找局部平衡构型的单一实体。
2023-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of the Magnetic properties of Mn3Fe2Si3O12 as a crystalline garnet and as a glass
结晶石榴石Mn 3Fe 2Si 3 O 12和相同标称组成的非晶相在高压下合成。两种形式的磁性报告。两相都是反铁磁有序的。晶相的居里-外斯θ为-47.2 K，在12 K处有一个尖锐的有序转变。玻璃相表现出较大的反铁磁居里-外斯θ，为-83.0 K，在2.5 K观察到宽的有序转变。这两个阶段可以被归类为磁挫折，虽然非晶相显示出更高程度的挫折。非晶相表现出自旋玻璃行为，并被确定为具有Mn 3Fe 2Si 3 O 13的实际组成。
2018-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Revealing Phonon Bridge Effect for Amorphous vs Crystalline Metal-Silicide Layers at Si/Ti Interfaces by a Machine Learning Potential
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本研究通过机器学习势揭示Si/Ti界面非晶与晶体金属硅化物层对热传导的影响，发现非晶层在薄时促进传输，而晶体层在厚时更优，且C54相具有更低的热边界电阻。
2025-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Soft Anharmonic Coupled Vibrations of Li and SiO4 Enable Li-ion Diffusion in Amorphous Li2Si2O5
本文采用准弹性（QENS）和非弹性中子散射（INS）研究方法，辅以从头算分子动力学模拟（AIMD），对Li+在晶态和非晶态Li2Si2O5中的扩散和原子动力学行为进行了研究。非晶相Li_2Si_2O_5的QENS测量显示了一个窄的温度窗口（700 < T < 775 K），表现出明显的准弹性展宽，对应于Li+向晶相的快速扩散和SiO_4单元的弛豫。我们的INS测量清楚地表明，在低能量（低E）的超离子非晶相，消失在非超离子结晶相的状态（PDOS）的大声子密度的存在下，证实了低E模式在Li+扩散的作用。受挫折的能量景观和主机的灵活性（由于随机取向和振动运动的SiO4多面体单元）在扩散的Li+中起着至关重要的作用。我们使用AIMD模拟来确定这些低辐射模式涉及大幅度的Li振动和非晶相中的SiO4振动。在升高的温度下，这些振动动力学通过桨轮状耦合机制加速Li+扩散。在775 K以上，这些SiO4振动动力学通过将SiO4和Li+锁定到自由能景观的更深的最小值中并在结晶相中消失来驱动系统进入结晶相。实验和模拟都提供了有价值的信息的原子水平的随机和振动动力学Li2Si2O5和它们的作用，Li+扩散和玻璃化。
2022-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Modal analysis of heat transfer across crystalline Si and amorphous SiO2 interface
利用最近提出的界面电导模态分析（ICMA）方法，研究了非谐模态对晶态Si和非晶态SiO2界面传热的贡献。我们的研究结果表明，约74%的热界面电导（TIC）来自扩展模式，占据超过58%的整个人口的振动模式在系统中。更有趣的是，虽然人口的纯本地化和界面模式的SiO2侧的人口是小于6倍的部分扩展模式，由这些本地化模式的TIC的贡献是从部分扩展模式的贡献的两倍以上。这样的观察，再一次证明了不可忽视的作用，局部模式，以促进热传递系统与打破对称性，并重申了这样一个事实，即忽略局部模式的贡献，在任何模态分析方法是一个过度简化的实际机制的热传递。正确地确定模态贡献是至关重要的，因为这些值直接用于确定温度相关的TIC，这对于具有无数应用（例如微电子学和光电子学）的绝缘体上硅（SOI）技术至关重要。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Exchange coupling and enhancement of Curie temperature of the intergranular amorphous region in nano-crystalline duplex-phase alloys system
我们探讨了一个共同的两相纳米磁性系统的磁性行为的Monte Carlo计算机模拟的修改海森堡模型上的三维复杂晶格单自旋和集群自旋。研究了两组元磁性相之间的交换耦合对一种常见的非晶合金系晶间非晶区居里温度（ECT）的提高的影响，该合金系中有大量纳米微晶嵌入非晶基体中。系统地研究了ECT对纳米微晶尺寸、体积分数和晶粒间距的影响。结果表明，大的晶化体积分数、小的晶粒尺寸和薄的晶间相厚度导致晶间非晶区的ECT明显，而纳米晶的居里温度略有下降。本文提出了一个与微观结构参数有关的经验公式，该公式与实验值在一个数量级内吻合。此外，我们还模拟了一种软硬纳米复合体系的退磁过程。我们估计了两个组分相之间的交换耦合对两相磁化的协同性和磁化的相干反转以及磁化率和能量积的影响。
2004-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Optimization and Validation of a Deep Learning CuZr Atomistic Potential: Robust Applications for Crystalline and Amorphous Phases with near-DFT Accuracy
我们表明，基于密度泛函理论（DFT）计算的深度学习神经网络势（DP）可以很好地描述Cu-Zr材料，这是一个二元合金系统的例子，可以共存于几种有序的金属间化合物中，并作为非晶相。Cu-Zr的复杂相图使其成为传统原子力场的挑战系统，无法很好地描述不同的性质和相。相反，我们表明，DP的方法，使用一个大型数据库与~ 300 k配置可以呈现结果一般与DFT。训练集包括原始和散装的基本金属和金属间化合物的配置，在液相和固相除了板和非晶配置。DP模型进行了验证，通过比较体性质，如晶格常数，弹性常数，体模量，声子谱，表面能DFT值相同的结构。此外，我们对比DP的结果与使用公认的两个嵌入式原子方法的潜力得到的值。总的来说，我们的DP潜力提供了近DFT的精度为不同的Cu-Zr相，但其计算成本的一小部分，从而使精确计算的现实原子模型，特别是非晶相。
2020-02-17 cond-mat.mtrl-sci
The structure of amorphous, crystalline and liquid GeO2
二氧化锗（$GeO_2$）是$SiO_2$的化学类似物。此外，它在某种程度上也是一种结构类似物，因为低压和高压短程有序（四面体和八面体）是相同的。然而，存在一些差异。例如，$GeO_2$相图显示出较少数量的多晶型物，并且所有三种$GeO_2$相（结晶、玻璃、液体）对压力的敏感性增加，在比它们的等效$SiO_2$类似物低得多的压力下经历压力诱导的变化。此外，在$GeO_2$玻璃中存在中等范围顺序的差异，导致氧化锗的玻璃化转变温度比二氧化硅低得多。本文综述了通过不同的实验（例如，拉曼和NMR光谱学、中子和X射线衍射）和理论方法（例如，经典分子动力学，从头计算）。它还解决了液体和结晶$GeO_2$的结构，已收到少得多的关注。此外，我们比较和对比$GeO_2$和$SiO_2$之间的结构差异，以及沿$GeO_2-SiO_2$连接。这可能是一个非常及时的审查，因为这种化合物的兴趣，可以在相对较低的温度和压力下在液态下进行研究，继续增加。
2006-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Solid-state Janus nanoprecipitation enables amorphous-like heat conduction in crystalline Mg3Sb2-based thermoelectric materials
固态沉淀可用于定制材料性能，从铁磁体和催化剂到机械强化和能量存储。热电性能可以修改沉淀，以提高声子散射，同时保持电荷载流子传输。在这里，我们发现了非常规的双Janus型纳米沉淀物在Mg3Sb1.5Bi0.5形成的并排的Bi和Ge丰富的附件，在单独的纳米沉淀物形成对比。这些Janus纳米沉淀物由烧结期间Bi和Ge的局部共熔融产生，从而实现非晶状晶格热导率。由于合金无序和纳米沉淀物散射之间的平衡，观察到声子散射的沉淀物尺寸效应。热电优值系数ZT在室温附近为0.6，在773K时为1.6。Janus纳米沉淀可以被引入到其他材料中，并可以作为一种通用的性能定制机制。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and structural properties of crystalline and amorphous (TaNbHfTiZr)C from first principles
高熵材料因其力学、化学和电学性质而引起人们极大的兴趣。本文采用密度泛函理论（DFT）对（TaNbHfTiZr）C（一种碳化物型高电子显微镜）的晶相和非晶相进行了分析。我们发现，松弛的晶格体积的非晶相是较大的，而它的体积模量是较低的，比它的结晶对应。两个相都是金属的，所有过渡金属对接近费米能级的态密度（DOS）的贡献类似，其中Ti和Nb给出了成比例的最大状态贡献。我们证实，尽管其结构非常复杂，2x2x2超晶胞是足够大的可靠模拟所提出的机械和电子性能的DFT。
2022-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modeling the Dielectric Relaxation in Semicrystalline Polymers -- Understanding the Role of the Interphase between the Amorphous and Crystalline Domains
本文结合Doolittle自由体积理论与可压缩自洽场理论，对半结晶PLLA非晶区弛豫时间分布建模，成功捕捉温度与位置依赖性，并推导出新的经验方程。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermal Conductivity Modeling using Machine Learning Potentials: Application to Crystalline and Amorphous Silicon
使用密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程对声子动力学和输运的基于第一性原理的建模已被证明在预测晶体材料的热导率方面是强大的，但是由于捕获无序结构的计算成本过高，特别是当准粒子“声子”模型崩溃时，其对于建模复杂晶体和无序固体仍然是不可行的。最近，机器学习回归算法显示出很大的希望，为原子建模的长度和时间尺度远远超出那些可实现的第一性原理计算的高精度的势场。在这项工作中，以晶体硅和非晶硅为例，我们开发了基于机器学习的势场来预测热导率。基于机器学习的原子间相互作用势是通过对构型空间中的势能面进行随机采样而从密度泛函理论计算导出的。然后用平衡分子动力学计算了非晶硅和晶体硅的热导率，与实验测量结果吻合得很好。这项工作记录了训练基于机器学习的势用于建模热导率的过程，并表明基于机器学习的势可以是一种很有前途的工具，用于建模具有强无序的结晶和非晶材料的热导率。
2019-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Telluride nanocrystals with adjustable amorphous shell thickness and core-shell structure modulation by aqueous cation-exchange
核-壳胶体半导体纳米颗粒（CSNPs）的结构设计具有很大的吸引力，因为它具有增强光诱导电荷转移（PICT）和诱导有利的光学和电子性质的潜力。尽管如此，碲化物CSNP对高温的敏感性使得精确调节其表面结晶度具有挑战性。在此，我们已经开发了一种有效的策略，用于合成碲化物CSNPs与薄的无定形壳使用水溶液阳离子交换（ACE）。通过在40至110 ℃范围内改变合成温度，CdTe纳米颗粒的结晶度可以从没有可检测的无定形壳的完美晶体（c-CdTe）控制到具有结晶CdTe NP核被厚度高达7- 8 nm的可调无定形壳覆盖的核-壳结构（c@a-CdTe）。第二ACE步骤将c@a-CdTe转化为结晶CdTe@HgTe核-壳NP。在60 ℃下合成的c@a-CdTe纳米粒子具有4-5 nm厚的非晶壳层，表现出最高的表面增强拉曼散射活性，其增强因子约为8.82 × 10^5，这归因于非晶壳层和结晶核之间的耦合。
2022-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Magnetic Impurities in Crystalline and Amorphous States of Superconductors
已经观察到，超导体中的磁性杂质的影响取决于主体超导体是处于晶态还是非晶态而显著不同。基于Kim和Overhauser的最新理论，当平均自由程$\ell$小于BCS相干长度$ξ_{0}$时，随着系统的无序化，$T_{c}$下降的初始斜率减小一个因子$\sqrt{\ell/ξ_{0}}$，这与实验结果一致.此外，对于纯晶态的超导体，超导转变温度$T_{c}$从$T_{c0}$的约50%（对于纯系统）急剧下降到接近临界杂质浓度的零。这种{ \sl纯极限行为}确实是由Roden和Zimmermeyer在晶体Cd中发现的。
2000-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Common high-performance semiconducting polymers are not amorphous but semi-para-crystalline
半导体聚合物固态微结构的精确测定对于这些材料在各种有机电子技术中的进一步发展至关重要。然而，以前的半导体聚合物的有序特性往往会导致难题，其中X射线散射和显微镜产生看似矛盾的结果。在这里，基于快速扫描量热法，我们首次介绍了半对位结晶度的概念和对位结晶度（有序体积/质量分数）的测量在一组材料，以前逃避理解。结合晶格畸变的测定，在准晶体（g-参数从X-射线散射）和纳米形态学，完整的固态微观结构与设备性能。我们的数据表明，这些材料中的长程载流子输运对准晶体单元的互连比对结构有序度本身更敏感。
2021-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermal conductance at interfaces between gold and amorphous silicon and amorphous silica
本文通过非平衡分子动力学模拟研究金与晶态/非晶态硅及二氧化硅的界面热导，发现非晶态界面热导显著更高，并从界面匹配性、非谐性和振动模式离域特性角度揭示了增强机制。
2024-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deformation in amorphous-crystalline nanolaminates -- an effective-temperature theory and interaction between defects
实验和原子尺度的模拟表明，在变形的非晶-结晶纳米层压材料的塑性载体的传输介导的非晶和结晶层之间的双相界面。在本文中，我们提出了一个微观力学模型，这些双相纳米叠层，通过非晶-结晶界面（ACI）描述缺陷的相互作用。该模型是基于一个有效的温度框架，以实现一个统一的描述的缓慢，组态原子重排时，在这两个阶段被赶出平衡。我们展示了热力学第二定律如何约束缺陷的密度和构型重排的速率，并将此框架应用于结晶固体中的位错和非晶材料中的剪切转变区（STZ）。的有效温度配方使我们能够解释所观察到的运动的位错ACI和生产STZ在界面上的配置无序的材料作为一个“扩散”。我们证明了与（Kim等人，高级功能材料：2011），并证明ACI如何作为位错的汇和STZ的来源。
2016-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Ab initio calculations of the atomic and electronic structures of crystalline PEO3:LiCF3SO3 electrolytes
PEO 3：LiCF 3SO 3聚合物电解质由于其在高电导率聚合物电池的锂/聚合物界面处的增强的稳定性而吸引了重要的研究。实验研究表明，根据制备条件，可以形成PEO 3：LiCF 3SO 3结晶复合物和PEO 3：LiCF 3SO 3非晶相。然而，以前的理论研究主要集中在短链无定形PEO 3：LiCF 3SO 3系统。我们报告从头计算密度泛函理论计算的结晶PEO 3：LiCF 3SO 3。计算结果与实验测量结果吻合较好。
2015-10-20 cond-mat.mtrl-sci
A model for asymmetric giant magnetoimpedance in field-annealed amorphous ribbons
建立了非晶薄带非对称巨磁阻抗效应的唯象模型。的GMI响应上的表面结晶层的效果描述在一个有效的偏置场出现由于结晶层和非晶相之间的耦合。结果表明，存在的偏置场的变化急剧的巨磁阻抗分布。在低频下，畴壁运动导致GMI响应的阶跃变化。在高频下，畴壁运动被阻尼，巨磁阻抗分布呈现不对称的双峰行为。计算的依赖性被证明是在一个定性的协议与实验研究结果的非对称巨磁阻抗场退火钴基非晶带。
2005-02-14 cond-mat.mtrl-sci
An experimental study of charge distribution in crystalline and amorphous Si nanoclusters in thin silica films
用透射电子显微镜（TEM）、电子能量损失谱（EELS）和X射线光电子能谱学（XPS）研究了薄二氧化硅层中的结晶和非晶硅纳米颗粒。我们使用XPS数据的俄歇参数的形式来分离的初始和最终状态的贡献的Si $_{2p}$能量转移。静电充电和电子屏蔽问题以及初始状态的影响也得到了解决。结果表明，纳米晶中的化学位移是由初态效应决定的，而不是由终态效应决定的，分散在SiO $_2$中的纳米晶中的硅芯空穴的电子屏蔽作用不如纯体硅中的电子屏蔽作用.
2012-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent vibrational spectra in non-crystalline materials: application to hydrogenated amorphous silicon
基于从头算分子动力学、改进的信号处理技术和计算机可视化技术，提出了一种新的无参数非晶态材料结构、动力学和电子性质的模拟方法。该方法已被广泛测试，通过调查氢和硅动力学在氢化非晶硅（a-Si：H）。通过比较理论和实验的振动光谱，我们演示了如何将振动特性与结构稳定性，成键和氢扩散。我们提取的微观特征，不能通过其他技术，即氢迁移和相关的键切换，悬挂键钝化，低氢活化能，和a-Si：H稳定性一般，我们表明，通过分析的测试案例，我们的方法提供了一个严格和现实的描述非晶材料。我们还表明，这种方法提供了访问非晶硅的其他重要的宏观特性的可能性，并可用于模拟所有方面的a-Si：H动力学，包括有害的Staebler-Wronski效应。
2007-11-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Torque magnetometry of an amorphous-alumina/strontium-titanate interface
我们报告的扭矩磁强计测量的氧化物异质结构组成的非晶Al $_2$ O $_3$薄膜生长在结晶SrTiO $_3$衬底（$a$ -AO/STO）的原子层沉积。我们发现一个扭矩响应，类似于以前的研究结晶LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（LAO/STO）异质界面，与强烈的各向异性磁有序的界面的平面。与结晶LAO不同，非晶Al $_2$ O $_3$是非极性的，表明在氧化物界面处的平面磁性是可能的，而没有在极化突变模型内产生的强内部电场。我们讨论了我们的研究结果的背景下，目前的理论努力来解释磁性晶体LAO/STO。
2014-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effective electric and magnetic properties of metasurfaces in transition from crystalline to amorphous state
在本文中，我们从理论上研究电磁反射，传输和散射特性的周期性和随机阵列的粒子表现出电模式和磁模式的共振。我们比较了规则和随机网格的属性，并解释最近观察到的显着差异，在随机阵列的电和磁模式的共振加宽。我们表明，在粒子定位的随机性影响同样从电和磁偶极子的散射损失，然而，所观察到的共振展宽可以是非常不同的吸收水平，在不同的模式，以及对粒子之间的平均电气距离。该理论说明了一个例子的平面元表面组成的切割线对。我们表明，在这种特定的情况下，在磁共振的阵列响应几乎不受定位随机性，由于在该模式中的较低的频率和较高的吸收损耗。所开发的模型允许预测的行为的随机网格的基础上的知识的极化率的单个夹杂物。
2012-01-27 cond-mat.mtrl-sci
