MOCVD growth of N-polar GaN on on-axis sapphire substrate: impact of AlN nucleation layer on GaN surface hillock density
本文报道了用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）法在名义上同轴（0001）蓝宝石衬底上生长N极性GAN时，生长条件对表面小丘密度的影响。通过优化的高温AlN成核层和在GAN过生长中使用铟表面活性剂，实现了小丘密度的大幅度降低。结果，小丘密度从1000个小丘/cm $^{-2}$减少到170个小丘/cm，减少了五分之一以上。所得GAN薄膜的晶体质量和表面形貌的特征在于高分辨率X射线衍射和原子力显微镜，并发现是相对不受缓冲条件。它还表明，较小的表面特征的密度是不受AlN缓冲条件。
2017-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Heterogeneous critical nucleation on a completely-wettable substrate
新的体相在平坦衬底上的非均质成核可以与称为润湿转变的表面相变相关联。当这种体异质成核发生在具有零接触角的完全平坦的衬底上时，经典成核理论预测成核的自由能垒消失。事实上，即使在接触角为零的情况下，也会发生一级预湿转变，因此，始终存在一个临界晶核和一个自由能垒。此外，临界核的性质也发生了变化，从体相共存（欠饱和）之下的表面相变临界核转变为体相共存（过饱和）之上的体相异质形核临界核。最近，Sear [J.Chem.Phys { \bf 129}，164510（2008）]通过成核速率的直接数值计算表明，当核穿过共存时，核不会注意到这种变化。在我们的工作中的形态和形成的工作完全-可吸收的衬底上的临界核重新检查跨越共存使用界面位移模型。事实上，形态和形成功在共存中不断变化。我们的研究结果支持Sear的预测，并将重新点燃对完全结晶衬底上的异质成核的兴趣。
2011-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interface evolution in phase transformation ruled by nucleation and growth
本文提出了一个新相边界演化的解析模型。均相成核和非均相成核：前者包括二维和三维空间中的相变，后者包括平面固体基底上的成核和生长。该理论适用于空间关联核、任意形核速率和核功率增长律的一般情况。在异相成核的情况下，球形核已被假定和接触角的动力学的依赖关系进行了研究。通过与文献中的实验数据的比较，认为本方法的有效性，这些实验数据也包括通过ALD（原子层沉积）金属电沉积在固体基底上的氧化物生长和合金再结晶。
2020-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Heterogeneous ice nucleation on model substrates
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
研究通过分子模拟分析不同晶格结构对冰核化能力的影响，揭示晶面和晶格参数对冰核化的关键作用，并利用经典成核理论估算接触角和自由能壁垒。
2026-01-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effect of Interfacial Dipole on Heterogeneous Ice Nucleation
在这封信中，我们进行了分子动力学模拟的冰成核的刚性表面模型的立方锌晶体结构与不同的表面偶极子强度和取向。由此可见，尽管立方冰与基质之间具有良好的晶格匹配，但只有当界面水分子与立方冰中的水分子具有相同或相似的取向时，才会发生冰核化。自由能景观显示，对于基板与不适当的偶极子强度/方向，大的自由能障碍出现，以防止IWS的偶极子旋转到正确的方向，以触发冰的形成。我们的研究结果表明，晶格匹配的传统概念，晶格长度之间的相似性的基板和新形成的晶体，应扩展到更广泛的匹配，包括分子取向之间的相似性的界面组件和组件在特定的新形成的晶体面。
2021-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Laser-Doping of Crystalline Silicon Substrates using Doped Silicon Nanoparticles
晶体硅衬底掺杂的溶液处理的硅的激光退火。对于该实验，将高度B掺杂的Si纳米颗粒（NP）的分散体沉积到本征Si上，并使用807.5nm连续激光器进行激光处理。在激光处理期间，颗粒以及表面附近的基底层被熔化，以随后在与基底相同的取向上结晶。通过二次离子质谱研究掺杂分布，发现在整个5μm的分析深度内，B的浓度恒定为2 × 10^18 cm^-3。四点探针测量表明，掺杂样品的有效电导率增加了近两个数量级。绝对掺杂深度估计在8μm到100μm之间。此外，通过使用Si NP对n型c-Si衬底进行激光掺杂来产生pn二极管。
2013-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium shape and dislocation nucleation in strained epitaxial nanoislands
本文采用二维原子模型，利用简单的原子间对势，数值研究了小应变外延岛的平衡形状、形状转变和位错成核。我们首先绘制出平衡岛形状的相图作为岛的大小（N = 105个原子）和晶格失配与基板的函数，并表明，纳米级的岛屿有四个通用的平衡形状，与弹性连续理论的预测相反。对于增加基板吸附的吸引力，我们发现岛屿上形成一个有限的润湿层上观察到的Stranski-Krastanow增长。我们还研究了不同形状的岛屿之间的过渡和位错成核在最初的相干岛屿的能量障碍和过渡路径。特别是，我们发现，位错成核自发地在边缘的吸附物-衬底界面以上的临界尺寸或晶格失配。
2005-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Achieving electrode smoothing by controlling the nucleation phase of metal deposition through polymer-substrate binding
本研究利用原位EC-AFM和DFT揭示PEO通过与Cu基底结合促进Zn(002)成核而非结合Zn晶体或Zn2+，从而实现平滑锌电极沉积。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation of interfacial shear cracks in thin films on disordered substrates
我们制定了一个理论模型的剪切破坏的薄膜栓到刚性基板。膜与基底之间的界面被建模为具有随机波动的剪切强度/断裂能的内聚层。我们表明，在尺度大的膜厚度相比，内部剪切应力作用在界面上可以近似为二阶梯度的剪切位移跨界面。该模型被用来研究一维剪切裂纹，我们评估的应力依赖的临界裂纹的成核概率。这是用来确定界面的剪切强度作为膜的几何形状和界面的统计特性的函数。
2008-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Exciton tuning in monolayer WSe$_2$ via substrate induced electron doping
我们报道了通过衬底诱导的非简并掺杂在WSe $_2$单分子膜中进行大激子调谐。我们观察到一个红移为$\sim$ 62毫电子伏的$A$激子连同1-2个数量级的光致发光（PL）淬灭时，单层WSe $_2$被带到与高度取向的热解石墨（HOPG）相比，如hBN和SiO $_2$的介电基板。作为从HOPG掺杂到WSe $_2$的证据，观察到三电子发射强度的急剧增加。使用系统的PL和开尔文探针力显微镜（KPFM）的研究WSe $_2$ /HOPG，WSe $_2$ /hBN，和WSe $_2$ /石墨烯，我们得出结论，这种独特的激子行为是由电子掺杂从衬底诱导。我们的研究结果提出了一个简单而有效的方法，激子调谐单层WSe $_2$，这起着核心作用的基本理解和进一步的设备开发。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
The role of substrate bias and nitrogen doping on the structural evolution and local elastic modulus of diamond-like carbon films
采用等离子体增强化学气相沉积法在硅衬底上制备了类金刚石薄膜。系统地研究了衬底偏压和氮掺杂对类金刚石薄膜结构演化和局部弹性模量的影响。拉曼光谱研究表明，石墨C=C sp2键合的量随衬底偏压和氮掺杂而增加。发现膜中的密度和氢浓度分别从0.7至2.2 g/cm 3和16至38原子%变化，这取决于DLC膜中的衬底偏压和氮浓度。原子力声学显微镜（AFAM）分析表明，拉曼光谱，卢瑟福背散射和弹性反冲检测分析估计的局部弹性模量和结构特性之间的直接相关性。AFAM分析进一步证实了未掺杂DLC膜在高衬底偏压（> -150V）下软第二相的演化。此外，N掺杂导致即使在-100 V的较低衬底偏压下在DLC膜中形成这种软第二相。AFAM研究为“亚注入生长模型”提供了直接的微观证据，该模型预测了在高衬底偏压下在DLC基体中形成石墨第二相。
2017-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Diamond Nucleation under Very Low Pressure in Chemical Vapor Deposition
采用热丝化学气相沉积（HFCVD）技术，在非常低的压力（0.1-1.0 kPa）下，以非常高的成核密度和非常快的速率获得金刚石成核。镜面抛光硅上的密度高达10^10 - 10^11 cm^{-2}，相当于微波等离子体CVD系统中的最高密度。在有划痕的硅基片上，其最高可达10^9 cm^{-2}，比在常规低压下（几十μ s，10^7 - 10^8 cm^{-2}）高出1-2个数量级。此外，在有划痕的钛基材上，密度高达10^10 cm^{-2}。采用扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱对样品进行了表征。研究表明，在极低的气压下，气体的平均自由程很长，热灯丝的电子发射很强，热灯丝对碳氢化合物的分解效率很高，大大增加了衬底表面活性碳氢自由基和原子氢的浓度，从而大大增强了成核。这项工作具有很大的实际应用价值和理论意义。
1997-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Heterogeneous nucleation on a completely wettable substrate
人们普遍认为，当表面被完全覆盖时，在没有活化过程的情况下发生异相成核。在本报告中，我们回顾了我们以前的工作[J.Chem.Phys { \bf 134}，234709（2011）]，以表明临界核（液滴）可以存在并且活化过程可以被观察到。事实上，如果表面电势或分离压力允许在接触角为零的完全润湿的基底上的一级预润湿转变，则临界核和自由能垒总是存在的。此外，临界核的性质也发生了变化，从体相共存（欠饱和）之下的表面相变临界核转变为体相共存（过饱和）之上的体相异质形核临界核。本文重新研究了在完全无定形衬底上临界核的形态和形成功，指出在完全无定形衬底上观察临界液滴的可能性。
2013-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fermi Level Tuning of Epitaxial Sb2Te3 Thin Films on Graphene by Regulating Intrinsic Defects and Substrate Transfer Doping
采用分子束外延技术在石墨烯衬底上制备了高质量的Sb 2 Te 3薄膜，并利用原位扫描隧道显微镜/光谱仪对薄膜进行了研究。与第一性原理计算一致，确定了Sb 2 Te 3的本征缺陷是Sb空位和SbTe反位.通过最小化缺陷密度，再加上石墨烯衬底的转移掺杂，可以在体带隙的整个范围内调谐Sb 2 Te 3薄膜的费米能级。这为研究拓扑绝缘体在Dirac点附近的行为提供了必要条件。
2011-11-06 cond-mat.mtrl-sci
45-degree rotated epitaxial nucleation of diamond on silicon using chemical vapor deposition
45-利用化学气相沉积和通过电子发射的成核增强，观察到在硅衬底的（001）和{111}平面上的度旋转外延金刚石成核。金刚石和Si之间的外延关系在两种情况下都是D（001）//Si（001）和D<100>//Si<110>。虽然金刚石在Si（001）上成核的情况可以用Verwoerd的模型来解释，但另一种情况还没有理论模型。用扫描电子显微镜和拉曼光谱对金刚石进行了表征。低温和低CH_4浓度的适当组合导致低成核速率，这可能有利于45 °旋转外延而不是平行注册。这一观察结果揭示了金刚石在Si衬底上的外延生长机理，对金刚石单晶外延薄膜的参数控制具有重要意义。
1997-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of substrate mismatch, orientation, and flexibility on heterogeneous ice nucleation
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
研究基底结构不匹配、取向和灵活性对冰成核的影响，发现结构不匹配增加会降低成核温度，而灵活基底能更有效地促进冰形成。
2026-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Phase Evolution and Substrate-Dependent Nucleation of Quartz GeO$_2$ Films Grown by MOCVD on r- and c-Plane Sapphires
该研究系统考察MOCVD在r面与c面蓝宝石上生长GeO$_2$薄膜的非晶—石英相转变及成核形貌，揭示生长时间、温度和衬底取向对结晶行为的影响。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Controlled nucleation in methylamine-treated perovskite films by artificial seeding and phase-field simulations
University of Konstanz（康斯坦茨大学）
通过人工成核与相场模拟方法，实现甲胺处理钙钛矿薄膜的受控成核与生长，提升光电设备性能。
2025-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the doping of epitaxial graphene on a conventional semiconductor via substrate surface reconstruction
结合扫描隧道显微镜和角度分辨光电子能谱，我们演示了如何调整掺杂的外延石墨烯从p到n利用热退火后自发发生的Ge表面上的结构变化。此外，使用第一原理计算，我们建立了一个模型，成功地再现了实验观察。由于改变石墨烯电子特性的能力在应用中具有根本的重要性，因此我们的研究结果为石墨烯与传统半导体的集成做出了重要贡献。
2021-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Hole doping, hybridization gap, and electronic correlation in graphene on a platinum substrate
石墨烯和衬底之间的相互作用提供了一种可行的途径来增强这两种材料的功能。根据界面处电子相互作用的性质，石墨烯的电子能带结构受到强烈影响，这使得我们能够利用石墨烯的固有性质或在石墨烯中设计额外的功能。在这里，我们提出了一个角度分辨光电发射研究石墨烯和铂衬底之间的相互作用。石墨烯和铂之间的界面的形成导致石墨烯的电子结构不仅与其独立形式而且与在典型金属上观察到的行为强烈偏离。通过对实验和理论电子能带结构的结合研究，揭示了铂衬底上石墨烯独特的电子性质，从而选择石墨烯/铂作为研究金属衬底上具有强相互作用的石墨烯的模型体系。
2017-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneity of donor doping in SrTiO3 substrates studied by fluorescence-lifetime imaging microscopy
利用荧光寿命成像显微镜（FLIM）研究了SrTiO 3单晶中施主的分布。在Nb和La掺杂的SrTiO 3的表面上，发现具有不同荧光强度和寿命的结构，这可能与不同浓度的Ti 3+有关。此外，施主的不均匀分布导致表面的不均匀导电性，这使得通过在掺杂单晶顶部沉积氧化物薄膜来生产潜在的电子器件变得复杂。因此，我们建议FLIM作为一种方便的技术（长度尺度：1 $μ$ m）的掺杂氧化物表面的质量进行表征，这可能有助于确定适当的衬底材料。
2013-10-22 cond-mat.mtrl-sci
What Makes a Good Descriptor for Heterogeneous Ice Nucleation on OH-Patterned Surfaces
水的冻结可以说是地球上最常见的相变之一，而且几乎总是不均匀地发生。尽管它的重要性，我们缺乏一个基本的了解是什么使基板有效的冰核。在这里，我们解决这个问题，通过计算冰成核（IN）的能力，许多模型羟基化基板与不同的表面羟基（OH）基团的安排。总体而言，对于所考虑的基板，我们发现，无论是对称性的OH图案，也没有基板和冰之间的相似性以及相关的IN能力。相反，我们发现，OH密度和基板-水的相互作用强度是有用的描述材料的IN能力。这种见解允许在广泛的材料中冰成核能力的合理化，并可以帮助未来寻找和设计新的有效的冰成核剂。
2017-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Interface energies of Ga2O3 phases with the sapphire substrate and the phase-locked epitaxy of metastable structures explained
该研究利用密度泛函理论计算α、β、κ-Ga2O3与蓝宝石衬底及中间层的界面能，结合表面能和失配应变阐明低温高速二维生长条件下α相择优及Mist-CVD锁相机理。
2024-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and Antiphase Twin Control in Bi$_2$Se$_3$ via Step-Terminated Al$_2$O$_3$ Substrates
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Alabama at Birmingham（阿拉巴马大学伯明翰分校）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Vanderbilt University（范德堡大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Center for Nanophase Materials Science, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室纳米材料科学中心）；University at Buffalo – The State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
通过步终止Al₂O₃基底控制Bi₂Se₃的成核与反相孪晶，提升二维材料质量。
2026-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heterogeneous nucleation of catalyst-free InAs nanowires on silicon
本文报道了用化学束外延法在Si（111）衬底上非均匀成核生长无催化剂的InAs纳米线。我们表明，纳米线成核增强溅射的硅衬底与高能粒子。我们认为，粒子轰击引入的硅表面上的晶格缺陷，作为优先成核网站。这些成核位置的形成可以通过溅射参数来控制，从而允许在宽范围内控制纳米线密度。纳米线成核伴随着不需要的寄生岛，但通过仔细选择退火和生长温度，可以大大降低这些岛的相对密度，并实现具有高纳米线产率的样品。
2017-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Compared growth mechanisms of Zn-polar ZnO nanowires on O-polar ZnO and on sapphire
控制氧化锌纳米线的生长对于优化基于纳米线的器件如光伏太阳能电池、纳米发电机或发光二极管的性能是必要的。在这方面，我们研究的成核和生长机制的ZnO纳米线生长的金属有机物气相外延O-极性ZnO或蓝宝石衬底上。无论衬底，氧化锌纳米线是锌极性，所示的会聚束电子衍射。对于O-极性ZnO衬底上的生长，纳米线被发现坐在O-极性金字塔。随着生长的进行，反转域边界向上移动，以保持在O极金字塔的顶部。对于蓝宝石衬底上的生长，纳米线也可以源自蓝宝石/ ZnO界面。原子台阶的存在和蓝宝石的非极性特性可能是蓝宝石上Zn极性晶体成核的原因，而铝杂质的偏析可能是O极性ZnO上生长的反畴成核的原因。
2013-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Doping of graphene by a Au(111) substrate: Calculation strategy within the local density approximation and a semiempirical van der Waals approach
我们采用局域密度近似和Grimme提出的半经验van der Waals方法（称为DFT-D2方法）对吸附在Au（111）表面的石墨烯进行了密度泛函研究。物理吸附在金属上的石墨烯在能带结构中保持了线性色散，但系统的费米能级相对于锥形点发生了位移，这导致了掺杂效应。我们表明，掺杂的类型和量不仅取决于在计算中使用的交换相关功能的选择，但也对超晶胞几何模型的物理系统。我们分析了金的面内晶胞参数和层间距等因素对费米能级移动的影响，发现这些参数的微小变化都可能导致p型掺杂向n型掺杂的转变。我们选择了一组合理的模型参数，得到了石墨烯在清洁的Au（111）表面上要么是未掺杂的，要么最多是轻微的p型掺杂，这似乎与实验结果一致。另一方面，衬底晶格的改性可以诱导高达0.30-0.40 eV的更大掺杂，这取决于石墨烯-金属吸附距离。石墨烯-金界面对结构参数的敏感性可以允许调节样品之间的掺杂，这可能导致石墨烯基电子器件中的可能应用。我们相信，本文的结论对基于周期DFT的其他研究也是有用的。
2011-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-induced suppression of charge density wave in monolayer 1H-TaS2 on Au(111)
最近的实验发现，单层1H-TaS 2生长在Au（111）缺乏电荷密度波（CDW）的不稳定性所表现出的散装2 H-TaS 2。此外，角分辨光电子能谱测量表明，单层成为强电子掺杂的基板。虽然密度泛函理论（DFT）计算已经表明电子掺杂可以抑制单层1H-TaS 2中的CDW不稳定性，但是已经表明从衬底的实际电荷转移可能远小于从光电发射数据推导出的表观掺杂。本文采用密度泛函理论（DFT）计算了1H-TaS 2在Au（111）表面的单层结构，探讨了掺杂后的基底效应。我们发现，CDW的不稳定性抑制主要是由强大的S-Au相互作用，而不是通过掺杂。的S-Au相互作用的结果在TaS 2单层的结构变形，其特征在于由横向和平面外的原子位移和7 × 7的周期性所规定的相称的界面与金。这种7 × 7扭曲结构的模拟STM图像与实验STM图像一致。相比之下，我们发现一个强大的3 × 3 CDW相单层1H-TaS 2的石墨烯基板上，有最小的相互作用。
2019-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Robustness of classical nucleation theory to chemical heterogeneity of crystal nucleating substrates
Yale University（耶鲁大学）
研究通过分子动力学模拟探讨了化学均匀和非均匀基底上异质成核的动力学机制，发现经典成核理论的预测在不同表面条件下仍保持有效性。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
In-Situ Monitoring of Thermal Annealing Induced Evolution in Film Morphology and Film-Substrate Bonding in a Monolayer MoS2 Film
我们进行原位两个周期的热循环和退火的研究转移CVD生长的单层MoS 2的SiO2/Si衬底上，使用空间分辨显微拉曼光谱和PL光谱。在热循环和在305摄氏度下退火两次之后，膜形态和膜-基底结合被显著地改变，这与聚合物残留物的去除一起导致膜上的应变和掺杂分布的重大变化，并且因此光学性质。退火前，在转移膜中的波纹相关的应变占主导地位的PL峰的位置和强度的空间分布的膜;退火后，在膜-衬底键合的变化，影响应变和掺杂，成为主导因素。这项工作表明，薄膜-衬底键合，从而应变和掺杂，在热应力下是不稳定的，这对于理解衬底对2D材料的光学和输运性质的影响及其对器件应用的影响是重要的。
2016-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Two Approaches to Dislocation Nucleation in the Supported Heteroepitaxial Equilibrium Islanding Phenomenon
我们用分子静力学方法和相场晶体学方法研究了二维纳米岛中位错的形成。结果发现，这两种方法表明相同的定性阶段的成核过程。位错在膜-基接触点处形核，当位错与岛-润湿膜接触点的距离大于最高能垒的距离时，位错能量单调减小。
2008-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Self - Organized Si Dots On Ge Substrates
研究了锗衬底上硅外延生长条件与生长温度和单层覆盖率的关系。岛的形成观察孔研究的温度范围内，虽然强合金化与基板发生的最高温度。碳预沉积为硅岛提供了合适的成核中心并减少了合金化。制备预结构化的Ge衬底以增强岛化并实现有序化。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Compatibility of the selective area growth of GaN nanowires on AlN-buffered Si substrates with the operation of light emitting diodes
采用分子束外延技术在Si（111）衬底上生长了厚度为2 ~ 14 nm的AlN薄膜。利用扫描电子显微镜和视线四极杆质谱分别研究了AlN层厚度对自发形成GAN纳米线（NWs）形貌和成核时间的影响。我们观察到，在这些层上生长的纳米线的对准随着层厚度的增加而改善，而它们的成核时间减少。我们的研究结果表明，4 nm是最小的AlN层的厚度，允许生长良好对齐的纳米线与短的成核时间。这种AlN缓冲层被成功地采用，连同图案化的SiOx掩模，用于垂直GAN纳米线的选择性区域生长（SAG）。此外，我们制作的发光二极管（LED）从NW合奏，通过自组织现象裸和AlN缓冲的Si衬底上生长。对这两种器件的光电特性的仔细表征表明，裸硅和AlN缓冲硅上的NW-LED的性能相似。通过透射电子显微镜发现的大量晶界促进了AlN缓冲层的导电。这些结果表明，Si上的粒状AlN缓冲层与GAN纳米线的SAG和LED操作都兼容。因此，这项研究是第一步，对硅衬底上的均匀NW合奏的基础上制造LED。
2014-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Atmospheric Oxygen Binding and Hole Doping in Deformed Graphene on a SiO2 Substrate
利用显微拉曼光谱和扫描隧道显微镜研究了二氧化硅衬底上石墨烯的结构畸变与空穴掺杂的关系。观察到的拉曼G带的上移表示电荷掺杂，而不是压缩应变。两个独立的因素控制掺杂：（1）石墨烯耦合到衬底的程度，以及（2）暴露于氧气和水分。由于与SiO2的紧密耦合，热退火引起明显的结构畸变，并激活双原子氧从石墨烯接受电荷的能力。气流实验表明，干燥的氧气可逆地掺杂石墨烯;掺杂变得更强，更不可逆的水分的存在下，并在很长一段时间。我们建议，氧分子阴离子是稳定的水溶剂化和静电结合的二氧化硅表面。
2010-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exploring semiconductor substrates for Silicene epitaxy
本文采用基于第一性原理的密度泛函理论计算了硅烯单分子膜在不同（111）半导体表面上的电子性质。我们发现，硅烯覆盖层的相对稳定性和其他性质敏感地依赖于是否相互作用的顶层的基板是金属或非金属终止。金属终止表面上的硅单层的性质可以是金属的或甚至是磁性的，这取决于基底的选择。硅烯覆盖层在半导体衬底的金属终止表面上经历n型掺杂，而在非金属终止表面上经历p型掺杂。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Engineering bandgaps of monolayer MoS2 and WS2 on fluoropolymer substrates by electrostatically tuned many-body effects
本征电学和激子性质的单层过渡金属二硫属化物的CYTOP氟聚合物基板上进行了研究，大大抑制无意掺杂和介电屏蔽。采用固态回溯法在单层WS2中观察到双极输运行为。单层MoS2和WS2的激子性质由绷带重整化、泡利阻断和载流子屏蔽对载流子掺杂之间的复杂相互作用决定。
2016-04-27 cond-mat.mtrl-sci
The Origin of Doping in Quasi-Free Standing Graphene on Silicon Carbide
我们解释了强大的p型掺杂观察准独立的石墨烯六方碳化硅衬底的自发极化。这种机制是基于SiC的体属性，不可避免的任何六边形多型体的材料和独立的界面形成的任何细节。我们表明，极化的符号和幅度与石墨烯层中观察到的掺杂水平完全一致。有了这种机制，基于假设的受体型缺陷的模型，因为他们讨论到目前为止是过时的。外延石墨烯的n型掺杂通常通过与缓冲层及其与衬底的界面相关联的施主样状态来解释，其过度补偿极化掺杂。
2011-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of incubation time preceding the Ga-assisted nucleation and growth of GaAs nanowires on Si(111)
从基本观点来看，表面纳米结构的成核和生长之前的孵育时间是有趣的，但也具有实际意义，因为它决定了纳米结构集合的统计特性，如尺寸均匀性。利用原位反射高能电子衍射技术，我们精确地推导出了不同条件下分子束外延生长在未图形化Si（111）衬底上的Ga辅助GaAs纳米线的孕育时间。我们开发了一个成核模型，解释和拟合非常好的数据。我们发现，对于一个给定的温度和Ga流量，孵化时间总是增加与减少的As流量，并成为无限的在一定的最小流量，这是较大的温度。对于给定的As和Ga通量，孵育时间总是随温度而增加，并且在典型条件下在640 °C以上迅速趋于无穷大。温育时间的强温度依赖性反映在纳米线数密度随温度的类似变化中。我们的分析为选择适当的生长条件提供了理解和指导，以避免不必要的材料消耗，长的成核延迟和高度不均匀的纳米线合奏。在更一般的地面上，生长表面纳米结构的最小通量和最高温度的存在应该是一个普遍的现象，适用于广泛的材料-衬底组合。
2019-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Irreversible nucleation in molecular beam epitaxy: From theory to experiments
最近，分子束外延晶体表面不可逆生长过程中平台顶部的成核速率已被精确测定。在本文中，我们超越了通常用于研究成核过程的标准模型，我们分析了两个重要的附加物理成分的定性和定量后果：在台阶边缘的Ehrlich-Schwoebel势垒的不均匀性，因为扭结的存在，和转向效应，由于磁通和衬底的原子之间的相互作用。我们将我们的结果应用于典型的第二层成核实验。
2002-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Strain, doping and electronic transport of large area monolayer MoS2 exfoliated on gold and transferred to an insulating substrate
金辅助的机械剥离目前代表了一种有前途的方法，从母体范德华（vdW）晶体中分离具有优异的电子和光学性质的超大（cm级）过渡金属二硫属化物（TMD）单层（1 L）。$Au$和硫族元素原子之间的强相互作用是实现这种近乎完美的1 L剥离产率的关键。另一方面，它可能会显着影响与Au接触的1 L TMD的掺杂和应变。在本文中，我们系统地研究了形态，应变，掺杂，和电性能的大面积1 L $MoS_{2}$剥离超平坦的$Au$薄膜（$0.16-0.21 nm$粗糙度），并最终转移到绝缘$Al_{2}O_{3}$衬底。对$E'$和$A1'$峰位置的拉曼映射和相关分析揭示了与$Au$接触的1 L $MoS_{2}$的适度拉伸应变（$0.2\%$）和p型掺杂（$n=-0.25 \times 10^{13} cm^{-2}$）。纳米级分辨率的电流映射和电流-电压（I-V）测量导电原子力显微镜（C-AFM）显示直接隧穿在1 L的$MoS_{2}$上的$Au$，具有广泛的分布的隧穿势垒值（从0.7到1.7 eV）与p型掺杂的$MoS_{2}$一致。在$1L-MoS_{2}$最终转移到$Al_{2}O_{3}/Si$上后，应变转化为压缩应变（$-0.25\%$）。此外，n型掺杂（$n=0.5 \times 10^{13} cm^{-2}$）推断通过拉曼映射和确认的$Al_{2}O_{3}/Si$背栅1 L $Mo…
2021-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Optical investigation of the natural electron doping in thin MoS2 films deposited on dielectric substrates
二维（2D）化合物为新型分层器件和混合光子结构提供了独特的构建块。然而，在薄膜中，大的表面积与体积比增强了表面相互作用和充电效应的重要性，需要新的理解。在这里，我们使用显微光致发光（PL）和超声力显微镜，探讨的介电环境对几个单层二硫化钼薄膜的光学性质的影响。发现沉积在SiO2衬底上的MoS2薄膜的PL光谱变化很大。通过用SiO2和SiN对MoS2进行额外的覆盖来抑制这种膜与膜之间的变化，从而改善MoS2与周围的SiO2的机械耦合。我们发现，所观察到的PL的不均匀性有关的强烈变化，在局部的电子充电的二硫化钼膜。在完全封装的膜中，负电荷增强，导致均匀的光学性质。观察到的2D薄膜的光学特性的表面相互作用的灵敏度很大的层状材料的光电子学应用具有重要意义。
2014-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the role of interfacial heterogeneous nucleation in metastable thin film growth of rare earth nickelates electronic transition materials
虽然稀土镍酸盐（ReNiO 3）具有丰富的电子相和广泛可调的金属-绝缘体电子跃迁性质，但其固有的Meta稳定性在很大程度上阻碍了其实际的电子应用。除了提高氧反应压力，异相成核预计作为一种替代策略，使结晶ReNiO 3在低Meta稳性。本文揭示了高氧压和异质界面在触发ReNiO_3薄膜亚稳态生长中各自的作用。采用第一性原理计算进一步验证了在LaAlO 3单晶衬底上生长的ReNiO 3（Re：Nd，Sm，Eu，Gd，Dy）异质薄膜在常压下不需要施加高氧压就能有效晶化，表明ReNiO 3与衬底之间的界面结合能充分降低ReNiO 3的正Gibbs形成能.然而，突变的电子跃迁只出现在高氧压下生长的ReNiO 3薄膜中，在这种情况下，氧空位通过高氧压反应被有效地消除，如近边X射线吸收精细结构（NEXAFS）所示。本工作揭示了异质形核和高氧压对高质量ReNiO 3薄膜生长的协同作用。
2021-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of HfO$_2$ layers on graphene by CVD
研究了HfO $_2$在来自不同供应商的市售CVD石墨烯上的无种子层生长。结果表明，单层石墨烯从Cu转移到SiO $_2$ /Si衬底上后，双层和多层石墨烯岛的覆盖率不同。我们发现这些岛的分布和数量影响HfO $_2$的CVD成核和生长。特别是，我们表明，密集分布的双层石墨烯岛的边缘和表面提供了良好的成核位置的共形CVD HfO $_2$层。从对石墨烯- HfO $_2$ -TiN电容器的测量中提取介电常数16。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Selective Epitaxial Growth of GaAs on Ge Substrates with a SiO2 Pattern
我们有选择地生长薄外延GaAs薄膜的Ge衬底上的援助的200 nm的薄SiO2掩模层。选择性生长的结构具有从1 μ m宽到1 × 1 mm 2的大面积的横向尺寸。生长是完全选择性的，由于优化的生长过程，包括在高压下生长的13 nm薄的成核层，然后是GaAs的低压生长。这种生长过程抑制了GaAs在掩模区域上的成核，并且是在GaAs中的负载效应的减少和反相畴生长的抑制之间的良好折衷。尽管如此，微观和宏观加载效果仍然可以观察到的X-截面SEM图像和轮廓仪测量。X射线衍射和低温光致发光测量表明选择性生长的GaAs具有良好的微观特性。
2007-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Elastic Oscillations on Nucleation in Metals
Physico-Technological Institute of Metals and Alloys of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院金属与合金物理技术研究所）；V.G. Baryakhtar Institute of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院V.G.巴里亚赫塔尔磁学研究所）
本研究通过实验揭示弹性振动通过机械冲击和空化侵蚀提高金属成核率的机制，为控制结晶结构提供理论支持。
2026-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Heterogeneous Seeded Molecular Dynamics as a Tool to Probe the Ice Nucleating Ability of Crystalline Surfaces
冰成核在许多自然和技术过程中起着重要的作用，但由于所涉及的时间短（ns）和长度尺度短（nm），因此实验研究具有挑战性。另一方面，传统的分子模拟很难处理临界冰核形成所需的相对较长的时间尺度。解决这个问题的一种方法是利用自由能或路径采样技术。不幸的是，这些计算成本很高。种子分子动力学是一种要求低得多的替代方法，已经成功地应用于研究水的均匀冻结。然而，在非均质冰成核的情况下，自然界最喜欢的形成冰的途径，必须在冰种子和感兴趣的基质之间建立一系列合适的界面-这不是一项简单的任务。在本文中，我们提出了一个异质SEEDing方法（HSEED），利用随机结构搜索框架来解决冰基板的挑战，从而使种子分子动力学模拟的异质冰成核晶体表面。我们验证HSEED框架通过研究成核的冰：（i）模型晶体表面，使用粗粒度mW模型;和（ii）胆固醇晶体，采用完全原子的TIP 4P/冰水模型。我们表明，HSEED技术产生的结果与metadaptics和前向通量采样模拟非常一致。由于其计算效率，HSEED方法允许人们快速评估整个晶体基质库的冰成核能力-这是大气科学等领域期待已久的计算发展。
2018-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-point defect interaction on plasticity across the length scale in SrTiO3
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；The University of Osaka（大阪大学）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
研究通过跨尺度实验揭示Nb掺杂如何抑制SrTiO3中的位错形核、乘法和运动，发现氧空位促进初始塑性而Sr空位阻碍位错运动。
2026-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Molecular-beam epitaxy of GaSb on 6{\textdegree}-offcut (001) Si using a GaAs nucleation layer
我们研究并优化了在邻位（001）Si衬底上使用GaAs成核层的GaSb层的分子束外延。在优化条件下的不同生长阶段的深入分析揭示了形成高密度的小GaAs岛形成准二维层。然后，GaSb在这一层上成核为三维岛，然后在几纳米内转向二维生长。此外，反射式高能电子衍射显示GaAs在Si上和GaSb在GaAs上的快速弛豫。GaSb层的质量优于通过AlSb成核层在Si上生长的类似层。
2019-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Selective-area van der Waals epitaxy of h-BN/graphene heterostructures via He$^{+}$ irradiation-induced defect-engineering in 2D substrates
将二维（2D）材料组合成异质结构使得能够形成具有设计特性的原子级薄器件。为了实现高密度、自下而上的集成，通过范德华外延（vdWE）生长这些2D异质结构是目前主要采用的机械转移的有吸引力的替代方案，机械转移在缩放和再现性方面仍然存在问题。然而，控制核形成的位置仍然是vdWE中的关键挑战。在这里，我们使用聚焦的He离子束在石墨烯衬底中确定性地放置缺陷，其作为绝缘的2D六方氮化硼（h-BN）的生长的优先成核位点。我们展示了一个无掩模，选择性区域VDWE（SAVDWE），其中成核率和晶体质量的h-BN的控制用于缺陷形成的离子束参数。此外，我们表明，通过SAvdWE生长的h-BN具有电子隧穿特性相媲美的机械转移层，从而奠定了可靠的，高密度的阵列制造的二维异质结构的器件集成通过缺陷工程在二维衬底的基础。
2020-09-29 cond-mat.mtrl-sci
GaN Nucleation Landscape on Patterned Sapphire Shaped by the Growth Temperature of Directly Grown Boron-Compound Masks
Kyung Hee University（庆熙大学）；Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）
研究直接生长的硼化合物掩模生长温度如何通过调控蓝宝石表面局部可及性，改变GaN在圆形SiO2开口内的成核位置分布，并利用动力学蒙特卡洛模拟解释实验趋势。
2026-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Island nucleation in thin-film epitaxy: A first-principles investigation
本文以Ag/Pt（111）异质外延为例，对吸附质相互作用在岛形核和生长中的作用进行了理论研究。从密度泛函理论出发，我们得到了基底介导的Ag吸附原子对相互作用，发现在较短的射程内，吸附原子之间形成了排斥环。排斥的大小与扩散势垒相当。在动力学蒙特卡罗模拟，我们发现，排斥相互作用导致的岛屿密度超过一个数量级大于成核理论预测，从而确定其适用性的严重限制。
2000-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Water-Gated Charge Doping of Graphene Induced by Mica Substrates
我们报告存在的水栅电荷掺杂的原子级平坦的云母基板上沉积的石墨烯。发现在通过微机械剥离kish石墨制备的石墨烯/云母异质堆叠的界面区域中存在约0.4 nm厚的双层单元中的水分子膜。如通过拉曼映射可视化的G和2D带的光谱变化示出云母衬底诱导石墨烯中的强p型掺杂，空穴密度为$(9 \pm 2) \times 1012 cm$ {-2}$。然而，疏水膜有效地阻止界面电荷转移，使石墨烯的空穴掺杂显著减少。扫描开尔文探针显微镜独立证实了水门调制的费米能级由0.35 eV，与光学确定的空穴密度。在这项研究中展示的石墨烯的电子性质的操纵应该作为一个有用的工具，在实现未来的石墨烯应用。
2012-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scenarios of heterogeneous nucleation and growth studied by cell dynamics simulation
由于均匀成核的相变动力学长期以来一直使用经典的Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami（KJMA）理论进行分析。然而，由于非均匀形核而引起的相变动力学尽管在技术上是至关重要的，但尚未得到系统的研究。本文采用唯象的含时Ginzburg-Landau（TDGL）型模型结合胞元动力学方法，从理论上系统地研究了非均匀形核动力学。在这项研究中，我们专注于相变的动力学时，材料被夹在两个支持基板。该模型是用来模拟相变存储介质的。由于均质和非均质成核可以同时发生，我们预测了一些情况下的相变，包括：非均质成核制度，非均质成核制度，和非均质-非均质共存制度。这些预测直接证实了使用TDGL模型的数值模拟。研究结果表明，KJMA公式在非均匀形核条件下的适用范围有限，但仍能反映相变过程中不同阶段的微观相变机制。
2007-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Boundary-induced nucleation control: A theoretical perspective
预图案化衬底以产生能量上更吸引或排斥的区域允许在物理气相沉积实验中产生各种结构。如果能量吸引区域形成矩形网格，则会产生特别有趣的结构。对于颗粒通量、衬底温度和晶格尺寸的特定组合，可以精确地产生每个单元一个簇，从而引起成核控制。在这里，我们表明，成核控制的实验观察可以很好地理解从理论的角度来看。为了这个目的，我们执行，一方面，动力学蒙特卡罗模拟，另一方面，使用分析缩放参数合理化所观察到的行为。对于几个可观的，表征成核控制，一个很好的协议之间的实验和理论。这强调了所提出的通过操纵直接环境来控制材料沉积的机制的一般性。
2018-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
