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
Direct observation of 3D atomic packing in monatomic amorphous materials
液体和固体是物质的两种基本状态。然而，由于缺乏直接的实验测定，我们对液体和非晶态固体的3D原子结构的理解仍然是推测性的。在这里，我们先进的原子电子断层扫描，以确定第一次在单原子非晶材料，包括Ta薄膜和两个Pd纳米粒子的三维原子位置。我们观察到，五角双锥是最丰富的原子图案在这些无定形材料。而不是形成二十面体，大多数五角双锥排列成网络，延伸到中等范围的规模。分子动力学模拟进一步揭示了五角双锥网络普遍存在于单原子非晶液体中，在从液态到玻璃态的淬火过程中，其尺寸迅速增长并形成二十面体。实验方法和结果可望在单原子水平上推进非晶-晶相变和玻璃化转变的研究。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio estimate of temperature dependence of electrical conductivity in a model amorphous material: hydrogenated amorphous silicon
我们提出了一个从头计算的直流电导率的非晶硅和氢化非晶硅。Kubo-Greenwood公式被用来获得直流电导率，通过热平均超过扩展的动态模拟。它的应用无序固体进行了讨论。电导率计算了一个很宽的温度范围内，掺杂是探索在一个天真的方式，通过移动费米能级。我们观察到了Meyer-Neldel电导率规则，其中E_MNR = 0.06 eV，a-Si：H的电阻温度系数为电阻温度系数TCR ~ -2.0% K^-1。在一般情况下，实验趋势再现这些计算，这表明在其他无序系统的载流子输运建模的方法可能的效用。
2007-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Crystallization Suppression in a New Amorphous Molecular White-Light-Generating Material
利用X射线衍射、EXAFS和反向蒙特卡罗模拟研究了一种新型红外驱动非晶白光材料的微观结构。在这种材料中，结构无序似乎是这种非线性光学效应的先决条件。结果与量子化学预测一致，但也发现分子核被扭曲，这被确定为结晶抑制剂。硫原子由此形成均匀的振动网络，这可能是该材料吸收红外辐射的高能力的原因。
2022-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Understanding amorphous phase-change materials from the viewpoint of Maxwell rigidity
相变材料（PCM）是相当感兴趣的主题，因为它们已经被认为是下一代非易失性存储器设备（称为相变随机存取存储器（PRAM））的潜在有源层。通过分析第一性原理分子动力学模拟，我们开发了一种新的方法枚举的机械约束在非晶相，并表明，最流行的系统（锗锑碲）的相图可以分为两个组成区域具有明确的机械特性：一个富碲的灵活的阶段，和一个强调刚性相，包括已知的PCM。这种声音原子尺度的洞察力应该打开新的途径，从刚性的角度来理解相变材料和其他复杂的无定形材料。
2009-09-28 cond-mat.mtrl-sci
The ab initio amorphous materials database: Empowering machine learning to decode diffusivity
本研究构建了迄今最大的从头算非晶材料数据库，基于该数据库的机器学习模型可快速准确预测锂离子扩散率，为DFT计算提供低成本替代，还将助力通用机器学习势研究。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Stress effects on the Raman spectrum of an amorphous material: theory and experiment on a-Si:H
材料中的应变引起振动频率的变化，这是振动和原子间势的性质的探针，并且可以用于通过拉曼显微镜绘制局部应力/应变分布。该方法是晶体硅器件的标准方法，但由于缺乏校准关系，它尚未应用于非晶材料，如氢化非晶硅（a-Si：H），这是一种广泛研究的薄膜光伏和电子器件材料。计算了不同应变下a-Si：H \ab的拉曼光谱，发现峰位移为$Δω= \left( -460 \pm 10\ \mathrm{cm}^{-1} \right) {\rm Tr}\ ε$。对称性分析和显式计算表明，这种与应变迹线成比例的关系是各向同性非晶振动模的一般形式。我们还进行了拉曼测量下的应变，并发现了一致的系数$-510 \pm 120\ \mathrm{cm}^{-1}$。这些结果表明，即使对于非晶材料的宽峰，也可以实现拉曼/应变关系的可靠校准，具有与晶体材料类似的准确度和精度。
2015-11-03 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
Inversion of diffraction data for amorphous materials
衍射数据的一般和实际的反演-产生一个计算机模型，正确地代表探索的材料-是无序材料的一个重要的未解决的问题。这种建模应该通过使用我们的全部知识库来进行，无论是从实验还是理论。在本文中，我们描述了一个强大的方法，共同利用从头算原子模拟的力量，以及衍射数据所携带的信息。该方法适用于两个非常不同的系统：非晶硅和两种成分的固体电解质存储材料银掺杂GeSe 3。该技术易于实现，速度更快，并且比传统的模拟方法所探索的材料产生的结果有很大的改进。通过直接计算，我们表明，该方法的工程差和优良的玻璃形成材料。它提供了一种在材料的第一性原理建模中添加先验信息的方法，并且代表了使用精确的原子间相互作用和实验信息的非晶体材料的计算设计的重要一步。
2016-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Reading the structure of amorphous materials from diffraction patterns and neighbor distribution functions
从实空间中的傅立叶变换近邻分布分解导出了无序材料中静态结构因子$S(k)$的精确解析表达式，并允许以迭代方式重建函数$S(k)$。结果成功地与原型玻璃或非晶材料（GeS $_2$，As $_2$，Se $_3$，GeTe）的实验数据进行了比较，并将短程有序和中程有序的结构信息的定量知识与倒易空间中衍射图样上发现的基序联系起来。该方法进一步揭示了只有有限数量的近邻壳层才足以合理地描述$k>$ 2~ n $^{-1}$的结构因子。在高动量传递极限下，干涉函数的振荡特性与无序材料短程有序的新信息有关。
2018-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic excitation of ultrafast collective amorphous-amorphous transitions in glassy phase-change material
Suzhou Institute for Advanced Research, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学苏州高等研究院）；State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University（吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室）；Key Laboratory for Laser Plasmas (Ministry of Education), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院激光等离子体教育部重点实验室）；School of Integrated Circuits, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学集成电路学院）；Department of Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理系）；State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, and School of Physics and Electronic Science, East China Normal University（华东师范大学物理与电子科学学院精密光谱科学与技术国家重点实验室）；Zhangjiang Institute for Advanced Study, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学张江高等研究院）
通过飞秒电子衍射与时间依赖密度泛函理论分子动力学模拟，直接观测GeTe中超快非晶-非晶转变，表现为0.2 ps内快速Ge-Te键伸长及随后0.5-2 ps时间尺度上的角弯曲。
2026-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of carbon-based strongest and hardest amorphous material
碳可能是周期表中最迷人的元素，因为它的同素异形体的多样性源于它的可变（sp，sp2和sp3）键合图案。探索碳的新形态是当代科学研究的永恒主题。在这里，我们报告新的无定形碳相含有高分数的sp3键合原子压缩后回收富勒烯C60以前未探索的高压和高温。合成碳是迄今为止已知的最硬和最强的非晶材料，能够划伤金刚石晶体并接近其强度，这是由补充机械测试证明的。材料的光致发光和吸收光谱表明，它们是半导体，具有可调的带隙在1.5-2.2 eV的范围内，可比的非晶硅。出色的机械和电子性能的显着组合使这类无定形碳成为要求抗拉强度和耐磨性的光伏应用的优秀候选者。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Structural Commonalities in Amorphous Elemental Materials
Instituto de Investigaciones en Materiales, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学材料研究所）；Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学理学院）
研究非晶材料的结构趋势，揭示其共同点和差异，发现非晶半导体和金属在PDF上有相似和不同特征，引入PAD和重归一化方法分析局部几何。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Barkhausen noise in soft amorphous magnetic materials under applied stress
本文报道了在拉伸应力下对Fe_{64} Co_{21} B_{15}金属玻璃的巴克豪森噪声的实验测量。我们解释的尺度行为的噪声分布的畴壁的脱钉过渡。我们表明，应力引起的各向异性增强的影响，短程弹性相互作用，占主导地位的长程偶极相互作用。因此普适类不同于巴克豪森噪声测量中通常观察到的普适类，其特征在于跳跃大小和持续时间分布的衰减指数τ= 1.3和α= 1.5。
1998-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Near infra-red optical materials from polymeric amorphous carbon synthesised by collisional plasma process
报道了用微波激发碰撞碳氢等离子体法制备类聚合物非晶碳（a-C：H）薄膜。得到稳定的和高度芳香的a-C：H含有显着的夹杂物的聚（对苯撑亚乙烯基）（PPV）。PPV赋予合成材料通用的光电性能。也就是说，具有定制折射率的a-C：H能够在可见光（红色）-近红外波长范围内变得无吸收。包括苯基簇和/或颗粒的大芳烃的产生归因于在碰撞等离子体条件下元素等离子体物质的增强凝聚。还描述了在等离子体合成过程中a-C：H中发生的详细结构和形态变化。
2010-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-momentum locked surface states in amorphous Bi$_{2}$Se$_{3}$
晶体对称性在拓扑材料的鉴定中起着核心作用。对称性指标和能带表示的使用使得晶体拓扑材料的分类方案成为可能，从而导致大规模拓扑材料的发现。在这项工作中，我们解决是否无定形拓扑材料，这超出了这一分类，由于缺乏长程结构秩序，存在于固态。我们研究了非晶Bi $_2$ Se $_3$薄膜，它表现出金属行为和增加的体电阻。所观察到的低场磁电阻由于弱反局域化证明了一个显着的二维表面导电通道。我们的角分辨光电子能谱数据是一致的，与分散的二维表面状态，跨越体隙。自旋分辨光电子能谱表明这种状态具有反对称的自旋织构，类似于晶体Bi $_2$ Se $_3$的表面态。这些实验结果是一致的理论光电子能谱与非晶紧束缚模型，利用一个现实的非晶结构。具有拓扑性质的无定形材料的发现揭示了当前分类方案之外被忽视的拓扑物质子集，从而为发现可以增强可扩展拓扑器件开发的材料开辟了新途径。
2023-02-12 cond-mat.mtrl-sci
FEMSIM+HRMC: Simulation of and Structural Refinement using Fluctuation Electron Microscopy for Amorphous Materials
FEMSIM是一个Fortran程序，可以模拟电子显微镜信号的涨落，即方差V（k），从一个模型原子结构中模拟出来。FEMSIM已被纳入一个混合反向蒙特卡罗程序，结合嵌入原子或Finnis-Sinclair势与模拟和实验V（k）数据之间的偏差，以细化原子模型的结构约束的潜力和实验数据。由此产生的模型具有实验导出的中程秩序。
2016-07-14 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
Growth and Characterization of Polycrystalline NbO2 Thin Films on Crystalline and Amorphous Substrates
NbO2是纳米忆阻器件的潜在材料，无论是在非晶和晶体形式。我们采用射频磁控溅射法从化学计量比靶制备了NbO2薄膜。无论溅射参数如何，所沉积的薄膜都是非晶的。沉积后的薄膜的真空退火是必要的，以实现结晶。通过优化退火时间和温度，获得了较高的结晶度。材料的电阻率随着其经历从非晶到结晶的结构转变而增加，其中结晶膜的电阻率高一个数量级。
2019-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Short-range Atomic Topology of Ab initio Generated Amorphous PdSi Alloys
自从1965年Duwez及其同事的开创性努力以来，当在低共熔浓度附近获得Pd-Si（$a$ -PdSi）的固体非晶相时，已经做了很多工作。然而，与原子结构有关的一些观点仍有待系统化。在这项工作中，8个非晶Pd $_{100-c}$ Si $_{c}$合金（c = 2.5，5，10，13.34，15，17.5，20，和22原子%）生成的分子动力学$ab$ $initio$模拟的短程结构进行了分析，使用几个关联函数，如对分布函数，约化对分布函数，平面角分布函数。其他相关的性质，如最近邻和一些Frank-Kasper多面体的报告。生成的样本正确地再现了文献中报道的稀缺的实验对关联函数。一个意想不到的结果是在Pd $_{86.66}$ Si $_{13.34}$附近出现结构变化，这可能与以前报道的液体和非晶Pd-Si合金中报道的磁性变化有关。明确的无定形拓扑结构的报告。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Compaction of bulk amorphous Fe40Ni40P14B6 alloys
在~1.2 GPa压力下，在Fe 40 Ni 40 P 14 B6合金的过冷液体区，对两块体非晶合金圆片进行了短时间热压凝固。当凝固温度Ts较低时，两块体非晶Fe 40 Ni 40 P 14 B6合金盘不能实现连接。只有当Ts达到675 K附近时，两个非晶Fe 40 Ni 40 P14 B6合金盘才具有足够低的粘度以在短时间内完全熔合在一起，并且所得压块保留约90%的非晶相。为了进一步提高凝固温度Ts，大量的晶化将发生并导致金属玻璃的脆化。
2007-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of structural short-range order due to chemical patterning in multi-component amorphous interfacial complexions
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Irvine Materials Research Institute, University of California, Irvine（加州大学尔湾分校欧文材料研究所）
研究通过化学图案化影响多组分非晶界面复相中结构短程有序，揭示局部化学与有序性的关系，为微结构工程提供新思路。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci
AMShortcut: An Inference- and Training-Efficient Inverse Design Model for Amorphous Materials
Aalborg University（奥尔堡大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；East China Normal University（华东师范大学）
本文提出AMShortcut模型，通过高效推断和训练方法，实现非晶材料的逆向设计，解决传统方法需大量采样步骤的问题，提升设计效率。
2026-03-31 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Accurate prediction of structural and mechanical properties on amorphous materials enabled through machine-learning potentials: a case study of silicon nitride
本文以非晶氮化硅为例，训练机器学习原子间势能突破从头计算尺寸限制，在更大体系上准确重现弹性质，证明其对复杂非晶材料结构与力学预测的价值。
2024-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Machine-learning-driven modelling of amorphous and polycrystalline BaZrS$_{3}$
本研究利用定制的机器学习原子间势（MLIP）模型，研究了硫族钙钛矿BaZrS$_{3}$的非晶相结构与多晶晶界，构建了真实尺度多晶模型，推动了材料化学中的器件级模拟。
2025-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Coarse-grained approach to amorphous and anisotropic materials in Kinetic Monte Carlo thin-films growth simulations: a case study of TiO2 and ZnO by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
非晶TiO 2和各向异性多晶ZnO薄膜的生长研究通过粗粒度的三维动力学蒙特卡罗模拟条件下，通常遇到的等离子体增强化学气相沉积实验。开发的方法考虑了表面扩散的粗颗粒，计算上的飞行和依赖于中尺度局部形态/结构景观的活化能的波动。这种方法的基础--已知它可以很好地模拟使用简单得多的立方网格的非晶材料的生长--在这项工作中已经扩展到不仅再现非晶TiO 2的形态特征和缩放特性，而且再现具有良好近似的多晶ZnO的生长，包括薄膜织构的演变和织构晶粒在生长过程中的竞争及其对实验条件的依赖性。模拟结果与X射线衍射、织构系数分析、原子力显微镜和扫描电子显微镜的实验数据进行了比较
2021-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Volume-shear coupling in a mesoscopic model of amorphous materials
我们提出了一个二维介观模型的屈服应力材料，其中包括局部体积波动耦合到剪切的可能性，在这样的方式，材料的剪切强度随着局部密度的降低而降低。该模型再现了一些众所周知的这种材料的现象学的影响。特别是，我们发现：样品的体积随着变形速率的增加而增加;剪切带不再相对于所施加应力的主轴以45 $^\circ$取向（如在没有体积-剪切耦合的情况下）;如果体积-剪切耦合足够强，则均匀变形在足够低的变形速率下变得不稳定。我们还分析了这种耦合的背景下出现的平衡剪切带，例如在金属玻璃的影响。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Substrate Sensitivity of the Adhesion and Material Properties of RF-Pecvd Amorphous Carbon
采用射频等离子体增强化学气相沉积（rf-PECVD）技术制备的氢化非晶碳（a-C：H）是一种具有广阔应用前景的大面积电子和层间电介质材料。在室温下从CH_4/He和CH_4/Ar气体混合物中沉积的rf-PECVD a-C：H的结构和电子性质显示出对沉积薄膜的衬底敏感。衬底（c-Si或C7059玻璃）的选择以及衬底表面上任何金属图案的存在和几何尺寸可导致a-C：H粘附力和材料性质的显著空间变化。所观察到的效果归因于跨金属图案化基板的影响的“本地”直流自偏置的电位变化。这导致生长条件的空间变化，从而导致材料特性的空间变化。对于电子器件和电介质隔离应用，这种效应可能导致工作性能的显著变化。因此，衬底的性质和任何覆盖的金属化图案是重要的考虑因素。
2000-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Spatial variation of short-range order in amorphous intergranular complexions
无定形材料缺乏长程序，但短程序仍然可以通过类似的局部堆积图案的重现而持续存在。虽然短程有序体非晶相已被很好地研究，并确定为决定材料性能的内在因素，这些功能还没有研究无序的晶间络合物。本文采用Voronoi镶嵌法研究了两种非晶态配合物的短程有序。无定形络合物可以有三个不同的区域：无定形-结晶界面，具有与大块无定形相相同的短程有序的膜内部深处的区域，以及连接前两个区域的过渡区域。然而，薄的非晶薄膜只包含非晶-晶体界面和过渡区，这进一步证明了相邻晶体所施加的约束。过渡区的厚度在低温下取决于膜厚度，但在高温下变得与厚度无关。类似地，在低温下，复合短程有序依赖于界面晶面，但这种效应在高温下消失。我们的研究结果表明，无定形络合物包含短程有序的空间梯度，这意味着它们在结构和化学上都不同于大块金属玻璃。
2017-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multifunctional graphene-based and amorphous magnetic materials: synthesis, characterization, and applications in electromagnetic shielding and advanced gas sensing
本论文研究石墨烯基材料与非晶磁性材料的合成、表征及其在电磁屏蔽和气体传感中的应用，提出可规模化制备方法，并验证了材料在屏蔽和传感中的协同效应与性能提升。
2024-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Computationally-guided discovery and synthesis of the amorphous nitride Y2WN4
本研究结合计算随机结构采样与实验，发现并合成非晶三元氮化物 Y2WN4，验证其高温稳定、抗氧化、抗 Cu 扩散及 2.24 eV 间接带隙等性能。
2024-12-01 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
Persistent homology elucidates hierarchical structures responsible for mechanical properties in covalent amorphous solids
本研究结合分子动力学模拟与持续同调分析，揭示共价非晶材料中力学性能由中程有序控制的层级结构，为理解和调控其性质提供新框架。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Critical Disconnect Between Structural and Electronic Recovery in Amorphous GaAs during Recrystallization
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究揭示了非晶GaAs在再结晶过程中结构与电子恢复的不一致，发现电子特性偏离原始材料，突显长程有序与局部缺陷对功能的不同影响。
2025-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic studies on phosphate-modified silicon oxycarbide-based amorphous materials
本文利用FTIR、Raman、XRD和MAS-NMR研究磷酸盐及Al/B共掺杂聚合物衍生SiOC非晶陶瓷的结构，证明其可形成稳定单元并保持Si—C网络，服务于生物活性涂层应用。
2023-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of tetrahedral and octahedral-like sites in amorphous phase change materials
硫属化物合金是用于光学记录和非易失性存储器的感兴趣的材料。我们进行从头算分子动力学模拟，旨在遮光到非晶Ge2Sb2Te5（GST），在这一类的原型材料的结构。第一性原理模拟表明，从液相淬火得到的非晶GST显示两种类型的短程有序。三分之一的Ge原子处于四面体环境中，而剩余的Ge、Sb和Te原子显示出有缺陷的八面体环境，使人想起立方晶体GST。
2008-04-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Propagating mode-I fracture in amorphous materials using the continuous random network (CRN) model
本文用原子模拟方法研究了二维非晶材料中Ⅰ型断裂的扩展。我们使用的连续随机网络（CRN）模型的无定形材料，创建样本使用的WWW（伍顿，维纳和威尔）蒙特卡洛算法的二维模拟。为了模拟断裂，对所得样品进行分子动力学模拟。我们的模拟结果再现了主要的实验特征。除了在恒定的驱动位移下实现稳态裂纹（这还没有通过用于非晶材料的其他原子模型实现）之外，运行显示微支化，其随着驱动而增加，对于最大驱动转变为宏观支化。除了模拟裂纹与实验的定性视觉相似性之外，模拟还成功地解释了实验观察到的裂纹速度的振荡。
2011-01-10 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Structural Simplicity as a Restraint on the Structure of Amorphous Silicon
理解非晶材料性质的结构起源仍然是结构科学中最重要的挑战之一。在这项研究中，我们表明，本地的“结构简单性”，体现在材料内的原子环境是彼此相似的程度，是一个强大的概念，合理化的结构规范的非晶材料非晶硅（a-Si）。我们表明，通过限制对分布函数（PDF）数据的反向Monte Carlo细化更简单，与PDF一致的最简单的模型是一个连续的随机网络（CRN）。产生a-Si的简单模型的另一个影响是在电子态密度中产生（伪）间隙，这表明结构均匀性驱动电子均匀性。这种方法产生的模型的a-Si，接近国家的最先进的化学特定的限制（超出假设的同质性）的需要表明，基于简单性的细化方法可以允许实验驱动的结构建模技术开发的各种各样的非晶半导体强的本地秩序。
2017-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly of two-dimensional, amorphous materials on a liquid substrate
最近的实验利用液体基质在生产二维晶体，如石墨烯，连同在非晶材料的普遍兴趣，提出了以下问题：它是有益的使用液体基质，以优化非晶材料的生产？受外延生长的启发，我们使用一个二维的粗粒度模型的相互作用的粒子，以表明，引入一个运动的衬底原子提高了自组装过程中移动的粒子在衬底上。我们发现，一个特定量的基板流动性（对于一个给定的样品温度）是需要实现最佳的自组装。我们的研究结果说明了不同自由度的组合提供给自组装过程的机会。
2021-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Synthesis of titanate nanostructures using amorphous precursor material and their adsorption/photocatalytic properties
本文报道了一种新的和快速的水热化学路线制备钛酸盐纳米结构（TNS），避免使用晶体TiO 2作为起始原料。该合成方法使用TiCl 3的商业溶液作为钛源来制备无定形前体，从而避免使用有害化合物。研究了反应温度和保压时间对合成材料结构和形貌的影响。在160^{ \circ }C和24 h下合成了具有高长径比的均匀钛酸盐纳米管。在这些实验条件下制备的TNS样品的带隙为3.06 \pm 0.03 eV。该值与通常报道的TiO 2纳米晶的带隙值相比红移了0.14 eV。此外，这种样品表现出更好的吸附能力和光催化性能的染料罗丹明6 G（R6 G）的光降解过程中比TiO 2纳米粒子。在照射10 ppm染料水溶液和1g/L TNS催化剂45分钟后，实现了R6 G浓度的98%降低。
2012-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous Germanium as a Promising Anode Material for Sodium Ion Batteries: A First Principle Study
钠（Na）的丰富，其低成本和低还原潜力为锂离子电池（LIB）提供了一种有利可图的廉价，安全和环境友好的替代品。推进钠离子电池（NIB）技术的重大挑战在于寻找更好的电极材料。实验研究揭示了锗（Ge）作为NIB合适阳极材料的真正潜力。然而，一个系统的原子的研究是必要的，以了解的基本方面的电容-电压相关性，微结构的变化，以及扩散动力学的Ge。因此，我们采用密度泛函理论（DFT）和从头算分子动力学（AIMD）方法研究了锗-钠体系（Na ~（64）Ge ~（64））的钠化-去钠化动力学.我们分析了中间平衡结构的嵌入电位和容量的相关性，并与实验结果进行了比较。用对关联函数（PCF）分析了钠化对Na-Ge体系中原子间距的影响。这提供了洞察可能的微观结构的变化发生在钠化的非晶Ge（a-Ge）。进一步研究了钠在a-Ge电极材料中的扩散系数，分析了Na_（64）Ge_（64）电极体系的体积膨胀趋势。我们的计算结果提供了原子尺度的基本见解，并帮助实验设计Ge基NIB的实际应用。
2018-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional defects in amorphous materials
我们提出了一个新的定义的缺陷，这是基于黎曼制定的不相容弹性。缺陷被视为材料的参考度量场$\bar{\mathfrak{g}}$与欧几里得度量的局部偏差。这个定义允许在非晶材料的缺陷的描述和制定的弹性问题，使用一个单一的领域，$\bar{\mathfrak{g}}$。我们提供了一个多极扩展的参考指标，代表了一个大家庭的二维（2D）局部缺陷。偶极子，这对应于刃位错的情况下进行了研究分析，实验和数值。四极项，这是研究分析，以及更高的多极曲率进行局部变形。这些多极是很好的候选人的基本应变承载实体的塑性理论的非晶材料和连续建模最近开发的超材料。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-negligible Contributions to Thermal Conductivity From Localized Modes in Amorphous Silicon Dioxide
热导率是几乎所有涉及传热的应用的重要特性，从能源和微电子到食品加工和纺织品。晶体材料的理论和建模在某种意义上是一个已解决的问题，其中现在可以使用基于声子气体模型（PGM）[3，4]的表达式从第一原理[1，2]计算任何晶体线化合物的热导率。然而，无定形材料的建模仍然有许多悬而未决的问题，因为当人们不能严格定义声子速度时，PGM本身就变得可疑。因此，需要新的理论和方法来理解非晶材料中的声子输运。在这封信中，我们使用最近开发的Green-Kubo模态分析（GKMA）方法来研究无定形二氧化硅（a-SiO2）。预测的热导率表现出良好的协议与实验在所有温度和非谐效应包括在热导率计算的所有类型的模式在a-SiO2的第一次。以前，局域模（locon）被认为对热导率的贡献可以忽略不计，因为它们具有高度局域化的性质，在概念上应该阻止它们将能量转移到另一个位置。然而，在a-SiO2中，我们的研究结果表明，从400 K到800 K，locons对总热导率的贡献超过10%，并且它们是a-SiO2在室温以上热导率增加的主要原因。这是一种无法用以前的方法解释的效应，因此为非晶/玻璃质材料中声子输运的性质提供了新的见解。
2015-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Relaxation and derelaxation of pure and hydrogenated amorphous silicon during thermal annealing experiments
用拉曼光谱和差示扫描量热法分析了纯非晶硅（a-Si）和氢化非晶硅（a-Si：H）材料在热退火实验中的结构弛豫。与a-Si不同，从a-Si：H中放出的热不能用Si-Si网络应变的弛豫来解释，但它揭示了键角应变的弛豫。由于退火后的弛豫状态是非常相似的纯和氢化材料，我们的研究结果提供了强有力的实验支持预测的a-Si和晶体硅之间的构型间隙。
2010-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Density of Nanometrically Thin Amorphous Films Varies by Thickness
自然界中的生物体可以改变无定形前体相的短程有序，从而控制所得的晶体结构。这一现象激发了对所选材料的非晶相内的短程有序的修改效果的研究。发现通过原子层沉积法沉积的氧化铝的非晶薄膜在结构上作为尺寸的函数而变化。较薄的薄膜，预测和原子模拟证实，表现出更多的4协调氧化铝网站。这些原子的改变被预期改变非晶薄膜的平均密度。密度确实随氧化铝层厚度而变化，并且测量的效果甚至比理论预测的更强。这种效应是根据沉积过程来解释的，其中每个新沉积的层都是记住其结构的新表面层，从而导致薄膜的密度显著降低。
2019-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Non-localized states and high hole mobility in amorphous germanium
共价非晶半导体，例如非晶硅（a-Si）和锗（a-Ge），通常被认为在价带的顶部和导带的底部具有局部电子态。导电性被认为是通过局域态的跳跃机制。这些材料的载流子迁移率通常很低，室温下约为10^-3 - 10^-2 cm ^2/（Vs）。在本研究中，我们提出了霍尔效应的特性，由自离子注入的Ge离子制备的a-Ge。通过该方法制备的a-Ge是高度均匀的，并且具有在结晶Ge的98.5%内的质量密度。对于非晶半导体，该材料表现出异常高的电导率和载流子迁移率（~100 cm^2/（Vs））。该材料的温度依赖性电阻率非常好地定义为两个独特的区域，非本征和本征导电性，如在晶体Ge中。这些结果是直接的证据，大量保存的能带结构和非定域态的价带在a-Ge，提出了由Tauc等人。从光学特性。这一发现不仅对理解共价无序半导体中的导电性具有重要意义，而且我们在非晶Ge中观察到的异常高的迁移率开辟了以前未考虑用于非晶半导体的器件应用。
2019-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous alloys surpass E/10 strength limit at extreme strain rates
理论预测的理想强度的材料范围从E/30到E/10（E是杨氏模量）。然而，尽管在过去的十年里人们对金属的理想强度有着强烈的兴趣，但金属在实验中可以达到的理想强度的值仍然是一个谜（1-5）。在这项研究中，我们证明了前所未有的强度的非晶Cu-Zr合金，超过了E/10的限制。对Cu 50 Zr 50合金进行了激光冲击实验，研究了其在1000应变率下的强度和失效机制。在应变速率大于10^7 s^-1时，该材料的层裂强度高达9.8 GPa，约为其P波模量（~ E/6）的1/13，创下了金属材料弹性限度的新纪录。电子显微镜和大规模的分子动力学模拟显示，空洞的成核和生长，而不是剪切带，构成了金属玻璃在极快的应变速率的主要失效机制。提出了一个新的孔隙形成模型，该模型受表面能控制，解释了材料强度的速率依赖性。这项研究的结果揭示了在苛刻的机械条件下，在未来的应用中使用纳米结构金属中的非晶相的新的可能方法。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
A Gaussian Approximation Potential for Amorphous Si:H
非晶硅（a-Si：H）的氢化对于降低缺陷密度、钝化中间带隙态和表面以及改善硅基电光器件中的光电导性至关重要。模拟这种材料的原子尺度结构对于理解这些过程至关重要，而这反过来又需要描述c-Si/a-Si：H异质结，这些异质结是现代太阳能电池的核心，具有世界纪录的效率。密度泛函理论（DFT）研究达到了所需的高精度，但由于其高计算成本，仅限于中等系统大小（100个原子左右）。特别是非晶材料的模拟已经受到这种高成本的阻碍，因为需要大的结构模型来捕获这种材料的特征的中程有序。经验势模型要快得多，但它们的精度不足以正确描述受挫折的局部结构。数据驱动的“机器学习”原子间势打破了这一僵局，并在描述各种元素相的非晶材料方面取得了巨大成功。在这里，我们将与氢的相互作用，从而显着提高了程度的现实主义与非晶硅可以建模的高斯近似势（GAP）的硅。我们表明，我们的Si：H GAP能够模拟氢化硅的精度非常接近DFT，但计算费用和运行时间减少了几个数量级的大型结构。我们证明了能力的Si：H GAP通过创建氢化液体和非晶硅模型，并显示其能量，力和应力与DFT结果非常一致，其结构被捕获的键和角度分布，与DFT和实验。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Recent Developments in Computer Modeling of Amorphous Materials
本文综述了近年来利用第一性原理电子结构/分子动力学技术研究非晶材料的一些进展。本文的主题是强调使用这种从头算方法的新方向。其中一些是相当新的，需要发展，但我们相信有希望解决新的和重要的玻璃和非晶材料的物理问题。首先，我们讨论第一性原理计算在广泛的轮廓和评论的各种近似在共同使用。然后，我们描述了形成非晶材料的计算机模型的方法。这是一个活跃的领域，除了明显的“熔体淬火”方法外，其他方法也显示出前景和实用性。在本文中，我们讨论了一种新的方法：“装饰和放松”，和一个新的实现反向蒙特卡罗方法。最后，我们讨论了电子性质的计算，特别是载流子输运和电子态的时间演化。
2003-12-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Boron-assisted synthesis of compositionally complex amorphous oxides via short-range-order-constrained generative design
Key Laboratory of Material Simulation Methods and Software of Ministry of Education, College of Physics, Jilin University（吉林大学物理学院教育部材料模拟方法与软件重点实验室）；Aiiso Yufeng Li Family Department of Chemical and Nano Engineering, University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校爱思唯尔俞峰李家族化学与纳米工程系）；College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University（北京大学化学与分子工程学院）；Institute of Molecular Engineering Plus, College of Chemistry, Fuzhou University（福州大学化学学院分子工程+研究院）；Institute of Modern Physics, Fudan University（复旦大学现代物质结构研究所）；Program in Materials Science and Engineering, University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校材料科学与工程项目）；Center for Renewable Energy and Storage Technologies, Physical Science and Engineering Division, King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学物理科学与工程学院可再生能源与储能技术中心）；Department of Computer Science and Engineering, University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校计算机科学与工程系）
提出一种硼辅助非晶化策略，通过短程有序约束的生成框架ApolloX设计成分复杂的多金属BOx非晶氧化物，实验验证了硼含量调控短程有序与非晶化的有效性。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport in a 2D amorphous material
本研究探究了二维非晶碳的热传输，发现其多层面外热导率极低而单层面内热导率异常高，并通过分子动力学模拟揭示了无序与维度的影响，为原子尺度热操控开辟了新途径。
2024-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical and electronic properties in amorphous BaSnO3 thin films
宽禁带钙钛矿型锡酸盐由于其无与伦比的室温电子迁移率而在新兴的全氧化物透明电子器件中受到关注。考虑到非晶材料在与非半导体平台集成方面的优势，本文报道了典型的锡酸盐--非晶锡酸钡（BaSnO 3）薄膜的光学和电学性质。随着退火温度的升高，非晶BaSnO 3薄膜中的缺陷能级得到抑制，但仍保持非晶状态。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Structure and mechanical properties of monolayer amorphous carbon and boron nitride
本研究通过机器学习势辅助的动力学蒙特卡洛模拟，提出用微晶面积分数Fx表征单层非晶碳与氮化硼的无序度，发现Fx决定其断裂前力学响应，微晶可通过影响裂纹扩展增韧材料，为二维材料增韧提供新思路。
2023-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Toward Realistic Amorphous Topological Insulators
到目前为止，材料的拓扑性质与其晶体结构的特征相关联，尽管平移对称性不是拓扑相的明确要求。最近对随机格点上跳跃模型的研究表明，无定形模型系统具有非平凡拓扑。使用{ \it ab initio}计算，我们表明，二维非晶材料也可以显示拓扑绝缘体属性。更具体地说，我们提出了一个现实的国家的最先进的研究非晶铋系统的电子和输运性质，表明这些材料是拓扑绝缘体。这些系统的特点是由拓扑指数$\mathbb{Z}_{2}=1$和散装边缘的对偶性，和他们的线性电导量子化，${\cal G}=2e^{2}/h$，费米能量的拓扑间隙内。我们的研究为非晶拓扑绝缘体材料的实验和理论研究开辟了道路。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
