Adsorption Sites of Individual Metal Atoms on Ultrathin MgO(100) Films
我们在Ag（100）上生长单层和双层MgO厚膜的过程中使用Ca掺杂，用扫描隧道显微镜来识别单个吸附原子的吸附位点。为此，我们结合原子分辨率图像的裸露的MgO层的吸附物的图像和在较大的尖端样品距离采取的替代钙原子。对于Ho原子，吸附位取决于MgO厚度。在单分子层上，它们根据O和桥位的丰度分别分布在O和桥位上，分别为1/3和2/3。在MgO双层上，Ho原子几乎完全占据O位点。吸附在镁上的第三种是由密度泛函理论预测，并可以通过原子操纵创建。Au原子吸附在桥网站的MgO厚度，而Co和Fe原子更喜欢的O网站，再次为两个厚度。
2017-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Formation of Oriented Bilayer Motif -- Vanadyl Phthalocyanine on Ag(100)
本文结合扫描隧道显微镜与密度泛函理论，研究了酞菁氧钒在Ag(100)表面的吸附自组装，发现随覆盖度增加依次形成单层混合构型四方晶格和由偶极相互作用稳定的O-up/O-down交替双层结构，并观察到组织手性畴区与长程有序。
2024-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wafer Scale Homogeneous Bilayer Graphene Films by Chemical Vapor Deposition
双层石墨烯中电场诱导的带隙开放的发现为制造半导体石墨烯打开了新的大门，而无需积极的尺寸缩放或使用昂贵的衬底。然而，迄今为止，双层石墨烯样品仅限于μ m尺寸尺度，并且晶片级双层石墨烯的合成面临巨大挑战。在这里，我们报告均匀的双层石墨烯薄膜超过至少2英寸× 2英寸的面积，通过化学气相沉积在铜箔上合成，随后转移到任意基板。通过拉曼光谱、原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）证实了石墨烯膜的双层性质。重要的是，空间分辨拉曼光谱证实双层覆盖率超过99%。通过对双栅极双层石墨烯晶体管的电输运测量进一步支持膜的均匀性，其中在98%的器件中观察到带隙开放。
2010-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption-controlled Growth of Homoepitaxial c-plane Sapphire Films
本研究提出并实现了c面蓝宝石薄膜的吸附控制同质外延生长方法，成功制备出原子级平滑、结晶性极佳且光学性能优异的高纯度薄膜。
2024-07-24 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of Cu(001) thin films: quantum size effect in surface energetics and surface chemical reactivities
采用第一性原理计算研究了Cu（001）自支撑薄膜的表面能、功函数、原子弛豫和铯吸附物吸附能的振荡量子尺寸效应.在体布里渊区稳态极值对应的特定$k$点处，量子阱态得到了显示和澄清，与实验观察符合得很好。计算出的表面能量和几何弛豫的量子振荡作为膜厚度的函数，其特征在于由长和短的长度尺度的叠加的振荡周期的薄膜的明显特点。此外，我们还研究了Cs在Cu（001）薄膜上的吸附随薄膜厚度的变化。我们的系统计算结果清楚地显示了吸附能学中的大振幅量子振荡，这可以用于定制纳米结构材料中的催化，化学反应和其他表面过程。
2007-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of bilayer graphene with intercalated adsorption atoms C, N and O
我们采用从头算密度泛函理论研究了碳、氮和氧嵌入双层石墨烯的电子和磁性结构。插层原子虽然最初位于双层间隔的中间位置，但最终将被吸附到一个石墨烯层。N和O原子都倾向于桥位（即在下部石墨烯层的碳-碳键合上方），而C原子倾向于中空位（即正好在下部石墨烯层的碳原子上方，同时在上部层的碳六边形的中心下方）。在磁性方面，C和N吸附原子都可以通过在费米能级附近引入扩展态或准局域态而产生巡游Stoner磁性。在N-嵌入体系中可以获得全自旋极化，磁矩主要集中在N原子上。在碳插层体系中，异质碳原子和双层石墨烯中的部分碳原子都被诱导自旋极化。N和O原子很容易从双层石墨烯的碳原子上得到电子，导致费米能级下移到价带，从而在双层石墨烯中产生金属行为。
2010-01-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Visualizing topological edge states of single and double bilayer Bi supported on multibilayer Bi(111) films
独立的单双层Bi（111）是一种边缘态沿其周边传播的二维拓扑绝缘体。在实验上给出了层间耦合的情况下，Bi（111）薄膜的拓扑性质以及支撑衬底对最顶层Bi双层的影响仍然存在争议。本文结合扫描隧道显微镜和第一性原理计算，系统地研究了NbSe 2衬底上生长的Bi（111）薄膜的电学性质。两种类型的非磁性边缘结构，即，传统的Z字形边缘和2 × 1重构边缘交替地共存于单个双层岛的边界处，其拓扑边缘状态表现出显著不同的能量和空间分布。无论Bi（111）薄膜的底层厚度如何，在单层和双层Bi岛的边缘处都持续可见突出的边缘状态。我们提供了一个解释所观察到的边缘状态，验证了与第一性原理计算的拓扑起源。本文澄清了长期以来关于Bi（111）薄膜拓扑结构的争论，并揭示了通过边缘修饰的拓扑边缘态的可调谐性。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled Growth of large area bilayer MoS$_2$ films on SiO$_2$ substrates by chemical vapour deposition technique
本研究针对大面积均匀双层TMD薄膜制备难题，通过调控CVD前驱体流动模式，在无衬底等离子体处理下制备出平方毫米级双层MoS₂薄膜，表征验证了其结构特性，制备的FET器件开关比达10⁶，为激子器件发展提供了材料基础。
2024-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of a Cationic Laser Dye onto Polymer/Surfactant Complex Film Fabricated by Layer-by-Layer Electrostatic Self-Assembly Technique
复杂有机分子膜的制备是现代纳米科学和纳米技术的重要研究方向之一。具有柔性的软质材料受到了广泛的关注，可以通过自下而上的方法从功能分子中获得，其中基于超分子化学的自组装和设计组装已经成为关键的过程和技术。在这篇简短的通讯中，我们报告了阳离子激光染料罗丹明6 G（简称R6 G）通过静电吸附技术成功地掺入到石英基底上的预组装的聚乙烯/表面活性剂复合物膜中。以聚丙烯胺盐酸盐（PAH）为聚阳离子，十二烷基硫酸钠（SDS）为阴离子表面活性剂。紫外-可见吸收光谱表征揭示了R6 G在其水溶液中仅形成H型聚集体，在PAH/SDS/R6 G复合LbL膜中同时形成H和J型聚集体，以及R6 G在复合膜上的吸附动力学。PAH/SDS/R6 G复合膜中两个聚集带的吸收强度之比仅与制备PAH/SDS复合膜所用SDS溶液的浓度范围无关。原子力显微镜（AFM）观察到R6 G在PAH/SDS/R6 G复合膜中形成了聚集体。
2011-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Properties of Bilayer and Trilayer Graphene on Metal Substrates
制备石墨烯的一种流行方法是通过化学气相沉积在过渡金属基底上生长它们。采用色散修正的密度泛函理论，首次系统地研究了金属基底上双层和三层石墨烯的界面性质.揭示了三种类型的界面结构。B（T）LG在Al、Ag、Cu、Au和Pt基底上的吸附是弱的物理吸附，但可以打开带隙。B（T）LG在Ti、Ni和Co衬底上的吸附是强化学吸附，TLG的两个非接触层打开了一个对堆叠不敏感的带隙。B（T）LG在Pd衬底上的吸附是一种较弱的化学吸附，未接触层有一个带隙开放。由于不可避免的石墨烯/金属接触，这一基础研究也有助于B（T）LG器件的研究。
2013-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced H$_2$ storage capacity of the bilayer hexagonal Boron Nitride(h-BN) incorporating Van der Waals interaction under applied external electric field
轻质2D材料由于其大的表面积正在研究其储氢应用。研究了氢在电场诱导h-BN双层膜上的吸附特性。根据我们的理论计算，双层的总存储容量为6.7重量%，Eads为0.308 eV/H $_2$。在没有外加电场的情况下，H-$_2$分子从h-BN双层体系中的脱附温度为243 K。在外加电场作用下，E $_{\rm ads}$在0.311-0.918 eV/H $_2$范围内，脱附温度为245-725 K。电荷转移分析表明，h-BN双层膜与H $_2$分子之间的电荷转移为0.001-0.008 |e|。吸附机理为弱范德华相互作用。我们的研究结果表明，外部电场提高了平均吸附能以及脱附温度，从而使h-BN双层储氢的一个有前途的候选人。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Layer-by-Layer assembling and characterizations of dye-polyions onto solid substrate by Electrostatic adsorption process
采用聚阳离子聚合物（PAH）与有机偶氮染料芝加哥天蓝6 B（CSB）静电交替吸附的方法，在固体基底上制备了CSB自组装膜。紫外-可见吸收光谱研究表明，成功地将CSB分子纳入LbL膜和随之而来的聚集体的形成。这一观点得到了FTIR光谱研究的支持。扫描电子显微镜照片证实了LbL薄膜中纳米晶聚集体的形成。在一个双层LbL膜中完成PAH和CSB分子之间的静电相互作用需要大约15分钟。
2011-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Metal adsorption and nucleation on free-standing graphene by low-energy electron point source microscopy (graphene intercalation)
金属与碳材料，特别是与石墨烯的相互作用对于各种技术应用是重要的。特别地，碱金属的插层被认为提供了用于调节石墨烯的电子性质以用于器件应用的手段。虽然可以很容易地研究这种嵌入事件的宏观效应，但在原子尺度上详细地并在明确定义的实验条件下跟踪相关过程构成了挑战。在这里，我们原位研究的吸附和成核的碱金属K，Cs和Li的独立石墨烯通过低能电子点源显微镜。我们发现，碱金属很容易插层之间的双层石墨烯。事实上，K和Cs的平衡分布有利于在双层之间比在单层石墨烯上高得多的颗粒密度。我们得到了这两个域之间的结合自由能的差异的定量值。我们的研究是完成了一个控制实验引入Pd作为代表的非碱金属。现在，我们在单层和双层石墨烯上观察到相等程度的团簇形成，但是没有插层。因此，我们的调查构成了第一次原位研究的金属原子吸附的不同特异性的独立石墨烯。
2023-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Preparation and characterization of an anionic dye-polycation molecular films by electrostatic Layer-by-Layer adsorption process
本文报道了一种低分子量阴离子染料苋菜红和聚阳离子聚烯丙胺盐酸盐（PAH）通过静电交替层层吸附（LBL）自组装膜的形成和表征。吸附过程中几乎没有物质损失。苋菜红溶液的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱表明，随着溶液中苋菜红浓度的增加，聚集态物种开始占主导地位的单体物种。在苋菜红-PAH混合溶液的吸收光谱中，在600 nm处观察到一个新的聚集带。在苋菜红-PAH混合物溶液荧光光谱中，由于苋菜红分子与PAH聚合物骨架结合紧密，形成聚集体，在较长波长区域出现了一个新的低强度宽谱带。不同层数LBL膜荧光光谱中650-750 nm范围内的宽带系统，随着层数的变化，其内部各波段的强度分布发生变化，在10层双层LBL膜中，710 nm的较长波段变得突出。二聚体或更高阶的N-聚体物种的LBL膜的存在下，证实了激发光谱研究。在单层LBL膜中，苋菜红与PAH分子的相互作用需要大约45分钟。
2008-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption properties and third sound propagation in superfluid $^4$He films on carbon nanotubes
研究了超流$^4$ He膜在碳纳米管上的吸附特性。吸附的一个主要因素是纳米管非常小的直径所产生的表面张力力。计算表明，即使当氦蒸汽增加到饱和压力时，表面张力也使管上的膜厚度保持很薄。由于圆柱形几何形状而减弱的范德华力也对此有贡献。这两种效应都起到降低沿着管的第三声传播的预测速度的作用。在直径约为1 nm的单壁纳米管上，似乎不可能出现超流性，因为即使在饱和时，膜厚度也小于3个原子层。然而，超流性在大直径纳米管束和多壁纳米管上是可能的。我们已经观察到第三个声音信号的平均直径为5纳米的纳米管束被喷涂到有机玻璃表面上，形成网络的管。
2008-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Defect-induced oxygen adsorption on graphene films
尽管石墨烯上的缺陷可以降低电子输运及其用作保护层的能力，但它们也可以有助于定制局部性质或激活特定吸附物的新位点。这里，使用低能Ar $^+$轰击在Ru（0001）上的石墨烯膜中形成碳空位缺陷，然后使材料在室温下与氧（O $_2$）反应。氦低能离子散射表明，没有氧附着到完整的石墨烯层。当存在孤立的单碳空位缺陷时，氧分子吸附在缺陷位点处，并在600 K下后退火后插入石墨烯覆盖层下方。当缺陷大到足以由裸露衬底的开放区域组成时，氧解离地化学吸附到Ru。这项工作表明，吸附取决于表面空位的大小，并且当将其用作保护层时，具有无缺陷的石墨烯是重要的。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci
The influence of oxygen and hydrogen adsorption on the magnetic structure of the ultrathin iron film on the Ir(001) surface
本文用从头算方法详细研究了Ir（001）表面吸附氧和氢的Fe单层膜的电子结构和磁序。结果进行了比较干净的Fe/Ir（001）系统，最近深入的研究表明，一个反铁磁秩序和复杂的磁性结构的强烈趋势。氧覆盖层的吸附显著增加了Fe层和Ir衬底之间的层间距离，而氢的影响要弱得多。我们发现，氧（和氢）的吸附导致的p（2 $\times $ 1）反铁磁顺序的Fe时刻，这也是支持的调查的基础上无序的本地矩状态。模拟的扫描隧道图像使用简单的Tersoff-Hamann模型暗示，建议的p（2 $\times $ 1）反铁磁秩序，甚至可以检测到非磁性提示。
2013-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Semi-adsorption-controlled growth window for half Heusler FeVSb epitaxial films
Heusler化合物（组成为$XYZ$或$X_2 YZ$）的电子、磁性、热电和拓扑性质对化学计量和缺陷高度敏感。在这里，我们建立了存在和实验地图的\textit{semi}吸附控制的半导体Heusler FeVSb薄膜的生长窗口，通过分子束外延（MBE）的边界。我们发现，由于高挥发性的Sb，Sb的化学计量是自我限制的生长温度和Sb通量的有限范围内，类似于III-V族半导体，如GaSb和GaAs的生长。通过X射线衍射（XRD）和反射高能电子衍射（RHEED），在该窗口内生长的膜在结构上几乎无法区分。最高的电子迁移率和最低的背景载流子密度获得朝向窗口的富Sb边界，这表明Sb空位可能是常见的缺陷。对于含有挥发性物质$Z=$ \{Sb，As，Bi\}的其它三元金属间化合物，预期类似的\textit{semi}吸附控制边界，例如，CoTiSb、LuPtSb、GdPtBi和NiMnSb。然而，在控制剩余的Fe/V（$X/Y$）过渡金属化学计量方面仍然存在突出的挑战。
2020-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Pyrolytic Graphite Sheet, a New Adsorption Substrate for Superfluid Thin Films
我们测量了未压缩的热解石墨片（uPGS）的表面形貌和气体吸附特性，该石墨片是T = 1 K以下4 He单分子膜交流和直流超流实验的候选基底。PGS是一种批量生产的薄石墨片，厚度在10至100 μm之间。我们采用了多种测量技术，如光学显微镜成像，SEM和STM，拉曼光谱和吸附等温线。PGS具有光滑和原子级平坦的外表面，具有高结晶度。虽然uPGS的比表面积（<0.1 m $^2$ /g）很小，但利用其光滑的外表面，发现最薄的10 μm厚uPGS适合于严格二维氦系的超流实验。
2018-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantum size effect on the dissociation of O2 molecules on ultrathin Pb(111) films
采用第一性原理计算方法，系统地研究了O $_2$分子在不同厚度Pb（111）薄膜上的解离过程.在揭示O $_2$分子吸附前体态的基础上，进一步探讨了Pb（111）表面上存在两个近简并吸附态，而Mg（0001）和Al（111）表面上完全不存在前体吸附态的原因.分析了其原因是表面电子结构的不同。对于O $_2$的解离，我们考虑了气体和分子吸附O $_2$分子的反应通道。我们发现O $_2$从分子吸附前体态解离的能垒总是小于O $_2$从气体解离的能垒。不同Pb（111）膜上的最有利解离过程相同，能垒受Pb（111）膜的量子尺寸效应的调制.
2010-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermographic measurements of spin-current-induced temperature modulation in metallic bilayers
自旋-热电流转换效应已在双层膜组成的顺磁金属（PM; Pt，W，或Ta）和铁磁金属（FM; CoFeB或坡莫合金）进行了研究。当向PM/FM双层膜施加充电电流时，由于PM中的自旋霍尔效应，在PM/FM界面上产生自旋电流。自旋电流被发现表现出冷却和加热功能取决于PM的自旋霍尔角的符号，其中自旋电流诱导的贡献估计通过减去FM单层膜中的异常Ettingshausen效应的贡献。我们还发现，自旋电流引起的温度调制的Pt/CoFeB膜的幅度大于，但相当于在Pt/坡莫合金膜，虽然自旋的依赖性的Peltier系数CoFeB预计将大于坡莫合金。我们讨论了观察到的行为的起源与模型计算的帮助下，PM/FM膜中的信号可能包含的贡献，不仅从电子驱动的自旋相关的珀尔帖效应，但也从磁振子驱动的自旋珀尔帖效应。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of ferromagnetic Gd$_5$Si$_4$-Fe$_3$O$_4$ bilayer thin film heterostructure
薄膜的磁性不同于相应的块体材料，并且由于其尺寸和维度的减小而显示出新颖的物理特性。不同材料的薄膜界面之间的交换偏置也会导致磁特性的深刻变化。本文采用高真空射频磁控溅射法在硅衬底上制备了不同厚度的Fe $_3$ O $_4$、Gd $_5$ Si $_4$和Fe $_3$ O $_4$ -Gd $_5$ Si $_4$双层薄膜。它们的磁化强度在室温下在3 T的磁场和50 K至400 K的温度之间进行了测量。Gd 5Si 4薄膜由于暴露于空气中而导致氧化。所有样品的沉积膜厚度均大于50 nm，表现出铁磁性。
2023-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First Principles Study of Bismuth Films at Transition Metal Grain Boundaries
最近的实验表明，Bi杂质偏析形成双层膜的Ni和Cu晶界，但不偏析的Fe。为了解释这些现象，我们用密度泛函理论研究了过渡金属（TM）$Σ$ 3（111）和$Σ$ 5（012）GB上Bi薄膜的总能量.我们的结果与观测到的稳定性一致。我们提出了一个模型来预测Bi双分子层的稳定性在镍GBs，这表明Bi双分子层是不稳定的（111）扭曲CSL GBs，但在大多数（100）扭曲CSL GBs是稳定的。我们研究了Bi和TMs之间的相互作用和成键特征，以解释基于轨道和磁性的局域化的TMs之间的差异。
2013-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupling of ferromagnetic and antiferromagnetic spin dynamics in Mn$_{2}$Au/NiFe thin-film bilayers
本研究通过宽带FMR和BLS光谱实验及模型计算，揭示了Mn2Au/Py双层薄膜中铁磁与反铁磁模式的强耦合（约1.6 T·nm），产生高达40 GHz的零场共振模式，并阐明了杂化模式对界面耦合及自旋波倏逝特性的依赖。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias and training effect in an amorphous zinc ferrite/ nanocrystalline gallium ferrite bilayer thin film
本文报道了非晶锌铁氧体和纳米晶镓铁氧体双层薄膜的交换偏置效应。使用脉冲激光在室温（Ts = RT）下将非晶铁酸锌层沉积在纳米晶镓铁氧体薄膜的顶部上。这种双层膜显示出很大的交换偏置效应（He ~ 418 Oe，2K）.交换偏置位移随温度的升高呈指数下降，当T > 30 K时消失.随着交换偏置移位，膜还显示出与零场冷却（ZFC）磁化相比在场冷却（FC）测量中增强的磁化。双层膜在2K时也表现出训练效应，符合自旋构型弛豫模型.观察到的交换偏置效应可以归因于钉扎在镓铁氧体界面处的自旋玻璃非晶锌铁氧体层的钉扎各向异性。
2019-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Two Distinct Phases of Bilayer Graphene Films on Ru(0001)
结合角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜，我们揭示了Ru（0001）上多层石墨烯的结构和电子性质。我们证明，大的乙烯曝光允许合成两个不同的阶段的双层石墨烯具有不同的性能。第一相相对于第一石墨烯层具有Bernal AB堆叠，显示弱的垂直相互作用和电子掺杂。长程有序的莫尔条纹调制晶体势，并诱导狄拉克锥和微型间隙的复制品。第二相相对于第一层具有AA堆垛序列，显示出弱的结构和电子调制以及p型掺杂。线性色散的狄拉克态揭示了这种新的第二层相的近独立特性。
2013-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase transformation and water adsorption behavior of ALD deposited and annealed Ru and RuO2 films
本研究通过ALD合成钌薄膜并高温退火实现Ru向RuO₂的逐步相变，结合多种表征技术揭示相变规律，同时分析退火条件对薄膜水吸附与解离的影响，为电化学析水相关表面化学研究提供基础。
2024-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-Field-Dependent Raman Scattering in Multiferroic Bilayer Films: Evidence for Stress-Mediated Magnetoelectric Coupling
首次报道了Pb（Zr，Ti）O_3-CoFe_2 O_4双层多铁体系的磁场相关拉曼散射研究。纳米双层膜的声子频率随着磁场的变化而发生明显的变化，而单层Pb（Zr，Ti）O3膜则没有这种变化。CoFe 2 O 4层的磁致伸缩产生机械传递到Pb（Zr，Ti）O3层的应力，导致模式变化。观察到的磁场诱导软化的软模式的Pb（Zr，Ti）O3层承担着一个惊人的相似的直接磁电输出的双层，提供证据的应力介导的磁电耦合机制的多铁性双层。
2009-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependence of Spin Pumping in Ni81Fe19/NbN Bilayer Thin Films
该研究系统研究了Ni81Fe19/NbN双层薄膜中自旋泵浦的温度依赖性，发现自旋霍尔角随温度升高而增大，且在超导转变温度以下逆自旋霍尔效应电压显著降低，同时铁磁共振线宽增加。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption, self-assembly and self-metalation of tetra-cyanophenyl porphyrins on semiconducting CoO(100) films
采用低温扫描隧道显微镜和光谱（STM/STS）结合密度泛函理论（DFT）研究了超高真空下游离碱5，10，15，20-四（对氰基苯基）卟啉（2 H-TCNPP）在Au（111）表面岩盐（rs）CoO（100）薄膜上的吸附性质.在Au（111）上制备了在合适厚度范围内具有优异质量的rs-CoO（100）膜。特别是，我们发现，只有1纳米厚的薄膜显示半导体的能隙$E_\mathrm{g}=(2.5\pm 0.2)\,\textrm{eV}$。2 H-TCNPP在300 K下沉积后，在80 K下稳定地在水溶液中进行长程有序的超结构自组装。用密度泛函理论分析了分子在自组装体表面和内部的吸附几何。我们发现，自组装稳定的氢桥键通过功能氰基。我们的STS数据显示的CoO的基本间隙内的分子状态。通过与计算的DOS的比较，我们确定的前线轨道的能量位置，并发现，前三个LUMO态2 H-TCNPP位于带隙内，而HOMO是移动1 eV以下的CoO导带边。退火到420 K时，分子在STM图像中改变了它们的外观，并形成了位于分子中心的新的突出电子态。我们解释这种变化的配置作为Co-TCNPP创建的氧化物表面上的自金属化。
2022-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectrics Manipulate Magnetic Bloch Skyrmions in a Composite Bilayer
理论研究表明，复合双层（即，手性磁性/铁电双层）提供了电诱导磁性Skyrmions的可能性[Phys. Rev. \textbf{94}，014311（2016）]。在这篇文章中，我们提出了一个微磁模型，物理操纵的手征磁性薄膜与极化的铁电驱动系统通过逆磁电效应必不可少的磁性布洛赫Skyrmions传播。不同的传播速度、薄膜尺寸和磁电耦合强度所引起的效应强烈地影响着磁Skyrmions的质量和数量。
2016-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption-controlled growth of La-doped BaSnO3 by molecular-beam epitaxy
外延La掺杂BaSnO 3薄膜生长在吸附控制制度的分子束外延，其中过量的挥发性SnOx从膜表面解吸。在（001）DyScO 3衬底上生长的薄膜在室温下的迁移率为183 cm^2 V^-1 s^-1，在10 K下的迁移率为400 cm^2 V^-1 s^-1，尽管存在高浓度（1.2x10^11 cm^-2）的穿透位错。与其他报道相比，我们观察到一个低得多的浓度（BaO）2 Ruddlesden Popper晶体剪切断层。这表明，除了螺纹位错，其他缺陷可能（BaO）2晶体剪切缺陷或点缺陷显着降低电子迁移率。
2017-11-01 cond-mat.mtrl-sci
The emergence of local wrinkling or global buckling in thin freestanding bilayer films
在可变形衬底上周期性地形成刚性覆盖层提供了一种用于为各种新颖应用模板化表面形貌的有用方法。许多实验已经研究了在相对软的预应变弹性基底上压缩刚性膜期间的褶皱形成，并且大多数实验都集中在基底厚度相对于膜厚度可以被认为是半无限的制度上。随着基底的相对厚度减小，膜的弯曲刚度占主导地位，导致双层过渡到局部屈曲或全局屈曲不稳定。在这项工作中，光学显微镜被用来研究的关键参数，确定出现的局部屈曲或全球屈曲的独立双层膜组成的薄的刚性聚合物盖层上的预应变的弹性体基板。控制膜和基底的厚度比以及预应变，并用于创建屈曲相图，其描述了随着基底的厚度比减小系统的行为。一个简单的力平衡模型的开发，以了解厚度和应变的依赖性的扭曲和屈曲模式，获得良好的定量协议与实验仅使用独立测量的材料参数。
2020-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electronic transport properties and quantum localization effects monitored by selective functionalization in Bernal bilayer graphene
监测2D材料的电子特性是为电子设备和传感器等应用开辟道路的重要一步。从这个角度来看，Bernal双层石墨烯（BLG）是一种相当简单的系统，其通过选择性功能化（原子或分子的吸附）提供了调节电子间隙和载流子迁移率的巨大可能性。在这里，我们提出了一个详细的数值研究BLG电子性质时，两种类型的吸附网站同时存在。我们专注于现实的情况下，可以实现实验吸附质浓度c从0.25%到5%的变化。对于一个给定的c值，当电子掺杂低于c，我们表明，量子效应，这是在通常的半经典计算中被忽略，强烈影响的电子结构和输运性质。确实发现了广泛的行为，如间隙开放，金属行为或异常导电性，这取决于吸附物的位置，c值，掺杂，并最终能产生一个midgap带的midgap状态之间的耦合。这些行为可以通过基于BLG格是二分格的简单论证来理解。我们还分析了在低温下的电导率，其中多次散射效应不能忽略。此外，当费米能位于带隙中间态时，载流子的平均速度抵消，但由于速度的量子涨落，导电仍然是可能的。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Built-in electric field induces polarization rotation in bilayer BiFeO3/(Ba,Sr)TiO3 thin films
用X射线衍射和拉曼光谱研究了在MgO（001）单晶衬底上生长的BiFeO3/Sr1-xTiO3（BFO/BST）异质结（x = 0.2，0.6和0.8）的晶体结构，以确定BST缓冲层中失配应变和自发极化对BFO层的影响。的BFO层的晶格参数被证明是随着Ba离子浓度的增加而降低，尽管增加的平面晶格参数的BST层的四元晶胞。BFO层的晶体结构的菱面体角表现出向理想的立方钙钛矿结构的增加，与内建电场的出现，诱导的自发极化在缓冲层。这一结果提供了一个显着的工具，在BFO层和其他铁电薄膜的极化控制一般，通过改变内置的电场从铁电缓冲层，而不改变单晶衬底。
2019-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Structural and Electronic Properties of Pristine and Doped Polythiophene: Periodic Versus Molecular Calculations
基于密度泛函理论计算，研究了聚噻吩的周期结构和低聚结构的电子性质。特别是，锂或Cl吸附到单层和锂或Cl-嵌入到散装或双层聚噻吩的影响，使用周期性计算解决。锂或氯吸附块或双层聚噻吩的结合能显着大于单层。结合能作为吸附剂的函数的趋势对于周期和分子的情况保持相同。分析了带隙或HOMO-LUMO带隙和电荷转移。此外，对于本体或双层，已经考虑了不同种类的堆叠。据发现，与将第二层翻转180 $^\circ$相比，平行体或双层结构在能量上是有利的。对于周期性和低聚物形式都考虑了这一点。此外，对于Li吸附，极化子比双极化子更稳定，而对于Cl吸附，情况相反。本研究的详细分析将有助于理解的结构特性和电子态的调谐，这是一个重要的步骤，构建聚噻吩基电子器件。
2015-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced anisotropy and study of magnetization reversal in Co/C60 bilayer thin film
有机半导体[OSC]/铁磁[FM]材料之间的界面由于轨道杂化而表现出铁磁性。从FM到OSC层可能发生电荷/自旋转移，导致形成“自旋界面”，即呈现有限磁矩的界面。本工作通过对Co/C双层薄膜的磁性研究，探讨了Co与C $_{60}$层之间的界面。极化中子反射率（PNR）测量表明，自旋界面的厚度和磁矩分别为$\sim$ 2 $\pm$ 0.18 nm和0.8 $\pm$ 0.2 $μ_B$ /笼.比较了Co/C $_{60}$双层膜和单层Co薄膜的磁化反转，发现自旋界面改变了畴结构.此外，双层系统的各向异性显示出显着的增强（$\sim$两次）相比，其单层对应物，这可能是由于在Co/C $_{60}$界面的轨道杂化所产生的额外的界面各向异性。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced atomic adsorption: a mechanism for nanofilm formation
我们演示和解释的技术，激光诱导形成的金属薄膜，使用碱金属原子的窗口上的稠密蒸汽细胞。我们发现，这一有趣的光刺激过程起源于Cs原子的吸附通过衬底电子的Cs $^+$离子的中和。的Cs $^+$离子产生通过双光子吸收激发Cs原子非常接近的表面，这使得激光的空间强度分布的膜厚度的转移。需要表面功函数的初始减小以保证Cs $^+$中和，并导致蒸气密度的阈值。这种薄膜生长机制的理解可能会促进激光控制光刻新技术的发展，从热蒸汽开始。
2013-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Spin glass transition in a thin-film NiO/Permalloy bilayer
实验研究了薄膜NiO/坡莫合金双层膜的磁化时效。在交换偏置阻断温度以下，老化特性几乎不受温度的影响，而在交换偏置阻断温度以上，老化特性随温度的升高而迅速变化，在此温度范围内，老化特性对磁历史的依赖性发生了质的变化。所观察到的行为是一致的自旋玻璃在交换偏置阻断温度的转变，具有显着的影响，在反铁磁/铁磁双层膜的磁性和磁电现象。
2017-11-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structure and morphology of epitaxially grown Fe3O4/NiO bilayers on MgO(001)
该研究利用反应分子束外延制备MgO(001)上的Fe3O4/NiO双层膜，结合XPS、LEED和XRD揭示厚度依赖的弛豫、界面粗糙度及间距特征。
2015-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Numerical simulation of magnetization process in antiferromagnetic ferromagnetic bilayer with compensated interface
利用海森堡哈密顿量的自洽平均场近似，研究了反铁磁双层膜的性质。在具有补偿界面的双层膜中发现了垂直交换耦合。对于均匀的反铁磁薄膜，由于在一定的外磁场临界值下，反铁磁薄膜内部产生横向不稳定性，因此计算出对称的磁滞回线。另一方面，对于由多个与易磁化各向异性轴方向垂直的畴组成的非均匀反铁磁薄膜，在有限交换偏置场作用下，得到了位移磁滞回线.
2005-08-02 cond-mat.mtrl-sci
MOF-Based Polymeric Nanocomposite Films as Potential Materials for Drug Delivery Devices in Ocular Therapeutics
以Zr基UiO-67为金属有机骨架（MOF），聚氨酯（PU）为聚合物基体，成功制备了新型MOF基聚合物纳米复合薄膜。同步加速器X射线粉末衍射（SXRPD）分析证实了UiO-67嵌入的纳米晶体的稳定性提高，并且扫描电子显微镜图像证实了它们在50 μ m厚的膜内的均匀分布（平均晶体尺寸~100-200 nm）。在低温下，N2完全抑制了嵌入式MOFs的内部多孔结构的可访问性。然而，在25°C下的乙烯吸附测量证实，至少45%的MOF晶体完全可用于非极性分子的气相吸附。尽管这种部分堵塞限制了包埋的MOF对眼部药物（例如，溴莫尼定酒石酸盐）相比于纯的M0 F，在掺入U10 -67纳米晶体后，观察到PU基质的吸附容量几乎提高了60倍。UiO-67@PU纳米复合材料表现出溴莫尼定的延长释放（长达14天被定量）。最后，SXRPD，热重分析（TGA）和FTIR分析的组合使用证实了药物在纳米复合材料膜中的存在，MOF框架和药物在加载时的稳定性，以及一旦吸附，溴莫尼定在无定形相中的存在。这些结果打开了这些聚合物纳米复合材料膜在光学治疗中用于药物递送的应用的大门，无论是作为接触镜的组分，还是作为泪管塞的组合物（例如，泪点塞）或在子榫插入物中。
2021-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain Engineering of Selective Chemical Adsorption on Monolayer MoS_2
纳米材料由于其大的表面积与体积比，容易受到化学吸附的影响。这使得能够灵敏地检测所吸附的化学物质，这进而可以调节主体材料的性质。近年来研究发现，单层和多层二硫化钼（MoS_2）薄膜对几种重要的环境分子具有超灵敏度。在这里，我们报告了从头计算的新发现，揭示了显着增强的吸附NO和NH3上应变monolyaer二硫化钼的吸附物和二硫化钼层的性质具有显着的影响。吸附态NO的磁矩可在0 ~ 1 μ B之间变化，应变还引起半金属与金属之间的电子相变。NH3的吸附大大削弱了MoS 2层，这解释了实验测得的强度和断裂应变的MoS 2膜从以前的理论预测之间的巨大差异。另一方面，NO2、CO和CO2的吸附对MoS 2层中的应变条件不敏感。这种对比行为允许在MoS 2上进行选择性化学吸附的敏感应变工程，并有效调节机械、电子和磁性。这些结果提出了新的设计策略，用于构建基于MoS 2的纳米级灵敏度传感器和机电器件。
2013-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structures of FeSe monolayer and bilayer thin films on SrTiO$_3$ (001): a first-principles study
采用第一性原理电子结构计算方法，研究了以SrO和TiO $_2$为终端的SrTiO $_3$（001）上FeSe单层和双层薄膜的电子结构.我们发现，无论是单层和双层的FeSe在任何终端表现出类似于一个轻微的杂质半导体和共线反铁磁秩序的Fe离子。在FeSe层和衬底之间没有实质的电荷转移。FeSe通过偶极-偶极相互作用粘附到SrTiO $_3$表面。费米面主要是Fe-3d轨道的贡献。主要由TiO $_2$层中的O-$2p$轨道贡献的价带位于稍低于费米能级的位置，其可以在少量掺杂空穴时变成导电的.
2012-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Support-mediated activation and deactivation of Pt thin films
用从头算方法研究了α-Al 2 O3负载Pt膜界面上的电荷分布，并考虑了该界面对CO吸附的影响。我们表明，静电电荷转移和共价键合的组合控制的界面相互作用，这些相互作用在金属的反应性中起着重要的作用。通过改变界面和在纳米级范围内改变Pt膜厚度，可以显著增强或减弱CO吸附。这些观察结果可用于调整Pt颗粒的反应性。
2004-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.comp-ph
Room temperature exchange bias in BiFeO3 / Co-Fe bilayers
采用反应磁控共溅射法在SrTiO $_3$（100）衬底上制备了高度外延的BiFeO $_3$薄膜。对BiFeO $_3$ /Co-Fe双层膜进行了详细的MOKE测量，以研究作为膜厚度和Co-Fe化学计量比的函数的交换偏置。我们发现，最大的交换偏置H $_{\mathrm{eb}}$ =92 Oe和H $_{\mathrm{c}}$ =89 Oe的矫顽场为12.5 nm厚的BiFeO $_3$膜与2 nm厚的Co层。单向各向异性在面内旋转MOKE测量中清晰可见。AMR测量揭示了一个强烈的增加，随着温度的降低，但没有显着的变化，在交换偏置场的双折射率。
2015-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Quantum size effects, multiple Dirac cones and edge states in ultrathin Bi(110) films
铋中存在固有的强自旋轨道耦合，其独特的层依赖能带拓扑结构和高载流子迁移率使其成为基础研究和应用的有趣系统。理论上，Bi（110）薄膜中存在强的量子尺寸效应，奇数层薄膜中的狄拉克费米子态可能来自于偶数层薄膜中的悬挂$p_z$轨道和量子自旋霍尔态。然而，这些说法缺乏实验验证。本文利用角分辨光电子能谱（ARPES）研究了在高$T_c$超导体Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$（Bi 2212）上生长的Bi（110）薄膜的电子结构。我们观察到电子结构随薄膜厚度的振荡行为，并确定了奇双层膜中的Dirac态，与理论预测一致。在均匀双层膜中，我们发现了另一个狄拉克态，它被预测在QSH效应中起着至关重要的作用。在低厚度极限，我们观察到几个极端的一维状态，可能起源于边缘态的Bi（110）岛。我们的结果提供了一个急需的实验洞察Bi（110）薄膜的电子和结构特性。
2021-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic relaxation in bilayers of yttrium iron garnet/platinum due to the dynamic coupling at the interface
我们发现，在铁磁（FM）/正常金属（NM）双层膜的动态耦合在界面处转移一个额外的磁弛豫的重阻尼运动的传导电子自旋在NM层的FM自旋。而FM弛豫率由于两个磁振子散射和自旋泵随FM膜厚度的增加而迅速下降，由于动态耦合的阻尼不依赖于FM膜厚度。所提出的机制解释了非常大的加宽的铁磁共振线在厚膜的钇铁石榴石后，沉积的Pt层。
2012-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Quantum size effect in Pb(100) films: the role of symmetry and implication for film growth
通过密度泛函理论计算，我们发现Pb（100）薄膜在能量、弛豫和功函数方面表现出双层周期性的量子尺寸效应，这是由于奇数层和偶数层薄膜的堆叠几何形状具有不同的对称性.双层周期性的膜能量被认为是生存在半导体衬底上，这应该允许生长的“神奇”厚均匀层Pb（100）膜。此外，还发现简单金属薄膜中的量子阱态可以分为$σ$键态和$π$键态，这两种态是相互独立的.
2005-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Critical adsorption and critical Casimir forces in the canonical ensemble
在正则系综中研究了两个平面壁之间的液膜的临界性质，在正则系综中，粒子的总数而不是它们的化学势保持恒定。在平均场论（MFT）的基础上，金兹伯格-朗道自由能泛函，以及通过蒙特卡罗模拟的3D伊辛模型与固定的总磁化的这种约束的效果进行了分析。在MFT和有限的吸附强度在墙壁上，在正则系综的膜的热力学性质可以精确地映射到一个巨正则系综，其中相应的化学势发挥的作用与约束的拉格朗日乘子。然而，由于一个不可积的发散的平均场序参量配置文件附近的墙壁，无限强吸附的限制原来是不好定义的MFT内，因为它必然会违反的约束。临界Casimir力（CCF）作用在两个平面壁的膜通常被发现表现出不同的正则和巨正则系综。例如，在两个壁处存在相等的优先吸附的情况下，发现正则CCF与其巨正则对应物相比具有相反的符号和作为膜厚度的函数的较慢的衰减行为。我们推导出正则系综中的应力张量，发现它与巨正则系综中的应力张量具有相同的表达式，但化学势起着与约束相关的拉格朗日乘子的作用。在MFT中，通过显示对于膜的热力学控制参数的规定值，即，密度或化学势，膜压力在两个系综中是相同的，而相应的体压则不同。
2016-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion-assisted molecular beam epitaxy of CuCrO$_2$ thin films
使用分子束外延（MBE）来生长多元素氧化物（MEO）通常是具有挑战性的，部分是由于化学计量控制的困难。有时，如果其中一种元素在生长温度下是挥发性的，则可以使用吸附控制的生长模式来大大简化化学计量控制。否则，化学计量控制仍然是实现高质量MEO膜生长的主要障碍之一。在这里，我们报告了另一种自限生长模式，称为扩散辅助外延，其中多余的物种扩散到衬底中，并导致所需的化学计量，以类似于传统的吸附控制外延的方式。具体来说，我们证明，使用扩散辅助外延，高品质的外延CuCrO $_2$薄膜可以生长在一个宽的生长窗口，而无需精确的流量控制使用分子束外延。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Bilayer Vanadium Dioxide Thin Film with Elevated Transition Temperatures and High Resistance Switching
本研究通过两步大气氧化法制备双层VO$_{2-x}$/VO$_2$薄膜，实现约97°C的高相变温度和约3.6个数量级的电阻开关比，为VO$_2$器件制备和相变研究提供新途径。
2023-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface Reactivity Enhancement by O2 Dissociation on a Single-layer MgO Film Deposited on Metal Substrate
由于它们在表面催化反应中的重要应用，提高绝缘表面上的反应性至关重要。本文采用第一性原理计算研究了O2在金属衬底上沉积的单层MgO（100）薄膜上的吸附。吸附构型，反应途径，分子动力学模拟，和电子性质的报告。我们发现，O2可以完全解离在表面上，这是形成鲜明对比的MgO（100）膜厚超过一个单层。解离的O2倾向于渗透到界面区域，表现得像开关一样触发随后的化学反应。例如，水和界面氧之间的相互作用导致羟基自由基的形成。该研究为实现所需的表面催化反应，特别是涉及氧气的表面催化反应铺平了道路。
2016-08-15 cond-mat.mtrl-sci
High-performance bilayer metal-oxide thin film transistors using ultra-thin solution-processed ZrOx dielectric
本文报道了一种采用超薄ZrOx介质的高性能In 2 O3/InZnO双层金属氧化物（BMO）薄膜晶体管（TFT）。In 2 O3的薄层提供更高的载流子浓度，从而使电荷积累最大化并产生高载流子迁移率。厚的InZnO层控制电荷电导，导致低的关态电流和合适的阈值电压。因此，BMO TFT显示出比单层InZnO TFT（7.6 cm 2/V s）更高的场效应迁移率（37.9 cm 2/V s）。更重要的是，开/关电流比为109，亚阈值摆幅电压为120 mV/decade，以及阈值电压漂移（小于0.4 V）下的偏置应力为2.5小时，同时获得。这些有前途的性能是在3 V的低工作电压下获得的。这项工作表明，BMO TFT作为开关晶体管和小功率器件具有很大的潜在应用。
2014-05-24 cond-mat.mtrl-sci
