Crossover between electron-phonon and boundary resistance limited thermal relaxation in copper films
在亚开尔文温度下，我们观察到铜膜中从电子-声子耦合有限能量弛豫到由边界热阻控制的弛豫的交叉。我们的测量产生的热流的定量图片，在温度依赖性和幅度方面，在EP和PP限制制度，分别。我们表明，通过添加第三层之间的铜膜和基板，热边界电阻增加了四倍，与假设的串联连接的热阻。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
The control of graphene double-layer formation in copper-catalyzed chemical vapor deposition
使用12CH4和13CH4前体气体研究了在Cu催化化学气相沉积期间石墨烯的生长。我们认为，生长开始于多层集群的形成。这种籽晶会增加其尺寸，但特定层的生长速度取决于其与铜表面的接近程度。最靠近衬底的层生长最快，因此进一步限制了上层的生长速率。尽管如此，上层的生长仍会继续，直到铜表面完全被阻挡。它表明，上层可以通过氢蚀刻生长的条件的修改被删除。
2012-08-28 cond-mat.mes-hall
Full orientation control of epitaxial MoS2 on hBN assisted by substrate defects
二维材料中的反转不对称性赋予了它们迷人的特性，例如自旋耦合谷自由度和压电性，但如果在极性衬底上生长的2D层的外延不能充分区分通常接近退化的0°和180°取向，则以反转域边界为代价。我们采用第一性原理计算，以确定一种方法，以解除这种近简并：在基板上的点缺陷成核过程中的能量之间的区别日食和交错配置。对于生长在六方氮化硼上的单层MoS 2，预测的缺陷复合物可以比常见的MoS 2点缺陷更稳定，因为它是2D异质叠层的相邻层之间共享的供体-受体对和Frenkel对。取向控制在实验中得到验证，实现了~90%的一致性，在hBN上生长的三角形MoS 2薄片的取向，如通过像差校正的扫描/透射电子显微镜所证实的。这种缺陷增强的取向外延可以提供一种通用机制来打破极性衬底上极性2D材料的0/180°取向的近简并性，从而克服单晶2D半导体的可扩展合成的长期障碍。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall
Surface enhanced infrared absorption spectroscopy for graphene functionalization on copper
CVD石墨烯的单层形式在表征目标共价官能化方面带来了至关重要的挑战，这是由于表面上接枝部分的量较低，这反过来又阻碍了得出关于反应性-性质关系的结论。由于对化学改性石墨烯的兴趣越来越大，因此迫切需要新的，可靠的和非破坏性的表征方法。在这里，我们证明了使用表面增强红外吸收光谱检测的特征振动模式的物种接枝到材料通过自由基（Meerwein芳基化）或亲核取代途径铜箔。这种现象是允许的适当的金属表面形态和没有信号可能已经得到既不是在Si/SiO2基板上，也不是裸铜。反应过程中铜箔表面发生局部腐蚀，形成SEIRA活性基底。使用反射-吸收和衰减全反射模式进行测量，具有几乎相同的结果，从而使得这种分析方法可行、实用、非破坏性且易于用于石墨烯官能化的常规表征。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structure of a copper/graphene interface as prepared and 1.5 years after
我们报告了在不同条件（环境和低湿度）下1.5年后在高质量铜表面和相同材料上制备的石墨烯的X射线光谱和拉曼测量结果。将所得结果与密度泛函理论计算的石墨烯/Cu界面中各种结构缺陷的形成能和电子结构进行了比较。为了评价碳覆盖的稳定性，我们提出了一个两步模型。第一步是石墨烯的氧化，第二步是石墨烯的穿孔，去除作为二氧化碳分子一部分的碳原子。建模和实验测量的结果提供了证据，证明在高质量铜衬底上生长的石墨烯随着时间的推移（1.5年）变得坚固和稳定。然而，该界面的稳定性取决于石墨烯的质量以及石墨烯和衬底中的原生缺陷的数量。还讨论了金属衬底上的缺陷对石墨烯的稳定性和电子结构的影响。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Two-way twisting of a confined monolayer: orientational ordering within the van der Waals gap between graphene and its crystalline substrate
二维晶格的限制产生了各种有序和无序现象。当限制壁具有原子粒度时，期望独特的结构相，其与纳米摩擦学、多孔材料或插层化合物相关，其中\textit{e.g.}电子状态可以相应地出现。夹层本身的秩序是由两个限制表面施加的竞争相互作用的挫折。我们重新审视取向有序的概念，介绍了Novaco和McTague描述扭曲的无公度单分子层的结晶表面。我们预测的单分子层的双向扭曲，因为它的密度增加。我们发现这样的行为在碱金属原子单层（钠，铯）之间的石墨烯和铱表面限制，使用扫描隧道显微镜和电子衍射。
2022-08-26 cond-mat.mes-hall
Formation of carbon nano and micro structures on C1+ irradiated copper surfaces
一系列的实验已经确定了在室温、无催化剂和不混溶金属环境中碳纳米和微米结构的形成机制。这些结构包括螺纹纳米纤维、石墨片和碳洋葱。由于铜与碳的不相容性，使用铜作为基底。0.2-2.0 MeV高能碳离子辐照Cu靶。用碳注入Cu衬底、孔和3 mm直径的透射电子显微镜铜网格。我们观察到宽范围的微米级结构形成的Cu网格和沿照射孔的边缘。这些被示出为几微米厚度的螺纹纳米纤维（TNF），长度从10到3000微米变化。次级电子显微镜（SEM）确定的微米尺寸的结构，而共聚焦显微镜被用来了解C1+照射的Cu提供的生长环境的机制。在生长态和退火态样品中观察到直径从几百nm到μm的巨大碳洋葱。通过扫描电镜和透射电镜观察了纳米结构在长时间电子辐照下的变化。我们目前研究的直接结果之一与制造具有特定特性的碳洋葱的努力有关。
2016-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthetic Graphene Grown by Chemical Vapor Deposition on Copper Foils
石墨烯是一种单层共价键合的碳原子，它的发现引起了人们的强烈兴趣。使用机械剥离的石墨烯的初步研究揭示了其显着的电子，机械和热性能。大面积制备石墨烯薄膜及其应用的需求日益增长，发展迅速。在铜上的化学气相沉积已经成为获得质量与剥离的石墨烯相当的大规模石墨烯膜的最有前途的方法之一。在本章中，我们回顾了常压化学气相沉积法在铜箔衬底上生长石墨烯的合成和表征。我们还讨论了这种大规模合成石墨烯的潜在应用。
2013-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Functional single-layer graphene sheets from aromatic monolayers
我们展示了如何使用低能电子辐照和随后的退火将铜基底上的芳香分子自组装单层转化为高质量的单层石墨烯。我们在原子尺度上表征了这种二维固态转变，并通过互补的显微镜和光谱技术以及电输运测量研究了所形成的石墨烯片的物理和化学性质。作为衬底，我们成功地使用Cu（111）单晶和技术相关的多晶铜箔。
2014-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structure of graphene oxide/Cu interface
采用X射线光电子能谱（XPS）、价带谱、光受激电子发射（OSEE）和基于密度泛函理论的模拟方法研究了电泳沉积法（EPD）在铜表面制备氧化石墨烯（GO）的过程。XPS谱的比较EPD制备的GO/Cu复合材料与那些制备的GO，强烈还原的GO，纯铜和氧化的铜证明部分（直到C/O比约2）从GO的含氧官能团的去除，同时在金属基底上的氧化铜类层的形成。OSEE测量证明了系统中存在氧化铜相，同时不存在具有相应能隙的GO的贡献。所有的测量都证明了对于铜表面的不同GO覆盖厚度的结果的相似性。理论模拟表明，只有当C/O比小于2时，含氧官能团才能从GO迁移到铜衬底上，并且在GO层中的能隙消失的同时，衬底和GO之间形成Cu-O-C键。根据实验测量和理论计算结果，提出了Cu/GO界面的原子结构模型为Cu/CuO/GO，其中无带隙GO中C/O比约为2。
2018-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electric field control of magnetic states in isolated and dipole-coupled FeGa nanomagnets delineated on a PMN-PT substrate
我们报道了在压电PMN-PT衬底上描绘的椭圆形FeGa纳米磁体中观察到的“非挥发性”逆磁电效应。纳米磁体最初用沿其标称主轴定向的磁场磁化，随后在衬底上施加电场在衬底中产生应变，该应变部分地转移到纳米磁体并将其中一些的磁化旋转到亚稳取向。在磁场被移除后，它们仍然存在，导致“非波动性”。在隔离的纳米磁体中，初始磁化方向和最终磁化方向之间的角间隔< 90度，但是在由一个“硬”纳米磁体和一个“软”纳米磁体组成的偶极耦合对中，由于硬纳米磁体的偶极影响，软纳米磁体的磁化从初始取向旋转> 90度。这些效应可用于超节能逻辑和存储器设备。
2015-06-20 cond-mat.mes-hall
Control of magnetization dynamics by substrate orientation in YIG thin films
采用脉冲激光沉积（PLD）技术在（100）和（111）晶向的钆镓石榴石（GGG）单晶衬底上原位生长了钇铁石榴石（YIG）和铋（Bi）掺杂的YIG（Bi 0.1Y2.9Fe5O 12，BYG）薄膜。当Bi-YIG薄膜的取向从（100）转变为（111）时，由于Bi 3+离子在晶格中的十二面体位置的取向依赖性分布，晶格常数从12.384 μ m提高到12.401 μ m。原子力显微镜（AFM）图像显示Bi-YIG（111）中具有粗糙度为0.308 nm的光滑膜表面。基片取向的改变导致吉尔伯特阻尼的改变，从而引起铁磁共振（FMR）线宽的增强。对于YIG（100）取向的薄膜和Bi-YIG（111）取向的薄膜，吉尔伯特阻尼的最佳值分别为（0.54）× 10 ~（-4）和（6.27）× 10 ~（-4）。还进行了Hr的角度变化测量，其示出了（100）生长膜中的谐振场的四重对称性。此外，有效磁化强度（4πMeff）和非本征线宽（Δ H 0）的值与衬底取向有关。因此，PLD生长可以帮助单晶YIG和BYG薄膜具有完美的界面，可以用于自旋电子学和相关器件应用。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Temperature and Face Dependent Copper-Graphene Interactions
石墨烯与金属之间的相互作用是石墨烯大面积制备、石墨烯转移以及石墨烯器件中接触质量的重要问题。我们展示了一种简单的方法，通过热处理，在298 K至1073 K的温度下，估计和操纵石墨烯和铜单晶之间的相互作用水平。我们进行了原位拉曼光谱，显示了热处理期间覆盖石墨烯的Cu面特异性行为。在Cu（111）上，相互作用与理论预测一致并且保持稳定，而在Cu（100）和Cu（110）上，最初非常弱的相互作用弱相互作用和电荷转移可以通过加热来调节。我们的结果还表明，在Cu（100）和Cu（110）上生长的石墨烯与铜衬底分离，从而与Cu（111）相比，可能实现更容易的石墨烯转移过程。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Copper Vapor Catalyzing Role in the Growth of Graphene
本文发现石墨烯生长中蒸发的铜团簇可催化CH4分解，并在首层覆盖后主导多层生长，为双层及多层石墨烯的大面积可控生长提供新机制。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy of graphene at high pressure: substrate and pressure transmitting media effects
采用极性和非极性压力传输介质（PTM）研究了在多晶铜上化学气相沉积生长的石墨烯的拉曼光谱的压力演化。G和2D拉曼谱带表现出类似的压力斜率的PTM无论任何无意的初始掺杂和/或应变的样品。我们的分析表明，任何压力引起的电荷转移效应是微不足道的影响石墨烯的压力响应。这是由由于压力引起的衬底收缩引起的机械应力和衬底到石墨烯层的转移效率以及PTM-石墨烯相互作用决定的。对于非极性PTM，在PTM固化状态下观察到石墨烯的特殊压力行为，类似于独立石墨烯的压力行为。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Depositing boron on Cu(111): Borophene or boride?
采用硼沉积法在Cu（111）衬底上成功制备了大面积单晶表面结构，这对未来的应用具有重要意义。然而，所提出的硼化物结构与扫描隧道显微镜（STM）的结果并不匹配，而所提出的硼化铜与传统知识不一致，传统知识认为有序的富铜硼化物通常不存在，因为电负性差异很小，原子尺寸差异很大。为了澄清这一争议并阐明意外的铜硼化物的形成机制，我们进行了系统的STM，X射线光电子能谱学和角分辨光电子能谱研究，证实了在真空下硼沉积后在Cu（111）上合成的是二维铜硼化物而不是硼化物。基于缺陷表面模型的第一性原理计算进一步表明，硼原子倾向于在台阶边缘或缺陷附近与铜原子反应，从而形成硼化铜的中间结构，最终通过大规模的表面重构形成稳定的Cu-B单层膜.
2022-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Calculating the free energy of 2D materials on substrates
发展了一种计算二维材料在基底上自由能的方法，并以石墨烯和γ-石墨炔在铜基底上的体系为例进行了验证。该方法比现有算法快3个数量级以上，并通过分子动力学模拟验证了该方法的准确性，在100 ~ 1300 K温度范围内，内能的计算精度达到0.03%.正如预期的那样，在高达3000 K的温度范围内，Cu（111）或Ni（111）表面上的石墨烯片的计算自由能总是小于具有相同数目的C原子的γ-石墨炔片的自由能，这与石墨烯在基底上的生长比γ-石墨炔容易得多的事实一致。
2019-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ultralong Copper Phthalocyanine Nanowires with New Crystal Structure and Broad Optical Absorption
分子纳米结构的发展在新兴的有机电子应用中起着重要作用，因为它可以提高性能，并与我们日益增长的电子化需求相兼容。特别地，纳米线已经从溶液或蒸气相获得，并且已经在太阳能电池中显示出高电导率或大界面面积。然而，在所有情况下，晶体结构保持为膜或块体，并且线的开发需要大量的生长后操作，因为它们的取向是随机的。在这里，我们报告铜酞菁（CuPc）纳米线的直径为10 - 100纳米，高方向性和前所未有的纵横比。我们证明，他们采用了一种新的晶相，指定的eta-CuPc，分子沿长轴堆叠。由此产生的高电子重叠沿厘米长的堆栈实现在我们的电线介导的反铁磁耦合，并扩大了光吸收光谱。制造超长柔性金属酞菁纳米线的能力为这些简单分子的应用开辟了新的可能性。
2010-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
