Molecular dynamics simulation study of mechanical properties of 3C-SiC with extended defects
V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院 V. 拉什卡拉里夫半导体物理研究所）；Educational Scientific Institute of High Technologies, Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学高等技术教育科学研究所）；National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”（乌克兰国立技术大学“伊戈尔·西科尔斯基基辅理工学院”）
本研究利用Vashishta势和ABOP势进行大尺度分子动力学模拟，探讨扩展缺陷对3C-SiC弹性能的影响，量化不同缺陷浓度下C11、C12和C44常数的变化，并计算不同缺陷类型和浓度下的有效体积模量、剪切模量和杨氏模量。
2026-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the potential of perfect screw dislocations in SiC for solid-state quantum technologies
本文通过第一性原理计算发现3C-SiC中螺位错可吸引双空位形成一维阵列，并调制其电子态和电荷转变能级，从而将位错从有害缺陷转变为量子计算中的主动构建模块。
2023-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Stability of undissociated screw dislocations in zinc-blende covalent materials from first principle simulations
用第一性原理计算研究了金刚石、Si、$β$ -SiC、Ge和GaAs等几种锌基材料的完全螺位错的性质。对于几乎所有的元素，属于洗牌集平面的核心配置是有利的，与低温实验一致。仅对于金刚石，滑移构型具有最低的缺陷能量，这要归功于核心中的sp $^2$杂化。
2007-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Origin and nature of killer defects in 3C-SiC for power electronic applications by a multiscale atomistic approach
在Si上外延生长的3C-SiC显示出大量的扩展缺陷。特别是，单，双和三重堆垛层错（SF）在几个实验中观察到共存。尽管3C-SiC/Si具有理想的性能（主要是宽禁带、高击穿电场和热性能）以及直接集成到Si技术中的可能性，但迄今为止，过多的缺陷限制了3C-SiC/Si在电力电子领域的开发。在这里，我们使用多尺度的方法，基于经典的分子动力学（MD）模拟和第一性原理计算，深入研究最常见的3C-SiC/Si（001）扩展缺陷的起源，性质和性能。我们的MD模拟揭示了一个自然的路径形成的部分位错复合物终止双和三重SF的。MD结果被用作高级DFT计算的输入，使我们能够更好地确定核心结构，并调查电子性质。事实证明，部分位错复合物终止双和三重SF负责引入电子状态显着填充的差距。另一方面，个别部分位错终止单SF只诱导状态非常接近的间隙边缘。我们得出结论，部分位错复合体，特别是最丰富的三重，有利于漏电流方面的杀手缺陷。来自理论/模拟设计的策略，以降低其发生的建议进行了讨论。
2020-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dislocation response to electric fields in strontium titanate: A mesoscale indentation study
Institute for Applied Materials, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院应用材料研究所）；Department of Materials and Earth Sciences, Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学材料与地球科学系）
本研究通过介观刻痕法探讨了铁锈石中电场对位错响应的影响，发现高密度位错降低了介电击穿强度并影响位错运动机制。
2025-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Harnessing dislocation motion using an electric field
本研究首次实现仅通过外部电场控制单晶硫化锌中位错运动，发现带电30°部分位错因电场方向可逆移动而90°位错静止，为非机械场调制位错性质提供直接证据。
2023-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Controlling local resistance via electric-field induced dislocations
位错是晶格偏离完美晶体结构的一维（1D）拓扑线缺陷。位错的存在超越了凝聚态研究，并引起了各种各样的涌现现象[1-6]，从地质效应[7]到二极管的发光[8]。尽管它们普遍存在，但迄今为止，位错的受控形成通常通过应变场来实现，该应变场在生长期间施加[9，10]或通过变形来追溯，例如，(nano[11-14]）-缩进[15]。在这里，我们展示了如何使用局部电场诱导部分位错，改变结构和电子响应的材料的领域。通过结合高分辨率成像技术和密度泛函理论计算，我们直接对铁电六方晶系锰氧化物Er（Ti，Mn）O3中的位错进行成像，并研究了它们对局域电输运行为的影响。使用电场诱导部分位错是一种概念上的新方法新兴领域的新兴缺陷驱动的现象，并使局部性能控制，而不需要外部宏观应变场。这种控制是在未来氧化物电子学的实际设备中集成和功能化位错的重要一步。
2020-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale insights on the origin of the Power MOSFETs breakdown after extremely long high temperature reverse bias stress
在这项工作中，4 H-SiC功率MOSFET的介电击穿的起源是在纳米尺度上研究的，分析了在极长时间（三个月）的高温反向偏置（HTRB）应力后失败的器件。击穿事件的位置和通过外延层传播的线位错之间的一一对应关系被发现。扫描探针显微镜（SPM）揭示了线位错的导电性质和少数载流子浓度的局部修改。根据这些结果，可以阐明穿透位错在4 H-SiC MOSFET失效中的作用。
2020-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrically detected magnetic resonance of carbon dangling bonds at the Si-face 4H-SiC/SiO$_2$ interface
基于SiC的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在电力电子应用中具有重要意义。然而，在SiC/SiO $_2$界面处的电活性缺陷降低了器件的理想性能。相关的微观缺陷可以通过电子顺磁共振（EPR）或电检测磁共振（EDMR）来识别。这有助于确定制造工艺的哪些变化可能会导致器件性能和可靠性的进一步提高。EDMR测量显示，在不同处理的MOSFET中，尽管在测量的$g$ -因子中观察到一些差异，但具有非常相似的主导超精细（HF）光谱。在这里，不同的SiC MOSFET测得的HF光谱进行了比较，有人认为，在所有的设备中存在相同的主导缺陷。与模拟的C悬挂键（P $_\textrm{bC}$）中心和硅空位（V $_\textrm{Si}$）的光谱数据的比较表明，P $_\textrm{bC}$中心是一个更合适的候选人来解释所观察到的HF光谱。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Boron-doping of cubic SiC for intermediate band solar cells: a scanning transmission electron microscopy study
硼（B）有可能在立方碳化硅（3C-SiC）中产生中间带，将这种材料变成单结太阳能电池的高效吸收体。离域带的形成需要高浓度的杂质元素，但是B在SiC的3C多晶型物中的沉淀行为还不是很清楚。在这里，探针校正的扫描透射电子显微镜和二次离子质谱法被用来研究在B-注入3C-SiC作为温度的函数的沉淀机制。在1273 K退火后检测到点缺陷聚集，而层错，富B沉淀和位错网络的发展在1573 - 1773 K范围内。析出相为菱方B13 C2结构，在1773 K时仍能捕获B。高于此温度，较高的溶解度减少沉淀和游离B扩散出注入层。在1873 K下获得了E19（cm-3）掺杂浓度。
2018-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Ubiquitous Ideal Spin-Orbit Coupling in a Screw Dislocation in Semiconductors
我们从理论上证明了螺位错（SD），一种广泛存在于半导体中的一维拓扑缺陷，普遍表现出一种新形式的自旋轨道耦合（SOC）效应。与通常存在于表面/界面处的众所周知的常规2D Rashba-Dresselhaus（RD）SOC效应不同，半导体中SD-SOC状态的深能级性质容易使其成为理想的SOC。值得注意的是，与SD的固有对称性有关的1D SD-SOC的自旋织构比2D RD-SOC表现出显著更高程度的自旋相干性。此外，如Si/Ge、GaAs和SiC中SD的比较第一性原理计算所证明的，可以通过化合物半导体中的离子性来调节1D SD-SOC，以理想地抑制自旋弛豫。因此，我们的研究结果打开了一扇新的大门，操纵自旋输运的半导体利用，否则有害的拓扑缺陷。
2018-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial electrical and chemical properties of deposited SiO2 layers in lateral implanted 4H-SiC MOSFETs subjected to different nitridations
本文研究了在4 H-SiC上沉积SiO2层，并在NO和N2 O中进行不同的沉积后退火（PDA），以确定影响4 H-SiC MOSFET沟道迁移率和阈值电压稳定性的关键因素。特别是，PDA在NO中给出了更高的沟道迁移率（55 cm 2 V-1 s-1）比PDA在N2 O（20 cm 2 V-1 s-1），和亚阈值行为的设备证实了较低的界面态的NO的情况下的总量。后者也可以从栅控二极管配置中测量的4 H-SiC MOSFET的电容-电压特性的行为中推导出来。另一方面，循环栅极偏置应力测量允许分离的4 H-SiC带隙和近界面氧化物陷阱（NIOTs）在两个氧化物的上部和底部的界面态（NIT）的贡献。特别是，它被发现，NO退火降低了界面态捕获的电荷的总密度下降到3 × 1011 cm- 2和氧化物内捕获的那些下降到1 × 1011 cm-2。电子能量损失谱表明，在NO退火样品中这些陷阱的减少是由于在界面处的亚化学计量的氧化硅（~ 1 nm）和碳相关的缺陷（<1 nm）的量分别较低。这种相关性代表了理解SiO2/4 H-SiC界面物理的进一步进展，解释了4 H-SiC MOSFET的迁移率和阈值电压行为。
2021-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Hole Drift Velocity in 4H-SiC
对p掺杂4 H-SiC在强电场作用下的瞬态和稳态空穴非线性输运进行了理论研究。它基于非线性量子动力学理论，该理论提供了对系统中正在演变的耗散现象的清晰描述。得到了空穴的漂移速度和非平衡温度，并推导和分析了它们与电场强度的关系。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Giant Barnett Effect from Moving Dislocations
本文揭示运动位错可在晶格中产生巨有效局域磁场并翻转自旋，提出由激光、微波或电致剪切变形驱动磁化反转的新机制。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Loops in Graphene
拓扑缺陷可以以意想不到的方式影响石墨烯的物理性质。利用它们的影响可以导致对材料强度和电性能的增强控制。在这里，我们提出了一类新的拓扑缺陷的石墨烯组成的一个旋转序列的位错，关闭自己，形成晶界环，要么保存在六方晶格中的原子数量或容纳空位/间隙重建，同时没有留下不满意的债券。在扫描隧道显微镜（STM）研究SiC（0001）上生长的外延石墨烯时，观察到一个晶界环作为“花”图案。我们发现，花缺陷具有最低的能量每位错核心的任何已知的拓扑缺陷在石墨烯，通过移动位错的聚结提供了一个自然的解释其增长。
2011-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Canonical Quantization of Crystal Dislocation and Electron-Dislocation Scattering in an Isotropic Medium
晶体位错控制材料的塑性力学性能，但也影响电学和光学性能。然而，位错的基本和定量的量子力学理论几十年来一直没有被发现。本文通过引入一个新的准粒子“dislon”，给出了各向同性介质中刃位错和螺位错的精确可解的位错量子场论。利用这种方法，从电子自能出发，研究了电子-位错弛豫时间，并将其简化为经典结果。此外，还预言了位错核附近的一种全新的电子能量弗里德尔振荡，这种振荡目前甚至可以在单电子情况下发生。这是第一次在全量子场论水平上研究位错对材料非力学性质的影响。
2016-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Electrical and Spectroscopic Properties of SiC Detectors
在本文中，我们比较了三种不同的半绝缘体碳化硅（SiC）材料用于制造辐射探测器的适用性。我们制备了不同金属接触组合的平面传感器，并通过α光谱和I-V特性测量表征了探测器的质量。我们观察到，II-VI公司的4 H-SiC材料由于高浓度的钒掺杂而不适合用于辐射探测器的制造。我们还提出了由于高浓度的残留杂质导致的4 H-SiC Norstel材料的电荷收集效率差，并且我们从α光谱评估了低迁移率-寿命产物（α）= 3.5E-7 cm 2/V。我们证明了Cree公司的4 H-SiC材料是生产辐射探测器的最佳候选材料。我们使用AuTi/SiC/TiAu接触结构评估了迁移率-寿命乘积（α）= 5.4E-6 cm 2/V。
2020-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermo-magneto-electric transport through a torsion dislocation in a type I Weyl Semimetal
我们研究了电子和热电输运在I型Weyl半金属纳米结，扭转位错缺陷，在外部磁场平行于位错轴的存在下。缺陷是在一个圆柱形的几何形状，作为一个组合的规范场占扭转应变，和晶格失配效应的δ势垒。在Landauer理论中，我们发现由于应变和磁场的共同作用，电流呈现手征谷极化，电导呈现Landau能级的特征。我们还计算了热输运系数，其中一个高的热电势和一个大的品质因数预测的交界处。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Transport in the Silicon Carbide Semiconductor in Phase 3C
在这项工作中，我们研究，理论上，电子迁移率的碳化硅半导体在3C相，命名为3C-SiC。3C-SiC在极端条件下显示出巨大的应用潜力。因此，对这种半导体的电子迁移率的研究具有很大的意义。本文从理论上推导了在恒定电场作用下n型掺杂3C-SiC半导体中载流子的漂移速度、位移和迁移率。分析了这些输运性质随电场强度和温度的变化关系。为此，使用具有源项（低强度电场）和运动阻力项（电阻）的微分运动方程。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Morphological and electrical properties of Nickel based Ohmic contacts formed by laser annealing process on n-type 4H-SiC
本文研究了激光退火形成的SiC功率二极管镍基背面欧姆接触的形貌和电学性能。在重掺杂110 μ m4H-SiC基片机械研磨后的背面溅射了100 nm厚的Ni薄膜。然后，为了实现欧姆行为，用波长为310 nm、能量密度为4.7 J/cm 2和脉冲持续时间为160 ns的UV受激准分子激光照射金属膜。通过不同的技术手段分析样品的形态和结构特性。纳米尺度的导电原子力显微镜（C-AFM）的电分析允许相关的退火金属膜的形态与它们的局部电性能。研究了激光退火制备的接触的欧姆行为，并与标准快速热退火（RTA）工艺进行了比较。最后，将其集成到650V SiC肖特基二极管的制作中。
2019-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic structure of graphite/6H-SiC interfaces
本文研究了6 H-SiC {0001}与石墨界面的电子结构。在n型和p型6 H-SiC（0001）上观察到的肖特基势垒分别为Phi_b，n^Si= 0.3 ± 0.1eV和Phi_b，p^Si=2.7 ± 0.1eV。在n型6 H-SiC（000-1）上，我们发现Phi_b，n^C=1.3 ± 0.1eV。这些障碍的金属/SiC接触的电性能的影响进行了讨论。
2006-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Atomic scale localization of Kohn-Sham wavefunction at SiO2/4H-SiC interface under electric field, deviating from envelope function by effective mass approximation
利用密度泛函理论计算电场下SiO2/4H-SiC界面的Kohn-Sham波函数，揭示电子在原子尺度局域于近界面立方晶位，解释EMA失效及(0001)面低沟道电导率成因。
2023-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of SiC nanotubes: A systematic $\textit{ab initio}$ study
研究了单壁锯齿型[（3，0），（4，0），（5，0），（6，0），（8，0），（9，0），（12，0），（16，0），（20，0），（24，0）]，扶手椅型[（3，3），（4，4），（5，5），（8，8），（12，12），（15，15）]和手性[（4，2），（6，2），（8，4），（10，4）] SiC-NTs以及单层蜂窝状SiC片的密度泛函理论计算结果表明，该方法具有较好的计算精度。结果表明，除了（3，0）和（4，0）Z形管为金属管外，其余SiC纳米管均为半导体管。此外，锯齿形SiC-NT的带隙是直接的，可以通过减小直径（$D$）从SiC片的带隙减小到零，尽管对于所有直径大于~20 μ m $ $的SiC纳米管的带隙几乎与直径无关。对于平行于管轴的电场（$E\parallel \hat{z}$），在低能区（0~6 eV）中，所有具有中等直径的SiC-NT（例如，$D$ $>$ 8 μ $ $）的$ε''$由在~3 eV处的单个明显峰组成。然而，对于小直径的SiC纳米管，例如（4，2）、（4，4）SiC-NT，$ε''$光谱确实明显偏离这种一般行为。在高能区（从6 eV以上），所有SiC-NT的$ε''$均表现出以~7 eV为中心的宽峰。对于垂直于管轴的电场（$E\perp \hat{z}$），除了（4，4）、（3，0）和（4，0）纳米管之外的所有SiC-NT的$ε''$光谱在低能…
2007-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-induced flexoelectricity in SrTiO$_3$ nanostructure from first principles
本文结合神经网络势与第一性原理计算，模拟周期性 SrTiO$_3$ 超胞中的失配位错，揭示位错核附近 TiO$_5$ 金字塔配位是可观挠曲电极化的主要来源。
2024-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrical properties of inhomogeneous tungsten carbide Schottky barrier on 4H-SiC
本文研究了碳化钨（WC）在4 H-SiC上的肖特基势垒的电学行为。首先，对一组等效二极管进行正向偏压的统计电流-电压（I-V）分析，显示在700°C退火后势垒高度的对称高斯分布，其中测得低肖特基势垒高度（$Φ$ B=1.05 eV）和理想因子n=1.06。低的势垒高度值使得这样的WC接触成为降低4 H-SiC肖特基二极管中的传导损耗的感兴趣的候选者。通过监测I-V特性的温度依赖性和相关参数$Φ$ B和n的行为，进行了更深入的表征。随着温度的升高，势垒高度增加，理想因子减小，表明WC/4 H-SiC肖特基接触存在横向不均匀性，引用Tung模型描述了这种不均匀性。有趣的是，在反向偏压下的漏电流的温度依赖性可以通过考虑在电子场致发射模型中的温度依赖的势垒高度相关的不均匀性来描述。这些结果可用于预测WC/4 H-SiC肖特基二极管在工作条件下的行为。
2020-07-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferroelectric switching at edge dislocations in BaTiO$_3$ modelled at the atomic scale
Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS), Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学先进材料模拟跨学科中心）；Center for Interface-Dominated High Performance Materials (ZGH), Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学界面主导高性能材料中心）；Faculty of Physics and Astronomy, Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学物理与天文学系）；Univ. Lille, CNRS, INRAE, Centrale Lille, UMR 8207 - UMET - Unité Matériaux et Transformations（里尔大学、法国国家科学研究中心、法国国家农业食品与环境研究院、里尔中央理工学院、UMR 8207 材料与转化单元）
研究通过原子模拟揭示了BaTiO3中⟨100⟩边缘位错核心在不同电场方向下作为铁电开关成核中心或墙钉的机制，阐明了位错对铁电开关的影响。
2026-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of high temperature annealing (T > 1650°C) on the morphological and electrical properties of p-type implanted 4H-SiC layers
研究了高温退火对p型注入4 H-SiC材料电学性能的影响。在不同能量（30 - 200 keV）下进行铝（Al）的离子极化，以获得浓度为约1020 at/cm 3的300 nm厚的受体盒轮廓。注入的样品在高温（1675-1825 °C）下退火。退火样品的形态学分析显示，在1775°C下，表面粗糙度RMS仅略有增加，而在1825°C下，这种增加变得更加显著（RMS=1.2nm）。室温霍尔测量导致空穴浓度在0.65- 1.34 × 1018/cm 3的范围内，迁移率值在21-27 cm 2 V-1 s-1的量级。温度相关的电测量允许估计Al注入物质的活化能为约110 meV（对于在1675°C下的注入后退火），并且活性p型Al掺杂剂的分数在39%和56%之间。研究结果为4 H-SiC结型背栅和MOSFET的制备提供了有益的指导。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrical Transport Properties in ZnO Bulk, c/ZnO and ZnMgO/ZnO/ZnMgO Heterostructures
本文对[Sci.代表：2012，2，533]定量分析了体ZnO、ZnMgO/ZnO和ZnMgO/ZnO/ZnMgO单、双异质结中与电输运性质相关的散射参数，得到了控制电子浓度和电子迁移率的最重要的散射参数。治疗的内在机制包括偏振光声子散射，压电散射和声学变形势散射。对于非本征机制，包括电离杂质，位错散射，应变诱导场。对于体相ZnO，通过两层霍尔效应模型校正了报道的实验数据，以去除ZnO/蓝宝石界面处的简并层的影响。通过电荷平衡方程确定了给体密度、受体密度和给体活化能。该样品在50 K以下表现出跳跃导电，位错散射密切控制电子迁移率。结果表明，与单样品相比，双样品中电子迁移率的提高主要归因于位错密度的降低、背景杂质引起的势阱中二维杂质密度的降低、界面电荷和应变诱导场的降低，这可能与沟道中更好的电子约束和该样品中2DEG的薄层载流子浓度的增强有关。
2016-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Effect of nitrogen introduced at the SiC/SiO$_2$ interface and SiC side on the electronic states by first-principles calculation
该研究通过第一性原理计算发现，在SiC/SiO$_2$界面附近引入超过4 nm的高浓度氮掺杂层可减弱量子限制、增加反型层电子密度，并使波函数峰值远离界面，从而降低界面散射、提高电子迁移率。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Planar buckling controlled optical conductivity of SiC monolayer from Deep-UV to visible light region: A first-principles study
该研究通过第一性原理计算揭示平面屈曲可调控SiC单层的带隙、杂化键合及从深紫外到可见光区的光电导等光学响应。
2023-07-15 cond-mat.mtrl-sci
A comparative DFT study of electronic properties of 2H-, 4H- and 6H-SiC(0001) and SiC(000-1) clean surfaces: Significance of the surface Stark effect
采用DFT方法对不同厚度的SiC表面板进行了模拟，分析了由于费米能级钉扎在SiC表面板两侧产生的均匀电场。结果表明，对于较厚的平板，电场是不均匀的，这一事实与表面态电荷有关。利用电子密度和电势分布，证明了为了进行高精度的模拟，有必要考虑足够数量的Si-C层。我们表明，使用12个双原子层导致令人满意的结果。它还表明，相对侧板终止的变化，无论是由不同类型的原子或由它们的位置，可以用来调整板内的电场，创建一个工具，用于模拟表面性质，这取决于在半导体的大部分掺杂。使用这些模拟结果发现，取决于电场，表面态的能量以不同于体态能量的方式变化。这个判据可以用来区分Shockley和Tamm表面态。利用场相关密度泛函方法对2 H-、4 H-、6 H-SiC（0001）和SiC（$000 \bar{1}$）三种洁净表面的电子性质，即表面态的能量和类型进行了分析和比较。
2009-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effects of nitridation on SiC/SiO$_2$ structures studied by hard X-ray photoelectron spectroscopy
SiC将开启电力电子的新时代，影响从电动汽车到可再生能源的各种能源技术。其物理特性在许多方面优于硅，包括带隙、击穿场和热导率。SiC基功率半导体器件进一步发展的主要挑战是SiC与其原生电介质SiO $_2$之间的界面质量。高温氮化工艺可以极大地改善界面质量并最终提高器件性能，但对底层的化学过程仍然知之甚少。在这里，我们提出了一个能量依赖的硬X射线光电子能谱学（HAXPES）研究探测非破坏性的SiC和SiO $_2$和它们的界面在不同的气氛中处理的设备堆栈。我们成功地结合了实验室和同步加速器的HAXPES，提供了独特的见解界面缺陷的化学和钝化通过氮化过程。
2020-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Growth and Properties of Dislocated Two-dimensional Layered Materials
二维层状位错材料近年来引起了人们的广泛关注。特别地，螺旋位错可以导致层状材料中的螺旋拓扑结构和层间扭曲，显著影响层的堆叠顺序和对称性。此外，具有大应变和严重畸变的原子配准的位错可以导致位错周围结构的局部修改。因此，位错提供了一个有用的途径，工程的光学，电学，热学，机械和催化性能的二维层状材料，这显示出巨大的潜力，带来新的功能。本文综述了位错二维层状材料的生长和性能的实验和理论研究进展。最后，对这一领域的未来工作进行了展望。
2020-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Gate-independent energy gap in non-covalently intercalated bilayer graphene on SiC(0001)
我们的第一性原理计算表明，通过过渡金属或碱金属的非共价插层，可以在SiC（0001）上的外延石墨烯中设计约0.12-0.25 eV的能隙，但源于不同的机制。前者是由于金属感应垂直电场和相互作用的综合作用，而后者则是由于内建电场的作用。该方案的一个很大的优点是，间隙尺寸几乎与高达1V/nm的栅极电压无关，从而保留了当被配置为场效应晶体管时调节石墨烯的费米能级的电手段。鉴于最近在插层石墨烯的实验技术方面取得的进展，我们的研究结果提供了一种将石墨烯与当前半导体工业结合起来的实用方法。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Electron-Phonon-Dislon Interacting System - Toward a Quantized Theory of Dislocations
我们提供了一个全面的理论框架来研究晶体位错如何影响材料的功能特性，基于量子化位错的想法，即“dislon”。与以前的工作dislons集中在异国情调的现象学，在这里，我们专注于理论结构和计算能力。我们首先提供了一个教学的必要性和好处，采用狄龙的方法，为什么狄龙哈密顿采取其目前的形式。然后，我们研究了电子-位错和声子-位错散射问题，使用dislon形式。导出了有效电子和声子理论，计算了位错对电子和声子输运性质的影响。与本质上是单粒子、低阶微扰和经典猝灭缺陷的传统位错散射研究相比，Dislon理论不仅可以方便地考虑电子关联、电子-声子相互作用和高阶散射事件等量子多体效应，而且可以在平等的基础上适当地考虑位错的长程应变场和动力学问题。这意味着，取代为特定的位错散射问题开发单独的模型，dislon理论允许计算电子结构和电输运、热输运、光学和超导性质等，在一个统一的理论下。此外，狄龙理论还有一个优于经验模型的优点，那就是它不需要拟合参数。dislon理论可以作为一个主要的计算工具，以前所未有的清晰度理解位错对多种材料功能特性的作用，并可能在位错能源材料中有广泛的应用。
2017-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure and high temperature mechanical properties of liquid-phase-sintered $α$-SiC with Y$_2$O$_3$-Al$_2$O$_3$ additions
本研究通过液相烧结制备了$α$-SiC样品，表征了其微观结构并测试了高温压缩蠕变性能，发现由晶格扩散和位错运动协调的晶界滑动是同时作用的主要变形机制。
2024-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Topological transition and emergent elasticity of dislocation in skyrmion lattice: Beyond Kittel's magnetic-polar analogy
Kyoto University（京都大学）；Central South University（中南大学）
研究揭示磁Skyrmion位错因显著伸长至原长180%而形成核心分裂结构，其长程应变场仍符合Volterra弹性理论，揭示磁与电域在集体拓扑准粒子 regime 中的本质差异。
2025-11-05 cond-mat.mtrl-sci
A common origin of photoplastic and electroplastic effects in ZnS
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本研究揭示了ZnS中光塑性和电塑性效应的共同机制，通过实验验证带电位错对载流子浓度变化的响应，为化合物半导体中位错含量的调控提供了新途径。
2025-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Electrically and mechanically tunable electron spins in silicon carbide color centers
半导体缺陷的电子自旋可能与其宿主发生复杂的相互作用，特别是在像SiC这样的极性材料中，其中电学和机械变量相互交织。通过结合脉冲自旋共振和从头算模拟，我们发现SiC中性双空位中的自旋-自旋相互作用产生了具有增强的Stark效应、亚10**-6应变灵敏度和强度对比度为15- 36%的高度自旋相关的光致发光的自旋态。这些结果建立SiC色心作为引人注目的系统，用于感测纳米级领域。
2013-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Theory of the carbon vacancy in $4H$-SiC: crystal field and pseudo Jahn-Teller effects
$4H$ -SiC中的碳空位是一个强有力的少子复合中心，是SiC基器件退化的主要原因。尽管关于缺陷的表征和建模的文献广泛，但许多基本问题仍然存在。其中，我们有不稳定的EPR数据连接到电气测量，伪Jahn-Teller（pJT）效应的物理起源，所观察到的顺磁状态的亚晶格依赖性的推理，和严重的温度依赖性的一些超精细信号，不能占热激活动态平均等效JT扭曲结构之间。在这项工作中，我们解决这些问题，通过半本地和混合密度泛函计算。我们首先列出总共四个空缺结构。反磁态具有明确的低能结构，而顺磁态则显示亚稳态。这种丰富的结构多样性可以追溯到填充的电子状态，这是由晶体场相关的pJT效应。从计算的缺陷旋转和转换机制的最小能量路径，结合计算的形成能和电子水平，我们得到了一个配置坐标图的缺陷。该图为我们提供了一个详细的第一原理图片的缺陷时，受到光学和热激发。计算的受主和施主跃迁分别与Z $_{1/2}$和EH $_{6/7}$陷阱能符合得很好。从计算和测量的$U$值的比较，并与生长的材料中的DLTS峰的相对强度的网站相关的形成能，我们分配Z $_{1}$（EH $_{6}$）和Z $_{2}$（EH $_{7}$）信号的受体（供体）转换的碳空位位于$h$和$k$亚晶格网站，分别。
2017-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Helix alignment, chevrons, and edge dislocations in twist-bend ferroelectric nematics
Advanced Materials and Liquid Crystal Institute, Kent State University（肯特州立大学先进材料与液晶研究所）；Materials Science Graduate Program, Kent State University（肯特州立大学材料科学研究生项目）；Faculty of Chemistry, University of Warsaw（华沙大学化学系）；Faculty of Advanced Technology and Chemistry, Military University of Technology（军事理工大学先进技术与化学学院）；Jozef Stefan Institute（约瑟夫斯蒂芬研究所）；Department of Physics, Faculty of Natural Sciences and Mathematics, University of Maribor（马里博尔大学自然科学与数学学院物理系）；Department of Physics, Kent State University（肯特州立大学物理系）
研究扭弯铁电向列相NTBF中表面对齐、V形缺陷和边缘位错的特性，揭示其在电光应用中的潜力。
2025-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A scalable network model for electrically tunable ferroelectric domain structure in twistronic bilayers of two-dimensional semiconductors
在具有对称性破缺界面的二维半导体双层膜中，小角度扭曲的莫尔结构形成具有周期性交替的面外极化的铁电畴阵列。在这里，我们提出了一个网络理论，这种FE域结构的可调谐性，通过施加一个电场垂直于二维晶体。使用多尺度分析，我们推导出一个完全参数化的弦理论描述的畴壁网络，并表明它经历了质的变化，弧后的部分位错像畴壁合并（网络节点附近）成条纹的完美的螺旋位错，这发生在依赖于DWN周期的阈值位移场。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High sensitive quasi freestanding epitaxial graphene gassensor on 6H-SiC
我们测量了6 H-SiC衬底上外延石墨烯和准独立外延石墨烯对NO $_2$、N $_2$、NH $_3$和CO的电响应。与外延石墨烯相比，准独立式外延石墨烯显示出NO2灵敏度的6倍增加。两种样品的灵敏度均优于实验限制的1 ppb。准独立式外延石墨烯的灵敏度的强烈增加可以通过接近狄拉克点的费米能量来解释，导致强烈的表面掺杂依赖的样品电阻。两种传感器对N $_2$、NH $_3$和CO的灵敏度可忽略。
2013-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Electric current effects in spark plasma sintering: From the evidence of physical phenomenon to constitutive equation formulation
采用3种加热方式，使ZrN粉末在放电等离子烧结（SPS）过程中在相同温度下具有3种不同的电流密度。将SPS烧结本构方程应用于三种SPS模式下ZrN的孔隙率演化实验，结果表明，高电流密度增加了ZrN颗粒的电流辅助变形能力，从而降低了流动应力。电流的流动增强了位错的运动，并通过修正的Williamson-Hall方程应用于X射线衍射结果和ZrN颗粒的机械强度测试，从实验上证明和分析了这一点。
2020-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Strain effect in highly-doped n-type 3C-SiC-on-glass substrate for mechanical sensors and mobility enhancement
本工作报告的应变效应的电性能的高掺杂n型单晶立方碳化硅（3C-SiC）转移到6英寸的玻璃基板采用阳极键合技术。实验数据显示沿[100]取向的纵向和横向的高规范因子分别为-8.6和10.5。高掺杂3C-SiC薄膜的压阻效应在几次弯曲循环后也表现出良好的线性和一致的再现性。实验结果与基于n型3C-SiC导带多谷间电子转移现象的理论分析相吻合。我们的发现，在n型3C-SiC的大规范因子加上消除电流泄漏到绝缘衬底可以铺平道路的发展单晶SiC玻璃基MEMS应用。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Epitaxial Graphene Growth on SiC Wafers
利用化学气相沉积反应器在4 H-SiC和6 H-SiC衬底上制备了外延石墨烯（EG）。描述了生长条件与EG的形貌和电性能的相关性。EG在Si面样品上的拉曼光谱主要受单层厚度的影响。该方法用于在50 mm SiC晶片上生长EG，该晶片随后被制造成具有14 GHz的fmax的场效应晶体管。
2009-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene on SiC: Modification of structural and electron transport properties by substrate pretreatment
外延石墨烯层的电输运性质与SiC表面形态相关。在这项研究中，我们通过原子力显微镜和拉曼测量表明，当对近轴6 H-SiC（0001）衬底应用不同的预处理程序时，外延石墨烯层的表面形态和结构发生显着变化。事实证明，经常使用的衬底的氢蚀刻是导致石墨烯生长期间出现不期望的高宏观台阶的原因。一种更有利的类型的亚纳米阶梯石墨烯层获得了一种新的方法：高温处理的SiC表面在氩气气氛中。结果可以通过在抑制巨阶聚束和石墨烯阶流生长的调节过程之后观察到的石墨烯缓冲层域来解释。优越的电子质量证明了在纳米探针传输实验中获得的非本征电阻各向异性较小，并在低温磁输运测量中的霍尔电阻的出色的量化。量子霍尔电阻与标称值（冯·克利青常数的一半）在4.5*10（-9）的标准偏差内一致，这使得该方法适合于制造电量子标准。
2015-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Induced Converse Piezoeffect in Screw Dislocated YBCO Thin Films
基于超导薄膜中严重缺陷的介质在外加电场中的逆压电效应，提出了螺旋位错YBCO薄膜中电场诱导临界电流增强的可能方案.的效果的大小被发现同时依赖于膜的厚度和内部的超导体的位错的数量。
1999-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Detailed dynamics of a moving magnetic skyrmion lattice in MnSi observed using a small-angle neutron scattering under an alternating electric current flow
本研究利用小角中子散射详细观察了交流电下MnSi中移动磁斯格明子晶格的动力学，发现低频下晶格发生塑性形变导致反射斑旋转和展宽，而高于阈值频率时振荡消除位错使斑点变锐利，揭示了交流频率对位错密度的控制作用。
2024-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Revealing the electronic band structure of trilayer graphene on SiC: An angle-resolved photoemission study
近年来，三层石墨烯由于其堆叠和电场依赖的电子性质而引起了广泛的关注。然而，一个直接的和良好的解决其能带结构的实验可视化尚未报道。本文利用角分辨光电子能谱（ARPES）数据，高分辨率地研究了在α-SiC（0001）和β-SiC（111）上通过氢嵌入获得的三层石墨烯的电子能带结构。紧束缚计算得到的电子带拟合的实验数据，以提取Bernal和菱面体堆叠三层的原子间跳跃参数。低能电子显微镜（LEEM）的测量表明，三层域延伸超过几十平方微米的面积，这表明利用这种材料在电子和光子器件的可行性。此外，我们的研究结果表明，在SiC衬底上的菱面体堆叠三层的发生率显着高于天然块状石墨。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layer Number Determination and Thickness-dependent Properties of Graphene Grown on SiC
在碳化硅（SiC）的碳表面上生长的少层石墨烯的电子性质被发现强烈地依赖于层数。载流子迁移率在较厚的石墨烯中更大，因为在较高层中与衬底相关的散射减少。迁移率的载流子密度依赖性在薄和厚石墨烯中是定性不同的，其中转变发生在约2层处。在厚的石墨烯中，迁移率随着载流子密度而增加，类似于从天然石墨剥离的多层石墨烯，这表明尽管有报道记录了C面生长的石墨烯中的非Bernal堆叠顺序，但各个层仍然电耦合。由于态密度的增加，霍尔系数峰值在厚石墨烯中降低。因此，非常需要一种可靠且快速的层数表征工具。迄今为止，AFM高度测定和拉曼散射通常被使用，因为SiC上的石墨烯的光学对比度较弱。然而，这两种方法都具有低吞吐量的缺点。我们表明，扫描电子显微镜（SEM）的对比度可以得到类似的结果，更高的吞吐量。
2011-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Formation of carbon interstitial-related defect levels by thermal injection of carbon into $n$-type 4$H$-SiC
4 $H$中点缺陷的电学性质已被广泛研究，但与碳材料（C $_{i}$）相关的电学性质至今仍令人惊讶地难以捉摸。实际上，当通过离子辐照或注入引入时，通过深能级瞬态谱（DLTS）观察到的与C $_{i}$相关的特征倾向于与其他主要缺陷的特征重叠，使得难以直接识别C $_{i}$相关的能级。最近的文献已经建议分配所谓的M中心，经常发现在辐照4 H-SiC，在不同的配置中的C $_{i}$缺陷的电荷状态转换。在本工作中，我们采用热退火的方法在150 μm厚的低掺杂n型4 $H$ -SiC外延层中引入过量的碳，并在样品表面上热解碳帽作为碳源。由于该层最初表现出低浓度的碳空位（[V $_{C}$ ] = 10 $^{11}$ cm $^{-3}$），这使我们能够研究完全V $_{C}$湮灭的情况，以及由于过量碳而形成的缺陷，即碳空位C $_{i}$及其高阶复合物。我们报告了C注射后出现的几个新水平，可能与C $_{i}$相关。它们的性质与M中心的性质不同，这表明检测到的水平具有不同的结构特征。这表明存在多种C $_{i}$相关缺陷。该研究还将有助于对碳注入过程中V $_{C}$湮灭的微观过程产生新的见解。
2021-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
