Voltage-Gated Modulation of Domain Wall Velocity in an Ultrathin Metallic Ferromagnet
利用扫描磁光克尔效应成像技术研究了栅压、温度和磁场对Pt/Co/GdOx垂直磁各向异性薄膜畴壁蠕变动力学的影响。DW蠕变速度可以通过施加到Co/GdOx界面的电场经由用栅极电压线性调制活化能势垒来控制。在低速下，DW速度可以通过栅极电压显著改变，但是随着DW速度增加，该效果减小，这限制了DW快速运动的电场控制。
2012-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Natural layered phlogopite dielectric for ultrathin two-dimensional optoelectronics
本文提出将天然金云母剥离为超薄高κ介电层，并验证其可显著提升MoS₂晶体管、光电探测器及NMOS反相器性能。
2025-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrathin BaTiO3 templates for multiferroic nanostructures
研究了高质量BaTiO_3薄膜的结构、电学和介电性能。薄膜，这是通过臭氧辅助的分子束外延生长在Nb掺杂的SrTiO 3（001）衬底上，并具有薄的8个晶胞（3.2 nm）的厚度，是未重构的和原子级光滑的大结晶平台。应变驱动的过渡到3D岛的形成，观察膜的13个单元电池的厚度（5.2 nm）。高结构质量的表面，与介电性能类似的散装钛酸钡和主要是TiO 2表面终止，使这些薄膜的合适的模板，用于合成高品质的金属氧化物多铁性异质结构的基础研究和开发的磁电效应，如最近提出的界面效应在Fe/BaTiO 3异质结构的基础上Fe-Ti界面键。
2011-07-05 cond-mat.mtrl-sci
On the persistence of polar domains in ultrathin ferroelectric capacitors
超薄膜中铁电有序的不稳定性是与实现具有增强功能的许多电子器件（例如铁电和多铁性隧道结或铁电场效应晶体管）相关的最重要的基本问题之一。在本文中，我们研究了典型的铁电异质结构的极化状态：外延单晶BaTiO $_3$薄膜夹在最常用的钙钛矿电极之间，SrRuO $_3$，最常用的钙钛矿衬底，SrTiO $_3$。我们使用的piezoresponse力显微镜，介电测量和结构表征的组合，提供确凿的证据，为铁电性质的弛豫极化状态的BaTiO $_3$电容器。我们发现，即使SrRuO $_3$电极的高屏蔽效率仍然不足以在室温下稳定SrRuO $_3$ /BaTiO $_3$ /SrRuO $_3$异质结构中的极化。我们确定的畴壁运动在确定的宏观电性能的电容器的关键作用，并讨论了他们的介电响应在最近的兴趣在负电容行为的光。
2017-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Probing the temperature dependence of dielectric function of ternary transition metal dichalcogenides: towards thermo-driven ultrathin photonic components
Yerevan State University（埃里温国立大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究探索三元过渡金属二硫属化物介电函数温度依赖性，通过对MoSSe和WSSe在特定光谱区域与温度窗口研究，揭示介电响应规律，利用其光学色散设计近红外光子透镜，为热驱动光电器件创建提供关键见解。
2026-07-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Colossal Spin Hall Effect in Ultrathin Metallic Films
我们预测自旋霍尔角高达80%的替代铋杂质的贵金属薄膜。巨大的自旋霍尔效应是由自旋霍尔电导率在减少样品尺寸的增强和共振杂质散射的电荷电导率的强烈降低引起的。这些发现可以被利用来通过应变工程来创建具有高效率的电荷到自旋电流转换的材料。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Properties of Bismuth Nanostructures Towards the Ultrathin Film Regime
大块铋呈现出优异的光学性质，如巨大的红外折射率（n接近10）和负的紫外可见光介电常数诱导的巨大的带间电子跃迁。虽然这种性质在纳米光子学中的应用非常有吸引力，但铋纳米结构的介电功能却很少被研究。本文用椭圆偏振光谱法测量了脉冲激光沉积铋薄膜的远红外-紫外介电函数，薄膜的标称厚度tBi从10 nm到几十nm不等。对于tBi大于15 nm，薄膜显示出连续的结构和它们的介电函数是可比的散装铋。对于tBi低于15 nm，膜结构是不连续的，并且介电函数与体铋的介电函数显著不同。从FDTD模拟中提出，这种显着的差异主要来自有效介质的影响引起的不连续的薄膜结构，量子电子限制不起主导作用。这表明，对于高性能纳米光子器件而言，铋和连续铋膜应该呈现与块体铋相同的突出光学性质。
2019-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrathin Metallic Coatings Can Induce Quantum Levitation between Nanosurfaces
在液体（溴苯或甲苯）中，两个二氧化硅表面之间存在吸引Casimir-Lifshitz力。我们证明，添加一个纳米（5- 50纳米）的金属纳米涂层的表面之一的结果在排斥Casimir Lifshitz力以上的临界分离。这种量子悬浮的开始是随着膜厚度的减小而减小的分离。值得注意的是，迟滞效应可以将吸引力转化为排斥力。从这一点上，我们解释了一个纳米金属涂层如何防止纳米机电系统碰撞在一起。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Strain induced metal-insulator transition in ultrathin films of SrRuO$_3$
薄膜极限已被证明是一个不寻常的低维物理丰富的游乐场。以SrRuO $_3$为例，它在体极限下是铁磁性和金属性的，人们发现，当生长在SrTiO $_3$上时，它在三个单层极限下变成反铁磁性和绝缘的。绝缘状态的起源追溯到强烈的轨道相关的交换分裂。然后发现SrTiO $_3$衬底的1%的适度压缩应变驱动系统进入高度受限的二维100%自旋极化金属态。这种由适度应变驱动的金属-绝缘体转变在两态器件应用中可能很有用。
2014-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling interferometry and measurement of thickness of ultrathin metallic Pb(111) films
本文用低温扫描隧道显微镜和低温扫描隧道光谱研究了生长在Si（111）7 × 7单晶上的9 ~ 50单层厚铅膜的微分隧道电导谱。隧道电导率的局部最大值的存在对于这样的系统是典型的。微分电导率的最大值的能量由金属层中的电子的量子限制态的光谱确定，并且因此由该层的局部厚度确定。它已被证明，衬底的微观结构的功能，如单原子高度，结构缺陷，和其他材料的夹杂物覆盖的铅层的步骤，可以通过偏压调制扫描隧道光谱可视化。
2019-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Properties of Pb(Zr,Ti)O$_3$ ultrathin films under stress-free and open-circuit electrical boundary conditions
采用第一性原理方法模拟了（001）PbO封端的Pb（Zr $_{1-x}$ Ti $_{x}$）O $_3$薄膜在无应力和开路边界条件下的性质.它们的低温自发极化从未消失到最小厚度，并且<010><110>当在x=0.50附近改变Ti成分时，在面内和方向之间连续旋转。这种旋转显著地增强了压电性和介电性。此外，当从块体到薄膜时，一些相变的顺序改变。
2004-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic properties of V$_2$O$_5$ and MoO$_3$ bulk and ultrathin layers
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）计算和范德华色散修正，研究了V $_2$ O $_5$和MoO $_3$层状氧化物的体相、单层膜和多层膜的结构和电子性质.特定的DFT+U泛函已被测试，以正确地再现几何形状，带隙，静态介电常数，和两种材料的形成的结晶。单层和多层分别沿着<001><010>V2 O 5和MoO 3的和稳定的晶体学取向解理。两种材料都需要至少三层，以恢复块状性质。自旋-轨道效应已被纳入我们的预测，但它们显示边际效应。
2018-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Reversible Tuning of Superconductivity in Ion-Gated NbN Ultrathin Films by Self-Encapsulation with a High-$κ$ Dielectric Layer
离子门控是用于经由电场诱导的电荷掺杂来调整材料的物理性质的强大技术，但是倾向于在门控材料中引入超出纯静电的非本征无序和不期望的电化学改性。相反，可逆的、易失性的和静电调制在通过离子门控可获得的静电感应电荷密度实现的新型器件概念的可靠设计和操作中是关键的。在这里，我们展示了一个简单而有效的方法，实现可逆的和挥发性的表面敏感的氮化铌薄膜通过控制其表面的氧化门控。所得的氧化铌封装层表现出与未封装的离子晶体管的电容相当的电容，承受超过栅极电解质的电化学稳定窗口的栅极电压，并且使得封装膜的正常状态电阻率和超导转变温度两者的完全可逆的可调谐性成为可能。我们的方法应该是可转移到其他材料和设备的几何形状，更标准的封装技术是不容易适用。
2022-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ferromagnetic-like closure domains in ferroelectric ultrathin films
本文从第一性原理出发，模拟了短路条件下两金属SrRuO $_3$电极间的BaTiO $_3$单胞电容器中铁电畴的能量、结构和电子性质。畴稳定下来，两个单位电池，采用封闭的域的形式，常见的铁磁体，但最近才在铁电薄膜的实验检测。通过电极的第一SrO层中的原子的面内弛豫，畴被闭合，其表现得比在金属SrRuO $_3$中更像在高度可极化SrTiO $_3$中的SrO。即使很小，这些横向位移是必不可少的稳定域，并可能提供一些线索，以解释为什么有些系统打破域，而其他人仍然在一个单域配置。静电势的分析揭示了铁电电极界面处的带电缺陷的钉扎的优先点，可能在膜疲劳中起主要作用。
2007-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magnetic moment and conductive behavior in NiFe2O4 spinel ultrathin films
块状NiFe 2 O 4是一种绝缘亚铁磁体。在这里，我们报告的尖晶石NiFe 2 O 4薄膜上SrTiO 3单晶的外延生长。我们将表明，在适当的生长条件下，外延稳定导致形成的尖晶石相的磁性和电学性质，从根本上不同的散装材料：增强的磁矩（Ms）-约250%以上-和金属字符。的厚度依赖性的MS的系统研究允许得出结论，其增强的值是由于一个异常分布的Fe和Ni阳离子之间的尖晶石结构的A和B网站导致从非平衡生长条件和界面效应。尖晶石，更一般地说，氧化物为基础的异质结构的这些发现的相关性进行了讨论。我们认为，这种新材料可能是一种替代铁磁金属电极在磁性隧道结。
2005-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Role of symmetry mismatch, charge transfer and low dimensionality in the magnetic order of CaMnO$_3$/SrTiO$_3$ ultrathin heterostructures
采用从头算方法研究了电荷转移和对称性失配对SrTiO $_3$（001）衬底上外延生长的CaMnO $_3$薄膜的磁性和电子性质的影响。我们发现，这些自由度的相互作用，连同低维和衬底施加的应变，改变了体积占有的Mn的e_ $g$轨道，这决定了磁配置的cNOCMO薄膜。从绝缘G型到金属A型反铁磁结构的转变是稳定的。
2021-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Gate Dielectric Engineering with an Ultrathin Silicon-oxide Interfacial Dipole Layer for Low-Leakage Oxide-Semiconductor Memories
Stanford University（斯坦福大学）；Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd.（台湾积体电路制造股份有限公司）
提出在AOS沟道与high-k栅介质间引入ALD超薄SiL，实现阈值电压稳定调控并显著降低漏电流与刷新能耗，提升存储器可靠性。
2025-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interface effects and dielectric mismatch in ultrathin silicon on insulator films
CNR-IMM（意大利国家研究委员会材料研究所）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Institut für Experimentelle Physik, TU Bergakademie Freiberg（弗莱贝格矿业科技大学实验物理研究所）；Università del Piemonte Orientale ‘‘A. Avogadro’’（皮埃蒙特东方大学）；Institut für Angewandte Physik, TU Bergakademie Freiberg（弗莱贝格矿业科技大学应用物理研究所）；University of Torino（都灵大学）
研究通过界面工程缓解超薄SOI薄膜中的界面态和介电不匹配问题，提升电性能。
2026-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Liquid Metal Printed Ultrathin Oxides for Monolayer WS2 Top-Gate Transistors
二维（2D）半导体是用于互补金属氧化物半导体（CMOS）逻辑电路的持续缩小尺寸的有前景的沟道材料。然而，它们的全部潜力仍然受到缺乏可扩展的高k晶体管的限制，这些高k晶体管可以实现原子级光滑的界面、小的等效氧化物厚度（EOT）、出色的栅极控制和低漏电流。在这里，我们报告了用于2D电子和电光器件的液态金属印刷的氧化物和可扩展的Ga 2 O3电介质。我们直接可视化的原子光滑的Ga 2 O3/WS 2接口，使液态金属印刷的保形性。我们证明了原子层沉积兼容性与高k Ga 2 O3/HfO 2顶栅电介质堆叠化学气相沉积生长单层WS 2，实现EOTs的~1 nm和亚阈值摆幅下降到84.9 mV/dec。栅极漏电流是在超规模低功耗逻辑电路的要求。我们的研究结果表明，液态金属印刷氧化物可以弥合下一代纳米电子学2D材料可扩展介电集成的关键差距。
2022-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bismuth layer properties in the ultrathin Bi-FeNi multilayer films probed by spectroscopic ellipsometry
利用宽带（0.5-6.5 eV）椭圆偏振光谱仪研究了射频溅射沉积的Bi [Bi（0.6-2.5 nm）-FeNi（0.8，1.2 nm）]N多层膜，其中FeNi层具有纳米岛结构，其形貌和磁性随膜厚的减小而变化。从椭圆偏振角的多层模型模拟，Psi（ω）和Delta（ω），提取的Bi层的复杂（伪）介电函数谱。结果表明，在GMR型Bi-FeNi多层膜结构中，Bi层具有表面金属导电性，其导电性受纳米岛状FeNi层的形貌和磁性的影响。
2023-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin natural biotite crystals as a dielectric layer for van der Waals heterostructure applications
本研究将天然黑云母剥离至单层，表征其高稳定性与约1 V/nm的击穿强度，并证实其作为范德华异质结的介电层与封装层能有效保护敏感材料，为超薄纳米技术提供低成本新材料。
2024-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrostatic doping of graphene through ultrathin hexagonal boron nitride films
当与石墨烯结合时，六方氮化硼（h-BN）是构建金属h-BN的理想衬底和栅极电介质|石墨烯场效应器件。我们采用第一性原理密度泛函理论（DFT）对Cu| h-BN|石墨烯堆叠以研究石墨烯掺杂如何取决于h-BN层的厚度和施加在Cu和石墨烯之间的电势差。我们开发了一个分析模型，描述了掺杂非常好，使我们能够确定的关键参数，管理设备的行为。预测的石墨烯的本征掺杂对于Al 2 O3-BN层特别突出，并且应该在实验中观察到。它主要是由新的界面项，我们从DFT计算评估的个别材料和h-BN和Cu或石墨烯之间的界面。
2011-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Metal-insulator transition in ultrathin LaNiO3 films
运输的LaNiO 3的双金属薄膜演变为一个强烈的本地化字符作为膜的厚度减小，薄层电阻达到一个值接近h/e2，在两个维度的量子电阻。在中间制度，量子修正德鲁德低温电导率观察到，它们是准确地描述了弱局域化理论。值得注意的是，在这个制度的负磁阻是各向同性的，这指向磁散射与系统的接近自旋玻璃状态或在其他稀土镍酸盐中观察到的电荷有序的反铁磁状态。
2011-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field switching magnetization and spin transfer in ultrathin BiFeO3 film
第一性原理密度泛函理论计算表明，在外加电场作用下，BFO薄膜的磁化强度可以达到90 °的翻转。正场表面出现上旋载流子，负场表面出现下旋载流子，这是由于Fe-t2 g轨道的重新分布引起的。R相薄膜表面Fe-3d态的半金属性使其成为具有电场可调FM磁化反转的AFM/FM双层异质结构的候选材料，为设计自旋电子多铁性材料开辟了新的途径。该BFO/FM双层膜的界面交换偏置效应主要由Fe-t2 g轨道重构以及自旋转移和重排驱动。
2013-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Delicate competing electronic states in ultrathin manganite films
研究了105 K时La 2/3Sr 1/3 MnO 3（LSMO）薄膜的电输运性质与SrTiO 3（STO）衬底结构相变之间的耦合关系。我们发现，LSMO膜的电阻率在Ts处呈现尖点，通过将膜调谐到金属相和绝缘相的边缘，即，两个微妙的竞争电子状态的边界。我们的研究结果表明，少量的应变可以打破竞争相互作用的微妙平衡，并调整相关电子材料的电子性质。
2017-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Optimization for growth condition of ultrathin hexagonal boron nitride on dielectric substrates via LPCVD
Gazi University（加齐大学）；Turkish Energy, Nuclear and Mineral Research Agency (TENMAK) Boron Research Institute（土耳其能源、核和矿物研究署硼研究所）；Sivas University of Science and Technology（锡瓦斯科技大学）；Niğde Ömer Halisdemir University（尼代奥默尔哈利斯德米尔大学）
通过LPCVD优化在介电基板上直接合成超薄h-BN薄膜，以提升深紫外光电探测器的性能。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum-size effect induced Andreev bound states in ultrathin metallic islands proximitized by a superconductor
本文在NbN超导体上的超薄金属岛中直接观测到安德烈夫束缚态，揭示其量子尺寸效应，并通过邻近效应耦合模型阐明耦合强度对束缚态能量的关键作用。
2025-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Strain-mediated high conductivity in ultrathin antiferromagnetic metallic nitrides
应变工程提供了控制外延膜中的基态和相关相变的能力。然而，由于难以制备化学计量和高质量的薄膜，系统地研究过渡金属氮化物的本征特性及其应变依赖性仍然具有挑战性。在这里，我们报告的电子状态转变的观察高度结晶反铁磁CrN薄膜的应变和减少的维度。将膜厚度收缩到约30个晶胞的临界值，在CrN膜中观察到伴随着意想不到的体积膨胀的深刻的电导率降低。当CrN层薄至单个晶胞厚度时，令人惊讶地观察到导电性，这远低于大多数金属膜的临界厚度。我们发现，金属性的一个cnCrN膜恢复从绝缘行为后，通过制造的第一个独立的氮化物膜去除生长的应变。第一性原理计算和线性二向色性测量都表明，应变介导的轨道分裂有效地定制了费米能级处相对较小的带隙，导致了CrN的奇异相变。通过对竞争相进行应变控制来获得高导电性氮化物薄膜的能力可用于利用它们的特殊特性。
2020-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Size effects and conductivity of ultrathin Cu films
我们提出了一个模型，用于描述金属薄膜的输运性质的大尺度板厚。该模型基于在密度泛函理论的框架内使用{ \it ab initio}计算在弛豫时间近似下求解线性化Boltzmann方程。的弛豫时间的表达式是来自散射过程的微观处理，并提供了正确的厚度依赖性非常薄，以及非常厚的膜。应用该方法计算了1 ~ 32个单层厚度范围内的Cu（001）薄膜的面内电导率和Drude型等离子体频率。
2004-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric layer dependent surface plasmon effect of metallic nanoparticles on silicon substrate
通过数值模拟研究了Si衬底上Ag纳米颗粒与入射光之间的电磁相互作用。研究发现，不同厚度的介质层的存在会导致不同的谐振波长和散射截面，从而导致光电流响应在所有波长上的偏移。这些不同的行为取决于介电层是否超出纳米颗粒近场起作用的区域，并且必须考虑几何光学效应。结果表明，对于一定尺寸的颗粒，适当的介质层厚度是理想的，以实现最佳的吸收性能。对于一定厚度的介电层，还期望适当的颗粒尺寸。这些观测结果对优化表面等离子体增强硅太阳能电池具有重要的应用价值。
2011-09-21 cond-mat.mtrl-sci
What drives the insulating state in ultrathin films of SrRuO3?
使用密度泛函计算，我们已经研究了SrRuO 3薄膜生长在SrTiO 3衬底上的电子结构的演变作为膜厚度的函数。在两个单层（RuO 2-终止表面）的膜被发现是在边缘的自旋状态的转变，驱动系统的反铁磁和绝缘状态。将膜厚度增加到四个单层，人们发现两种完全不同的溶液共存的令人惊讶的结果。反铁磁绝缘溶液与对应于反铁磁表面和铁磁体的金属溶液共存。电子结构发现在100极限持续较厚的薄膜和一个不寻常的结果进行预测。较厚的薄膜被发现是金属预期的散装，但磁性不直接演变为散装铁磁状态。表面仍然是反铁磁的，而大部分表现出铁磁有序。
2009-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant negative electrostriction and dielectric tunability in a van der Waals layered ferroelectric
对铁电范德华晶体的兴趣来自于由于这些材料的降低的表面能和允许剥离的层状结构而实现铁电系统的潜力。在这里，我们定量地揭示了范德华层状铜铟硫代磷酸盐（CIPS）的巨负电致伸缩，其表现出高达-3.2 m4/C2的Q33和高达-85 pm/V的d33。CIPS的机电响应在幅度上与已建立的钙钛矿铁电体相当，尽管其具有小得多的自发响应。极化只有几个uC/cm 2。在顺电状态下，由于低的转变温度，CIPS表现出大的介电可调谐性，类似于广泛使用的钛酸锶钡，因此具有巨大的和连续可调谐的机电响应。顺电状态下的电致伸缩和可调响应的持久性表明，即使是很少的层膜或纳米颗粒也会维持显著的机电功能，抵消了纳米级极限下铁电性能的不可避免的抑制。这些研究结果可能会扩展到其他铁电过渡金属硫代磷酸盐和（准）二维材料，并可能促进对新的电致伸缩功能器件的机电响应的追求。
2019-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin Magnesium-based Coating as an Efficient Oxygen Barrier for Superconducting Circuit Materials
本文提出在钽表面沉积超薄 Mg 覆盖层以阻隔氧化，结合 XPS、超导表征与计算建模揭示其原子尺度保护机制，降低介电损耗并提升 Ta 薄膜超导性能。
2023-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Continuous theory of ferroelectric states in ultrathin films with real electrodes
根据连续介质理论，在具有真实金属电极（或电极附近的死层）的非常薄的铁电膜中，畴结构降低为铁电极化的正弦分布。这种正弦结构在20世纪80年代被认为是用于在电极附近具有死层的电容器中的准铁电相变。我们给出了一个评论这个理论和它的进一步发展的情况下，真正的金属电极。一般理论的目标是一致地解释实验数据在非常薄膜与真正的金属电极。这是说明最近的实验数据为5-30 nm的钛酸钡薄膜与SrRuO 3/SrTiO 3电极。实际金属电极的屏蔽长度很小（<1A），但它对铁电性能和相行为有着深刻的影响。这个一般理论也允许制定重要的开放问题，并显示其解决方案的路径。特别地，这是找到系统的参数的问题，其可以在期望的寿命内维持铁电存储器。
2008-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electronic structure and optical properties of metallic nanoshells
采用Jeltron模型和含时局域密度近似（TDLDA）方法研究了金属纳米壳层的电子结构和光学性质。一个有效的数值实现，使应用程序的现实大小的纳米壳高达一百万个电子。我们演示了如何依赖于频率的背景极化率的果冻壳可以包括在TDLDA形式主义。等离子体共振的能量计算不同尺寸的纳米壳和不同的电介质芯，电介质嵌入介质，和电介质壳背景。等离子体激元能量被发现是在很好的协议与经典的Mie散射理论使用Drude介电函数的结果。与实验数据的比较表明，理论和测量的频率相关的吸收光谱之间的良好协议。
2003-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Thickness Dependent Itinerant Ferromagnetism in Ultrathin Ba-Doped SrRuO3 films
ABO 3钙钛矿氧化物的电子和磁性对晶格结构以及尺寸（例如薄膜形式的厚度）极其敏感。本文报道了在SrTiO_3（001）衬底上外延生长的Sr_（1-x）RuO_3（x = 0.08，0.2）薄膜的厚度依赖的电磁特性。结果表明，Ba掺杂（0.08 < x < 0.20）降低了SrRuO 3中存在的RuO 6正交畸变，并诱导了四方畸变，表现为面外晶格膨胀。随着薄膜厚度从10个单位电池（u.c.）对于x = 0.08和0.2两者，与掺杂水平无关。结果表明，对于超薄外延薄膜中金属性和铁磁性的损失，通过尺寸限制引入的成分空位和表面/界面贡献的影响比A位化学无序或结构畸变更占主导地位。
2022-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and dielectric properties of YbMnO3 perovskite thin films
亚稳的锰钙钛矿显示反铁磁性的所谓的E相预测是多铁性的。由于需要高压合成的这一阶段，这一预测已被证实，在散装HoMnO 3。在这里，我们报告的生长和表征的YbMnO 3钙钛矿薄膜生长下外延应变。可以获得高度取向的薄膜，厚度低至~30 nm，显示出与E相预期的磁-介电耦合和磁响应。我们观察到，只有在d <30nm的非晶薄膜的情况下，磁性才偏离体行为，表现出玻璃态的磁性行为。我们表明，应变效应本身不能解释这种差异，而薄膜形态起着至关重要的作用。
2008-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Efficient charge modulation in ultrathin LaAlO$_3$-SrTiO$_3$ field-effect transistors
在LaAlO $_3$ -SrTiO $_3$界面，通过调制载流子密度可以触发电子相变，使得该系统成为实现多功能电子器件的良好前景。在这里，我们报告可重复的晶体管操作在局部栅控LaAlO $_3$ -SrTiO $_3$场效应器件的LaAlO $_3$电介质是只有四个单位细胞薄，在这个界面上的临界厚度传导。这种极薄的电介质允许在$\pm1$ V的栅极电压窗口内进行${\sim}3.2\times10^{13}$ cm $^{-2}$的非常有效的电荷调制，如从电容-电压测量中提取的。这些也揭示了栅极和源极之间的大的杂散电容，呈现出纳米级器件操作的复杂性。尽管小的LaAlO $_3$厚度，我们观察到一个可以忽略不计的栅极漏电流，我们归因于扩展到SrTiO $_3$基板的导电状态。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular-dynamics simulations of stacking-fault-induced dislocation annihilation in pre-strained ultrathin single-crystalline copper films
我们报告的大规模分子动力学（MD）模拟的结果，在双轴拉伸应变下的预应变单晶纳米尺度厚的面心立方（fcc）铜薄膜的动态变形。我们的研究结果表明，堆垛层错，这是大量存在于面心立方金属，可能会发挥重要的作用，在小体积结构的面心立方金属位错的解离，交叉滑移，并最终湮灭。潜在的机制是通过扩展位错内部和之间的相互作用介导的，这些相互作用导致肖克莱部分位错的湮灭或完全位错的形成。我们的研究结果表明，在小体积结构与超薄膜几何形状，由一个机制以外的位错逃逸到自由表面的位错饥饿，并强调几何形状在确定金属小体积结构的机械响应的重要作用。
2009-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Film flip and transfer process to enhance light harvesting in ultrathin absorber films on specular back-reflectors
利用光学干涉增强光与物质的相互作用，在镜面背反射器上的半导体吸收膜中获得宽带光。然而，氧化物吸收体所需的氧气气氛中的高温处理通常会降低金属背反射器及其镜面反射率。为了克服这个问题，我们提出了一种新开发的薄膜翻转和转移过程，允许高温处理，而不降解的金属背反射器，而不需要钝化夹层。膜翻转和转移过程改善了用于光电化学水裂解的光阳极的性能，所述光阳极包括在银-金合金（90原子% Ag-10原子% Au）背反射器上的纳米（< 20 nm）赤铁矿（Fe 2 O 3）膜。我们得到镜面背反射器具有高反射率低于赤铁矿膜，这是必要的最大限度地提高生产性的光吸收的赤铁矿膜和最大限度地减少非生产性的吸收在背反射器。此外，薄膜翻转和转移过程开辟了一条新的途径，将薄膜叠层附着到包括柔性或温度敏感材料的各种基板上。
2020-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Charge-carrier transport properties of ultrathin Pb films
本文用密度泛函理论（DFT）从头算方法，在1 ~ 8个单层的自支撑单晶板上，分析了Pb金属薄膜的载流子输运性质，并与Si（111）衬底上Pb薄膜的实验结果进行了比较。在量子化能带结构的基础上，利用二维Boltzmann输运理论，计算了2 ~ 8单层厚Pb（111）平板在磁场和无磁场作用下的电子输运性质.直流电导率的厚度依赖性的计算和实验的比较表明，占主导地位的散射机制的电子是漫弹性界面散射的假设相同的散射时间为所有的子带和方向，在本文中使用，是一个很好的近似。在这个模型中，我们可以解释的电导率和霍尔系数的厚度依赖性，以及第一铅层的异常行为。
2003-12-15 cond-mat.mtrl-sci
High quality cobalt ferrite ultrathin films with large inversion parameter grown in epitaxy on Ag(001)
具有反尖晶石结构的钴铁氧体薄膜是室温下自旋滤波的最佳候选材料之一。我们采用三步法在Ag（001）衬底上制备了高质量的CoFe 2 O 4外延层：首先在衬底上共格外延生长CoFe 2合金，然后用氧气处理两次，第一次在室温下，然后在退火过程中。结合LEED、STM、Auger和原位GIXRD等分析手段，对薄膜的外延取向、表面、界面和结构进行了解析。观察到轻微的四角畸变，由于这种材料的大磁弹性耦合，这应该驱动平面中的易磁化轴。所谓的反转参数，即占据铁氧体尖晶石结构中八面体位置的Co分数，是其自旋相关电子隙的关键元素。它是通过在现场的X-射线共振衍射测量收集在Co和Fe K边缘。使用FDMNES代码进行数据分析，并显示Co离子主要位于八面体位置，反演参数为0.88 ± 0.05。非原位XPS给出了根据通过衍射分析获得的值的估计。
2018-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Metallicity and Anomalous Hall Effect in Epitaxially-Strained, Atomically-thin RuO2 Films
本研究通过混合分子束外延制备超薄全应变RuO2异质结构，在低于9 T磁场下观测到显著反常霍尔效应，证实外延应变稳定非补偿磁性，为应变工程磁性和自旋电子学提供新平台。
2025-01-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dielectric Function of Diluted Magnetic Semiconductors in the Infrared Regime
我们提出了一个研究的金属（III，Mn）V稀磁半导体在红外区的介电函数。我们的理论方法是基于动力学交换模型的载体诱导（III，Mn）V铁磁性。的介电函数计算内的随机相位近似，在此金属制度，我们处理的无序效应微扰和热效应的平均场近似。我们还讨论了这种计算的影响载流子浓度测量从光学f-求和规则和分析的等离子体声子耦合模式的拉曼光谱。
2004-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of freely suspended atomically thin dielectric layers of mica
本文研究了自由悬浮的白云母原子级薄片的弹性形变。使用原子力显微镜，我们进行了弯曲测试实验，以确定杨氏模量和初始预张力的云母纳米片的厚度范围从14层到只有一个双层。我们发现，它们的杨氏模量是高的（190 GPa），与体值一致，这表明用于制造这些纳米层的剥离程序不会引入明显的缺陷量。此外，云母显示出低预应变，可以承受高达几十纳米的可逆变形而不会断裂。在这些云母层中发现的低预张力和高杨氏模量和断裂力证明了它们在需要柔性绝缘材料的应用中作为石墨烯的补充或作为纳米复合材料中的增强的前景。
2012-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A route to room temperature ferromagnetic ultrathin SrRuO$_3$ films
尽管基于密度泛函理论（DFT）和DFT+U的期望，但迄今为止稳定过渡金属氧化物薄膜铁磁性的实验努力都失败了。在这里，我们调查的最有前途的材料之一，SrRuO $_3$，并包括超越DFT的相关效应通过动力学平均场论。与实验结果一致，我们发现SrRuO $_3$薄膜中金属铁磁性存在一个本征厚度限制。事实上，我们证明，实现的铁磁薄膜是遥不可及的标准薄膜技术。提出载流子掺杂作为一种新的方法来操纵薄膜，我们预测室温铁磁性的电子掺杂SrRuO $_3$超薄膜。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural and Electronic Recovery Pathways of a Photoexcited Ultrathin VO2 Film
利用时间分辨X射线衍射和瞬态光吸收技术研究了纳秒时间尺度下光激发TiO_2 VO_2薄膜的结构和电子恢复途径。从四斜金属相到单斜绝缘相的恢复路径高度依赖于光泵浦能量密度。在泵浦能量密度高于14.7 mJ/cm ~ 2的饱和能量密度时，我们观察到了一个晶格参数大于四方相的瞬态结构态，它与金属-绝缘体相变是解耦的。随后，光激发的VO 2膜恢复到基态的特征时间依赖于泵注量，作为从膜到基板的热传输的结果。我们提出了一个程序来测量的时间分辨薄膜温度相关的光激发和温度依赖的x射线衍射测量。一个热传输模型，结合整个相变的热参数的变化再现所观察到的恢复动力学。的光激发和快速恢复的PbVO 2薄膜提供了一个实用的方法，可逆之间的单斜绝缘和四金属状态在纳秒的时间尺度上切换。
2013-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dielectric function of aggregates of small metallic particles embedded in host insulating matrix
研究了绝缘基体中嵌入金属球形粒子的团簇的光学性质。本文提出了一种计算均匀介质中任意位置的球体集合的宏观介电响应的理论方法。在考虑粒子间偶极相互作用的同时，我们考虑了两种不同尺寸粒子的系统中有效介电常数虚部的频率依赖行为。
2000-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A model dielectric response function for metallic nanotube ropes
我们提出了一个模型的介电函数分布在玻璃石墨主介质中的单壁纳米管绳。我们研究了在相互作用的准一维系统中玻色子电荷激发在屏蔽过程中的意义。我们还特别注意管间库仑相互作用的作用。为了与实验比较，在弛豫时间近似中也考虑了弱弛豫过程。
2004-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stable nontrivial Z2 topology in ultrathin Bi (111) films: a first-principles study
近年来，人们一直在努力寻找新的拓扑绝缘体（TI）材料。基于第一性原理计算，我们发现所有的Bi（111）薄膜都具有与薄膜厚度无关的非平凡Z ~ 2数，而不存在通常所认为的拓扑平凡性的奇偶振荡.稳定的非平凡的Z2拓扑结构被保留的并发带隙反转在多个时间反演不变的k点和相关的中间层间耦合的多双层Bi膜。我们的计算进一步表明，在厚Bi（111）膜中的金属表面态的存在可以有效地通过表面吸附去除。
2011-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic Light Trapping in an Ultrathin Photovoltaic Layer with Film-Coupled Metamaterial Structures
数值研究了一种薄膜耦合超材料结构，用于增强晶体砷化镓（GaAs）光伏层的光吸收。顶部的亚波长凹面光栅和底部的金属薄膜不仅可以有效地捕获光的波干涉和磁共振效应激发以上的带隙，但实际上也作为光子产生的电荷收集的电接触。在膜耦合超材料结构中，由有源层吸收的能量大大增强，导致短路电流密度在相同厚度下比独立GaAs层显著增强三倍。研究结果将有助于开发成本更低、效率更高的下一代太阳能电池。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tunable plasmons in ultrathin metal films
当一个或多个维度降低到纳米尺度时，电子、光子及其等离子体相互作用的物理性质发生了巨大变化。例如，石墨烯显示出独特的电学、光学和等离子体性质，这些性质可以通过门控或化学掺杂来调节。类似地，低至原子厚度的双金属薄膜（UTMF）可以具有新的量子光学效应、奇特的介电性质和预测的强等离子体激元。然而，真正的二维金属等离子体激元迄今为止还难以实现，因为难以产生大面积的足够薄的连续膜。由于沉积技术，即使在1 nm的厚度，允许渗滤，我们展示了等离子体在几个纳米的金UTMF，新的分散制度和大的电调谐性的明确证据。在1.5-5微米波长处的共振峰被移动了数百纳米，并且通过使用相对较低的电压的选通被幅度调制了百分之几十。研究结果提出了在等离子体应用中使用金属的方法，例如电光调制，生物传感和智能窗户。
2019-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dimensional-Crossover-Driven Mott Insulators in SrVO3 Ultrathin Films
采用脉冲电子束沉积技术在（001）取向的LSAT衬底上生长了不同厚度的高质量SrVO 3（SVO）外延薄膜。厚的SVO膜（~25 nm）表现出金属的行为与电阻率以下的T2定律对应的费米液体系统。在厚度小于6.5nm的SVO薄膜中观察到温度驱动的金属-绝缘体转变（MIT），发现6.5nm薄膜的MIT为50 K，5.7nm薄膜的MIT为120 K，3 nm薄膜的MIT为205 K。所观察到的MIT的出现可以归因于从三维金属到二维莫特绝缘体的维度交叉，因为所导致的有效带宽W的减小在费米能级处打开了带隙。SVO薄膜的磁输运研究也证实了所观察到的MIT是由于电子-电子相互作用而不是局域化。
2013-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonreciprocal spin-wave channeling along textures driven by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction
超薄金属铁磁体在强自旋轨道耦合的衬底上可以表现出Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）形式的诱导手征相互作用。对于具有垂直各向异性的系统，DM相互作用的存在对电流驱动的畴壁运动具有重要影响，并支持涉及skyrmions的可能的自旋电子应用。我们从理论上展示了如何自旋纹理驱动的DM相互作用允许非互易通道的自旋波，导致可测量的功能，磁线，点，和域壁。我们的研究结果提供了方法，用于检测诱导DM相互作用的金属多层膜和控制自旋波传播的纳米结构。
2014-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
