Structural Twinning-induced Insulating Phase in CrN (111) Films
相关材料的电子态可以通过从单晶衬底传递的结构变化来有效地修改。在MgO（001）衬底上生长的CrN薄膜具有（001）取向，而在α-Al_2 O_3（0001）衬底上生长的CrN薄膜沿平行于表面法线的（111）方向取向。CrN薄膜的输运性质根据晶体学取向而显著不同。CrN 111薄膜的金属-绝缘体转变（MIT）临界厚度明显大于CrN 001薄膜。与无明显缺陷的CrN 001薄膜相比，扫描透射电镜结果表明，CrN 111薄膜存在应变诱导的结构缺陷，如：G.周期性水平孪晶畴，导致增加的电子散射，促进绝缘状态。了解决定导电层电子特性的关键参数对于未来的技术应用是非常必要的。
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Twinning in ferromagnetic Heusler Rh2MnSb epitaxial thin films
本研究首次通过直流磁控溅射制备外延Rh₂MnSb全Heusler合金薄膜，表征其多方面性质，发现衬底诱导的规则孪晶、接近块体的磁学参数及半金属潜质，为该薄膜的成分结构调控研究奠定基础。
2025-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Twins and their boundaries during homoepitaxy on Ir(111)
用扫描隧道显微镜、低能电子衍射和表面X射线衍射研究了Ir（111）上强孪晶同质外延薄膜的生长和退火行为。原位表面X射线衍射薄膜生长过程中和之后被证明是一个有效的工具，用于确定在多层膜中的孪晶分数，并揭示侧孪晶边界的性质。退火的孪晶结构被示出发生在一个两步的过程中，首先减少不同堆叠区域之间的边界的长度，然后才是孪晶本身。侧孪晶界的结构提出了一个模型，这是一致的扫描隧道显微镜和表面X射线衍射数据。
2010-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Twin symmetry texture of energetically condensed niobium thin films on sapphire substrates (a-plane Al2O3)" [J. Appl. Phys. 110, 033523 (2011)]
在他们最近的出版物中，Zhao等人[J.Appl.Phys.110，033523（2011）]声称已经发现了蓝宝石上铱外延的新的三维关系。然而，在X射线衍射测量的分析中出现了两个关键错误。蓝宝石的晶体结构（α-Al 2 O 3）被错误地引用为六方密堆积，并且蓝宝石的晶体取向被错误地识别。纠正这些错误，人们发现他们的要求是没有道理的。
2011-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Local conductivity and the role of vacancies around twin walls of (001)-BiFeO3 thin films
在SrRuO 3缓冲的（001）取向SrTiO 3衬底上外延生长的BiFeO 3薄膜显示出正交的孪晶畴束，每个孪晶畴束包含平行的周期性的71 °畴壁。少量的109 °畴壁也存在于两个相邻束之间的边界处。由于薄膜和AFM针尖之间的肖特基势垒的选择性降低，所有生长的孪壁在局部探针测量期间相对于畴显示出增强的导电性（参见S. Farokhipoor和B. Noheda，Phys. Rev. Lett. 107，127601（2011））。在本文中，我们进一步讨论这些结果，并说明为什么其他传导机制被丢弃。此外，我们显示了至关重要的作用，氧空位在确定的量在墙壁上的传导。这促使我们提出，氧空位迁移到墙壁局部降低肖特基势垒。然后，这种机制在非铁弹畴壁中效率较低，在非铁弹畴壁中，人们预期壁周围没有应变梯度，因此（假设壁不带电）没有用于积累缺陷的驱动力。
2011-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Low-symmetry monoclinic phase stabilized by oxygen octahedra rotations in thin strained EuxSr1-xTiO3 films
利用Landau-Ginzburg-Devonshire理论和相场模型，研究了EuxSr 1-xTiO 3外延薄膜的长程结构序参量（氧八面体旋转）和极化之间的复杂相互作用.在双轴拉伸应变薄膜中，我们发现存在一个低对称性的单斜相与面内铁电极化，是稳定的反铁畸变氧八面体倾斜。单斜相在很宽的温度范围内是稳定的，并且其特征在于大量的能量等效极性和结构孪晶畴，这刺激了薄膜的容易孪晶，从而增强了其有效的压电响应。弯电耦合和旋转致伸缩引起额外的自发极化，压电和热电的铁弹孪晶界。
2013-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale ferroelastic twins formed in strained LaCoO3 films
铁弹性和磁有序在单一材料中的共存和耦合为实现具有多个调谐旋钮的新型器件提供了很好的机会。复合氧化物是一类特别有前途的材料，以发现多铁性相互作用，因为它们通常具有丰富的相图和相互作用是非常敏感的外部扰动。然而，这些系统的例子很少。在这里，我们报告的铁弹LaCoO 3外延薄膜和它们的结构对称性的几何控制，是密切相关的材料的电子和磁状态的孪生域的观察。通过选择性地选择具有双重旋转对称性的衬底来实现单向结构调制。这种调制扰动了晶体场分裂能量，导致轨道构型和磁化强度的意外面内各向异性。这些研究结果表明，利用结构调制控制多铁性相互作用，并可能使一个巨大的潜力，通过人工域工程刺激奇异现象。
2019-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of twinning and enhanced electronic anisotropy of SrIrO3 films
SrIrO 3（SIO）中的自旋轨道耦合和电子关联强烈地有利于新的量子态，使得SIO在下一代量子信息技术中非常有吸引力。此外，小的电子带宽提供了通过应变操纵各向异性电子输运的可能性。然而，SIO的孪晶膜生长经常掩盖电子各向异性，这可能对器件应用非常有用。我们表明，（001）取向的SrTiO 3（STO）衬底上的SIO膜的孪生可以强烈减少薄膜的厚度t小于30 nm，通过使用显示TiO 2终止的表面与台阶边缘对齐的衬底的a-或b-轴方向的基板。这使我们能够研究电子各向异性的应变SIO膜，迄今已报道仅为批量样SIO。对于t < 30 nm的薄膜，电子各向异性随着t的增加而增加，并且与在（110）DyScO 3上生长的几乎无应变的薄膜相比，电子各向异性甚至增加两倍。实验证明了电子传输对结构畸变的高灵敏度和通过衬底工程操纵传输的可能性。
2019-07-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Characterizing the Structure of Topological Insulator Thin Films
我们描述了分子束外延拓扑绝缘体薄膜在常用的基板上的结构缺陷的表征。孪晶畴是普遍存在的，但可以通过在光滑的InP（111）A衬底上生长来减少，这取决于氧化物脱附的细节。即使具有低密度的孪晶，（Bi，Sb）2Te3和InP之间的晶格失配也会导致膜相对于衬底的倾斜。我们还简要地讨论了运输同时顶部和背部电门控器件使用SrTiO 3和使用的覆盖层，以保护拓扑绝缘体膜的氧化和曝光。
2015-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelastic Hysteresis in Thin Films of Methylammonium Lead Iodide
机械应变可以改变甲基碘化铅铵MAPbI 3的结构和电子性质。报道了MAPbI 3多晶薄膜中的铁弹性滞后效应，即在变形周期内保持结构记忆的效应。反复弯曲膜MAPbI 3柔性聚酰亚胺基板上进行了检查，使用掠入射广角X射线散射（GIWAXS）定量表征的应变状态，人口，和最小尺寸的孪晶域。确定了铁弹应力-应变曲线上的矫顽应力和饱和度的近似位置，并发现薄膜中不同应变孪晶组的畴相互作用。特定的孪晶域的存在下，发现相关的应变状态与缺陷含量的异质性的报告。长期稳定性测试表明，畴壁在很长一段时间内是高度不动的。新的域壁的成核发生特定的机械应变和密切相关的薄膜的降解。这些结果有助于解释薄膜在压应变和张应变下的离子迁移、降解速率和光致发光行为。
2020-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Large LFMR observed in twinned La2/3Ca1/3MnO3 thin films epitaxially grown on YSZ-buffered SOI substrates
采用脉冲激光沉积技术在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）缓冲的绝缘体上硅（SOI）衬底上生长了La 2/3Ca 1/3 MnO 3薄膜。虽然YSZ层实现了完全的立方对立方外延，但顶部的锰氧化物层是多畴取向的，立方对立方和立方对角外延共存。由于磁晶各向异性和磁弹性各向异性的综合影响，在零磁场下，局域自旋取向在孪晶界上发生变化。结果表明，该薄膜具有很大的基于自旋相关隧穿效应的低场磁电阻效应。该薄膜在50 K时，在<1000 Oe的磁场中，电阻变化约为20%，具有实际应用前景。
2004-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced flux pinning in YBa2Cu3O7-d films by nano-scaled substrate surface roughness
纳米尺度的衬底表面粗糙度示出强烈影响的临界电流密度Jc的YBCO薄膜由两个单独的无孪晶和富孪晶区域组成的结晶LaAlO 3衬底上的脉冲激光沉积。在沉积过程中，在孪晶富集区产生纳米尺度的波纹表面。利用磁光成像技术，结合光学显微镜和原子力显微镜，我们观察到YBCO薄膜中孪晶富集区的磁通钉扎增强，导致Jc增加了30%，这一点被直接输运测量所明确证实。
2005-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Cubic magneto-optic Kerr effect in Ni(111) thin films with and without twinning
Bielefeld University（比勒费尔德大学）；VŠB-Technical University of Ostrava（俄斯特拉发理工大学）；Charles University（查理大学）
研究发现Ni(111)薄片中存在与磁化强度立方成正比的立方磁光Kerr效应，并揭示其受薄片孪生结构影响，为高灵敏度的CMOKE应用提供新可能。
2024-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Probing Topological Surface States and Conduction via Extended Defects in (Bi$_{1-x}$Sb$_x$)$_2$Te$_3$ Films
University of Michigan（密歇根大学）；University of Illinois（伊利诺伊大学）；Kirklareli University（克尔克拉雷利大学）；Penn State University（宾夕法尼亚州立大学）；Istanbul Technical University（伊斯坦布尔理工大学）
研究通过分析 (Bi$_{1-x}$Sb$_x$)$_2$Te$_3$ 薄膜中孪生边界对拓扑绝缘体导电性的影响，揭示其在电子器件中的应用潜力。
2025-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Inducing or suppressing the anisotropy in multilayers based on CoFeB
该研究通过调控退火条件，在 CoFeB 薄膜及 CoFeB/Ru/CoFeB 合成反铁磁体中实现单轴磁各向异性的诱导或抑制，并揭示了应变与化学有序化机制。
2023-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Study of size effects in the structural transformations in bcc Zr films
采用分子动力学方法，在嵌入原子模型下，采用原子间相互作用的多体势，研究了膜厚和温度对体心立方锆（001）晶向无限大薄膜结构相变的影响。结果表明，体心立方Zr薄膜的相变机制、相变顺序和最终结构与薄膜厚度密切相关。在（001）面厚度达6.1 nm的薄膜中，经历了一个由中间亚稳fcc相向bcc（110）相的取向转变，然后在冷却时观察到一个弥散的bcc（110）$\rightarrow$ hcp转变。在厚度为6.1至8.2nm的膜中，在冷却时由于剪切变形而形成孪晶fcc相，使得膜表面获得阶梯状起伏。随着bcc（001）薄膜厚度的进一步增加，发生马氏体相变，形成孪晶hcp结构，薄膜表面呈波浪状。计算了体心立方和面心立方晶格的体积模量和弹性模量。结果表明，对于面心立方相的晶格稳定性条件满足在体和薄膜系统。
2012-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of LaAlO3 twin-domain topology on local dc and microwave properties of cuprate films
利用低温激光扫描显微镜（LTLSM）的不同成像模式，研究了YBa_2Cu_3O_6.95 /LaAlO_3（YBCO/LAO）超导微带谐振腔的局部光学和超导特性，以及热电和电子输运（直流和射频）的空间变化。此外，微波非线性（NL）的本地源映射在二维同时使用LTLSM在双音射频互调失真对比度模式作为（x，y）的激光束扰动的位置的函数的样品。详细分析了单个双畴块体的取向对其NL性能的影响。结果表明，直接的空间相关性NL微波和直流电子输运性质的YBCO薄膜，是由下面的双畴拓扑结构的LAO衬底。在这种情况下，YBCO微带线不同区域的局域NL电流密度J_IM（x，y）的尺度与在相同位置测得的局域临界电流密度J_c（x，y）的尺度定量地一致。
2010-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Adsorption-Controlled Epitaxy and Twin Control of $γ$-GaSe on GaAs (111)B
University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；U.S. Army DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军DEVCOM陆军研究实验室）
本研究通过分子束外延技术，揭示了GaSe在GaAs(111)B基底上的吸附控制生长窗口，并发现生长温度影响晶体织构和孪生结构形成。
2026-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Highly oriented SrTiO3 thin film on graphene substrate
在晶体形式的Si上生长钙钛矿氧化物薄膜长期以来一直是将多功能氧化物集成到Si基技术中的关键障碍。在这项研究中，我们提出了脉冲激光沉积的结晶SrTiO 3薄膜上的Si使用石墨烯衬底。石墨烯上的SrTiO 3薄膜具有高度（00l）取向的晶体结构，这是由部分外延产生的。此外，石墨烯通过高度抑制化学互混来促进尖锐界面。石墨烯作为2D衬底和扩散阻挡层的重要作用允许基于功能复合氧化物的器件应用的扩展。
2017-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Single-domain imaging in topological insulator Bi2Te3 thin films
本研究通过原子力显微镜对比Bi2Se3和Bi2Te3在Al2O3上的形貌，发现Bi2Te3实现单域，提出孪晶界形成与范德华间隙层间相互作用相关，而非应变或缺陷。
2024-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-order epitaxy: A pathway to suppressing structural instability and emergent superconductivity
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学研究中心）；University of Tokyo（东京大学）；High Energy Accelerator Research Organization（高能加速器研究机构）；Tohoku University（东北大学）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）
通过6:5协调高阶外延在CdTe(001)基底上生长单晶FeTe薄膜，抑制了结构不稳定性并诱导出基底选择性的二维超导性。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Angular Dependence of Exchange Anisotropy on Cooling Field in FM/Fluoride Thin Films
铁磁/反铁磁（FM/AF）薄膜中的交换各向异性通常是沿冷却场或FM磁化方向引入的。在这里，我们调查的依赖性的交换各向异性，环路分叉，和反转机制上的冷却场方向使用矢量磁强计。研究了三种类型的样品（FM=Fe，Ni /AF = FeF 2，MnF 2），其中AF层是外延的（110），孪晶的（110）和多晶的。对于具有一个自旋轴的外延AF，冷却场使交换场沿自旋轴定向。施加垂直于自旋轴的冷却场导致分叉环，其形状随着冷却场的几何形状和强度而演变。对于其中存在两个正交自旋轴的孪生AF，交换场方向沿着包围冷却场的自旋轴的平分线。对于多晶AF，交换场方向与冷却场方向相同。横向磁滞回线表明，当交换场具有垂直于外加场的分量时，通过在垂直分量的方向上旋转而发生磁化反转。我们的研究结果表明，在氟化物薄膜中，交换场的建立主要是由AF各向异性方向，只有在较小程度上的冷却场或磁化方向。分叉的环路是由于AF各向异性的分布和大的AF域尺寸。此外，磁化反转过程对交换场方向极其敏感。
2005-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic theory of epitaxial ferroelectric thin films with dense domain structures
提出了一个Landau-Ginsburg-Devonshire型非线性唯象理论，该理论能够对外延铁电薄膜中的致密层状多畴态进行热力学描述。该理论明确地考虑到机械基板上的极化和晶格应变在不同的弹性域（双胞胎）的效果。对生长在（001）取向立方衬底上的PbTiO_3和BaTiO_3薄膜进行了数值计算。这些薄膜的“失配应变-温度”相图，显示各种可能的多畴和单畴状态的稳定范围。揭示了多畴外延铁电薄膜的三种类型的极化不稳定性，这些不稳定性可能导致在体晶体中形成新的多畴态。总的介电和压电小信号响应的多畴膜计算，导致从体积和畴壁的贡献。对于钛酸钡薄膜，强介电异常预测在室温下的失配应变的特殊值附近。
2001-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the atomic and domain structure of epitaxial films of multiferroic BiFeO3
最近的研究表明室温多铁性BiFeO 3（BFO）薄膜的畴壁具有独特的功能。因此，重要的是要了解在这些薄膜中的域形成的机制。高分辨率的X射线衍射和压电力显微镜，结合第一性原理模拟，使我们能够表征的原子和域结构的BFO薄膜生长在（001）-SrTiO 3的压缩应变下，作为厚度的函数。我们推导出一个孪生模型，描述了实验观察，并解释了为什么71 o畴壁是在这些电影中常见的。这种理解为我们提供了一个新的自由度来控制的结构，因此，性能的BiFeO 3薄膜。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Solution to the hole-doping problem and tunable quantum Hall effect in Bi$_{2}$Se$_{3}$ thin films
Bi $_{2}$ Se $_{3}$是研究最广泛的拓扑绝缘体（TI）之一，由于n型原生缺陷而天然地被电子掺杂。然而，多年来为获得p型Bi $_{2}$ Se $_{3}$薄膜所做的努力迄今为止都失败了。在这里，我们为这个长期存在的问题提供了一个解决方案，表明罪魁祸首是界面缺陷的高密度。通过抑制这些缺陷，通过界面工程方案，我们已经成功地实现了p型铋$_{2}$硒$_{3}$薄膜到最薄的拓扑制度。在这个平台上，我们提出了第一个可调的量子霍尔效应（QHE）的研究在Bi $_{2}$ Se $_{3}$薄膜，并揭示不仅显着不对称的QHE签名跨狄拉克点，但也存在竞争的异常状态附近的零朗道能级。掺杂可调Bi $_{2}$ Se $_{3}$薄膜的可用性现在将使实现以前无法实现的各种拓扑量子器件成为可能。
2018-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Domain structures and superdislocations of La0.7Ca0.3MnO3 thin films grown on SrTiO3 substrates
利用布拉格衬度衍射和高分辨透射电子显微镜研究了脉冲激光沉积法在SrTiO 3衬底上生长的La 0. 7 Ca 0. 3 MnO 3外延薄膜中的畴结构和位错。结果表明，薄膜中含有体材料中常见的1/2[100]o和1/2[10-1]o型部分穿线位错、90度和120度孪晶畴界以及1/2[010]o和1/2[111]o两种反相畴界。此外，还发现了两种超位错，一种由两个1/2[111]o位错和一个1/2[111]o反相界组成，另一种由两个1/2[010]o位错和一个1/2[010]o反相界组成。这些超级位错，域边界，以及它们之间的关系进行了广泛的探讨。
2006-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Non-destructive determination of phase, size, and strain of individual grains in polycrystalline photovoltaic materials
我们展示了一种非破坏性的方法来提供结构特性的颗粒水平的吸收层的锌黄锡矿太阳能电池。众所周知，由于具有非常相似的晶格参数的几个相的共存，锌黄锡矿太阳能电池在结构上难以表征。具体而言，我们提出了一个全面的研究597晶粒的吸收层的1.64%的效率Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜太阳能电池，其中15个晶粒对应于第二相ZnS。通过三维X射线衍射（3DXRD），我们获得了统计的相，尺寸，取向，应变张量的晶粒，以及它们的孪晶关系。我们观察到在膜的平面中的平均拉伸应力为约70 MPa，并且沿着膜的法线的压缩应力为约145 MPa。在晶粒水平，我们推导出一个三维应力张量，偏离双轴模型通常假设的薄膜。41%的颗粒是双胞胎。我们计算了六种类型的$Σ$ 3边界的频率，发现沿轴旋转180°<221>是最常见的。该技术一般可应用于多晶薄膜太阳能电池，其中应变可影响吸收层材料的带隙，并且孪晶界在电荷传输机制中起作用。
2020-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of LaAlO$_3$ Surface Topography on RF Current Distribution in Superconducting Microwave Devices
具有约4 $μ$ m的热斑尺寸的激光扫描显微镜用于测量与工作的超导共面波导微波谐振器中的rf电流密度成比例的量。的LaAlO $_3$衬底的孪生产生的曲折的边缘处的电流由于在与衬底孪生域块相关联的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$膜的湿法蚀刻的不规则性，和（$\sim$ 20%）增强的RF光响应在这些位置。这些不规则性是增强装置非线性响应的候选者。讨论和分析了衬底孪晶和由此产生的边缘特征对超导薄膜的影响。
2002-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Chemical mechanical polishing of thin film diamond
纳米金刚石（NCD）可以保持单晶金刚石孪晶的优良杨氏模量（1，100 GPa）并具有在低温（<450 °C）下生长的能力的证明已经推动了NCD薄膜的生长和应用的复兴。然而，由于晶体的竞争生长，所得薄膜的粗糙度会随着薄膜厚度的变化而变化，从而阻碍了NCD薄膜在需要光滑薄膜的设备中充分发挥其潜力。为了减小这种粗糙度，已经使用化学机械抛光（CMP）对膜进行抛光。配备有聚氨酯/聚酯抛光布和碱性胶态二氧化硅抛光液的Logitech Tribo CMP工具已用于抛光NCD膜。用原子力显微镜、扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱学对所得薄膜进行了表征。在25 μm $^2$上，均方根粗糙度值已从18.3 nm降至1.7 nm，在~ 0.25 μm $^2$上，粗糙度值低至0.42 nm。提出了表面湿氧化、二氧化硅颗粒附着和随后的碳剪切掉的抛光机理。
2013-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Polar domains in lead titanate films under tensile strain
在DyScO 3单晶衬底上生长了典型的铁电体PbTiO 3薄膜。薄膜，只有5 nm的厚度，生长与衬底完全相干，并显示没有晶体学孪晶域，证明了同步辐射X-射线衍射。倒易空间的映射揭示了由于规则间隔的极性域引起的强度调制（卫星），其中偏振出现远离衬底法线的旋转，表征在块体材料中未观察到的低对称性相位。这可能具有重要的实际意义，因为已知这些相负责复杂系统中的压电响应。
2006-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Grain Boundary Disorder on Yield Strength
最近有报道称，Zr在纳米晶Cu中向晶界（GB）的偏聚可导致无序晶间膜的形成[1，2]。在这项研究中，我们采用原子的计算机模拟来研究如何形成这些薄膜影响位错成核的GB。我们发现晶界结构的完全无序导致位错发射的抑制和屈服应力的显着增加。然而，根据溶质浓度和热处理，也可能发生部分无序，这有助于位错成核而不是抑制它，从而消除强化效应。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques and spin Hall magnetoresistance generated by twin-free and amorphous Bi0.9Sb0.1 topological insulator films
本研究对比了无孪晶外延与非晶Bi₀.₉Sb₀.₁拓扑绝缘体的自旋轨道矩和自旋霍尔磁电阻，揭示了晶态材料的高转换效率、各向同性特性及不同温区的电荷-自旋转换机制。
2023-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak ferromagnetism and short range polar order in NaMnF$_3$ thin films
正交畸变的钙钛矿NaMnF $_{3}$已被预测成为铁电体，如果施加体$Pnma$结构的$a=c$畸变。为了验证这一预测，通过分子束外延在SrTiO $_{3}$（001）单晶衬底上生长NaMnF $_{3}$薄膜。最好的薄膜是光滑的，单相的，有四种不同的孪晶畴。面内磁化强度测量表明，在低于Néel温度$T_N=66$ K时，存在反铁磁有序结构和弱铁磁性.对于介电研究，NaMnF $_{3}$膜生长在30 nm SrRuO $_{3}$（001）层上，该层用作通过脉冲激光沉积生长的底部电极。作为频率的函数的复介电常数表示一个强大的德拜样弛豫的贡献，其特征在于由弛豫时间分布。特征弛豫时间的幂律发散揭示了8 K时的有序-无序相变。缓慢的弛豫动力学表明，形成了超偶极子（超顺电矩），延伸到几个单位电池，类似于弛豫铁电体的极性纳米区域。
2017-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals epitaxy of Bi2Se3 on Si(111) vicinal surface: An approach to prepare high-quality thin films of topological insulator
研究了在名义上平坦和邻位的Si（111）衬底上外延生长拓扑绝缘体Bi 2 Se 3薄膜。为了获得平坦的生长前沿和更好的外延膜质量，采用两步生长方法进行Bi_2Se_3的范德华外延。采用邻位Si（111）衬底表面，探索了Bi 2Se 3的面内生长速率各向异性，获得了能有效抑制穿线缺陷和孪晶的单晶Bi 2Se 3外延膜。优化的生长参数导致邻位Bi 2Se 3薄膜显示出约2000 cm 2 V-1 s-1的载流子迁移率和约3 × 1018 cm-3的生长层的背景掺杂。这样的样品不仅表现出相对高的磁电阻，但也线性依赖于磁场。
2010-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Thin films of the alpha-quartz SixGe1-xO2 solid-solution
具有α-石英结构的SiO2是最常用的压电材料之一。GeO 2还可以晶化为α-石英结构，具有比SiO2更好的压电性能，具有更高的压电系数和机电耦合系数。对大块晶体的实验和理论研究表明，这些属性可以通过改变SixGe 1-xO 2固溶体中的Si/Ge比来调节。然而，据我们所知，SixGe 1-xO 2石英的薄膜从未被报道过。在这里，我们提出了成功的结晶SixGe 1-xO 2薄膜在α-石英相的石英衬底（SiO2）与x高达0.75。通常，薄膜以与衬底相同的取向半外延生长。有趣的是，Si0.75Ge0.25O2组合物生长完全应变的石英衬底，这导致形成的圆形石英域与有序的多芬孪晶结构。这些研究代表了压电石英薄膜的高频（> 5 GHz）应用的优化的第一步。
2021-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Effect of interface on mid-infrared photothermal response of MoS2 thin film grown by pulsed laser deposition
本文报道了用脉冲激光沉积（PLD）技术在晶态（p型硅和c轴取向的单晶蓝宝石）和非晶态（Si/SiO_2和Si/SiN）衬底上生长的多层MoS_2薄膜的中红外光热响应。用中红外（7 ~ 8.2 μm）光源照射MoS_2薄膜，测量了薄膜的光热响应，并测量了薄膜电阻的变化。我们发现，它是可能的，以提高电阻的温度系数（TCR）的二硫化钼薄膜通过控制界面，通过适当的选择衬底和生长条件。用XRD、Raman、AFM、XPS和TEM对PLD生长的薄膜进行了表征。高分辨透射电子显微镜（HRTEM）图像显示，MoS 2薄膜在蓝宝石衬底上以逐层方式生长，并存在失配位错。当在具有金刚石立方结构的衬底（例如硅）上生长时，由于生长孪晶的形成，层生长形态被破坏。在Si/SiO2或Si/SiN等非晶衬底上的生长形态有很大不同。与其它衬底上的膜相比，在硅上生长的MoS 2膜显示出非常高的TCR（~ 2.9%K-1）、中等IR灵敏度（delR/R= 5.2%）和响应度（8.7V/W）。
2016-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Chiral π Domain Walls Composed of Twin Half-Integer Surface Disclinations in Ferroelectric Nematic Liquid Crystals
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；South China Advanced Institute for Soft Matter Science and Technology (AISMST), School of Emergent Soft Matter, South China University of Technology（华南理工大学新兴软物质学院）；The Hongkong University of Science and Technology；Center for Complex Flows and Soft Matter Research, Southern University of Science and Technology
本研究发现铁电向列液晶中的π畴壁由孪生半整数表面向错构成，具有手性子畴与层级拓扑结构，揭示了场驱动极化反转的两步湮灭机制，为相关材料畴工程和光电子应用提供了基础。
2024-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polarization states of polydomain epitaxial Pb(Zr1-xTix)O3 thin films and their dielectric properties
本文用非线性热力学理论研究了多畴（孪晶）单晶Pb（Zr_（1-x）Ti_x）O_3薄膜的铁电和介电性质。计算了组分x = 0.9，0.8，0.7，0.6，0.5和0.4的Pb（Zr_（1-x）Ti_x）O_3（PZT）薄膜的“失配应变-温度”相图，并进行了比较。发现x > 0.7的PZT薄膜的平衡图与PbTiO_3薄膜的平衡图相似。它们仅由四个不同的稳定范围组成，对应于顺电相、单畴四畴铁电相和两种伪四畴模式。相比之下，在x = 0.4，0.5和0.6，平衡图显示了丰富多样的稳定的偏振态，涉及至少一个单斜多畴状态。使用开发的相图，平均出平面极化的极化PZT膜计算作为失配应变和组合物的函数。理论结果与测量的反射极化的PZT薄膜生长在SrTiO 3。还报道了PZT薄膜的面外介电响应对异质结构中失配应变的依赖性。
2004-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Solution-dependent electrostatic spray deposition (ESD) ZnO thin film growth processes
本研究采用依赖溶液的静电喷雾沉积法，通过调控去离子水比例制备ZnO薄膜，揭示水对c轴生长的抑制机制并分析其微观结构参数，推动低成本电子器件的工业商用进程。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Growth control of the oxidation state in vanadium oxide thin films
钒氧化物薄膜中钒的化学价态或氧化态的精确控制不仅对于基础研究是高度期望的，而且对于利用源自接近室温的金属-绝缘体转变（MIT）的物理性质的细微变化的技术应用也是高度期望的。然而，由于钒的多价性质以及对氧化态的生长控制缺乏良好的理解，具有单一氧化态的相纯钒氧化物的稳定化极具挑战性。在此，我们系统地改变了生长条件，以清楚地绘制出脉冲激光沉积制备纯相外延钒氧化物的生长窗口，为生长具有明确氧化态V2（+3 O3）、V（+4 O2）和V2（+5 O 5）的高质量薄膜提供指导。一个很明显的MIT只观察到在一个非常窄的氧分压P（O2）的范围内生长的VO 2薄膜。在较低（< 10 mTorr）或较高P（O2）（> 25 mTorr）下生长的膜分别导致V2 O3和V2 O 5相，从而抑制两种情况下的MIT。我们还发现，在MIT的VO 2薄膜之前和之后的电阻率比可以进一步提高一个数量级时，通过在良好控制的氧化环境中进行后退火，进一步氧化的膜。该结果表明，将钒稳定为单价态必须与生长态薄膜的不充分氧化妥协，因此，需要后续氧化以改善MIT行为。
2014-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Near-single-domain superconducting aluminum films on GaAs(111)A with exceptional crystalline quality for scalable quantum circuits
Intl. College of Semiconductor Technology, Natl. Yang Ming Chiao Tung Univ.（国立阳明交通大学国际半导体学院）
在GaAs(111)A基底上生长出高结晶质量的近单域超导铝膜，为可扩展的量子电路提供了材料平台。
2026-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Epitaxial (111) Films of Cu, Ni, and Cu$_xNi$_y$ on α-Al$_2$O$_3$(0001) for Graphene Growth by Chemical Vapor Deposition
评价（111）织构化的Cu、Ni和Cu $_x$ Ni $_y$的膜作为石墨烯的化学气相沉积的基底。在250 ℃至650 ℃的温度下，将400 nm至700 nm的金属厚度溅射到$α-$ Al $_2$ O $_3$（0001）的衬底上。然后将膜在管式炉中在1000 ℃下退火。X射线和电子背散射衍射测量表明，所有的薄膜具有（111）织构，但具有面内取向不同的晶粒$60^{\circ}$。所有薄膜的面内外延关系均为$[110]_{metal}$|| $[10\bar{1}0]_{{Al}_{2}{O}_{3}}$。在金属沉积之前在O $_2$中反应溅射Al导致超过97%的Ni膜的单一面内取向，但对Cu晶粒结构没有显著影响。透射电子显微镜显示干净的Ni/Al $_2$ O $_3$界面，确认了外延关系，并显示$60^{\circ}$孪晶晶粒的形成与Al $_2$ O $_3$表面上的特征相关。在退火过程中增加总压和Cu蒸气压降低了Cu和Cu $_x$ Ni $_y$薄膜的粗糙度。在Ni（111）膜上生长的石墨烯比在多晶Ni/SiO $_2$膜上生长的石墨烯更均匀，但仍然显示出在比晶粒之间的距离小得多的长度尺度上的厚度变化。
2012-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Microstructural analysis of GaN films grown on (1 0 0) MgF$_2$ substrate by 4D nanobeam diffraction and energy-dispersive X-ray spectrometry
使用高效和日盲GAN光电阴极作为天文学应用中的多通道板UV探测器的一部分，将大大受益于在典型窗口材料上直接生长GAN，该窗口材料具有高透射率至深UV范围。最近已经证明了通过等离子体辅助分子束外延在MgF $_2$衬底上生长GAN。在这里，我们报告了一个广泛的扫描透射电子显微镜研究的薄膜微结构生长在525 $^{\circ}$ C和650 $^{\circ}$ C（100）氟化镁$_2$。这些结果得到了X射线衍射倒易空间图的系统支持。对于两种生长温度，发现主要的立方（111）、（115）和（110）GAN在衬底上没有优选的成核，并且典型的晶粒尺寸为100-200 nm。所有观察到的取向都可以理解为与底层基板相关的不同$\{111\}$平面上的一级和二级孪晶的结果。较高的生长温度显示出强烈增加的孪晶密度以及较高的表面粗糙度。此外，具有立方（110）GAN生长的晶粒显示出减小的密度和减小的约20 nm的尺寸。此外，观察到Mg和F向GAN中的内扩散，这伴随着直接在界面处的MgF $_2$中的空腔的形成。
2022-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Adsorbate-Mediated Growth of Rare-Earth Oxides on Silicon
在比较研究中，用反应分子束外延法在氯、镓和银钝化的Si（111）上沉积了超薄氧化铈薄膜。这些薄膜的结晶度已被其特征在于由X射线驻波，而氧化态的稀土氧化物（REOx）薄膜和化学界面组合物已被揭示由硬X射线光电子能谱学。使用Cl作为钝化剂导致具有处于3+氧化态的RE金属的高度结晶的REOx膜的外延生长，同时有效地抑制界面处的硅酸盐和氧化硅的形成。相比之下，Ga和Ag的预吸附产量膜的质量较差，在银的情况下，甚至更低的结晶度比没有钝化。进一步的研究表明，Cl-钝化也导致在氧化镧REOx多层膜上的氧化镧薄膜的优异质量，这有利于良好有序的氧化铈的生长。
2013-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermal stability of SiGeSn by suppressing surface-mediated degradation
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔高等理工学院）
本研究通过原位光谱椭圆偏振法发现，超薄氧化物覆盖层可抑制SiGeSn合金表面Sn传输，从而显著提升其热稳定性，为亚稳IV族合金在硅光子学中的集成提供了实用途径。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Stress-induced Martensitic transformation in epitaxial Ni-Mn-Ga thin films and its correlation to optical and magneto-optical properties
Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院）；FZU – Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
该研究探究了不同厚度外延Ni-Mn-Ga薄膜的光学与磁光性质，发现厚度超80 nm的薄膜会发生应力诱发马氏体相变，且该相变与电子结构、磁光特性及衬底应变存在关联。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Perspective: Mitigation of structural defects during the growth of two-dimensional van der Waals chalcogenides by molecular beam epitaxy
本文针对分子束外延生长晶圆级范德华薄膜易产生高密度结构缺陷的问题，提出一种严格控制成核与合并阶段的多步生长方法，实现了高质量薄膜的沉积。
2025-08-11 cond-mat.mtrl-sci
On the role of Grain Boundary Character in the Stress Corrosion Cracking of Nanoporous Gold Thin Films
本研究系统探究Au28Ag72薄膜晶界特征对其脱合金开裂的影响，发现高温合成样品因抗裂的共格σ3晶界密度高，开裂倾向更低，晶界取向与成分会调控脱合金行为及薄膜寿命，为NPG薄膜电催化应用提供支撑。
2023-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Spatially modulated morphotropic phase boundaries in a compressively strained multiferroic thin film
University of Southern California（南加州大学）；University of Michigan, Dearborn（密歇根大学迪尔伯恩分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Cornell University（康奈尔大学）
研究发现压缩应变铁电体薄膜中存在两种相界，通过多模态衍射电子显微镜观察到有序双相界和新类型的锯齿状相界，揭示了相界形成与Landau和弹性能量平衡的关系。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Annealing-induced enhancement of ferromagnetism and nano-particle formation in ferromagnetic-semiconductor GeFe
我们报道了退火引起的IV族铁磁半导体GeFe铁磁性增强和纳米颗粒形成。当退火温度低于500°C时，我们成功地将Ge 0.895 Fe 0.105薄膜的居里温度提高到~220 K，同时保持单一的铁磁相。相反，当在600°C退火时，在膜中形成具有堆垛层错和孪晶的单晶GeFe纳米颗粒，其具有接近室温的高居里温度。我们的研究结果表明，退火是非常有效的，以提高磁性能的GeFe的高温操作的自旋注入器件的Si或Ge基。
2014-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Néel order in altermagnetic RuO2 films by X-ray magnetic linear dichroism
本研究利用X射线磁线二向色性测量探测交变磁性RuO2薄膜的Néel序，明确证明了其反铁磁性，并揭示了Néel序平行于RuO2[001]晶轴的空间关系。
2024-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-controlled nucleation and growth kinetics in ultrathin Bi$_2$Te$_3$ films
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
研究通过脉冲激光沉积在不同基底上制备超薄Bi$_2$Te$_3$薄膜，探讨基底对成核路径和缺陷形成的影响，发现基底粗糙度和成核密度调控缺陷形成并增强拓扑表面输运。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Electron and lattice structure of ultra thin Ag films on Si(111) and Si(001)
为了获得金属薄膜，我们研究了低温（T<130 K）在Si同质外延制备的Si（001）和Si（111）平面上生长Ag。用XPS、UPS、LEED、STM和STS等方法研究了Ag覆盖层的能带结构和形貌。令人惊讶的是，在低温下将2-6 ML Ag沉积到Si（111）（root 3xroot 3）R30 - 40 Ag表面上之后，已经观察到Ag膜的（root 3xroot 3）R30 - 40 LEED结构。XPS研究表明，这些薄膜是固体，和UPS测量表明，它们是金属。然而，在更仔细的STM研究之后，我们发现这些薄膜由尖锐的Ag岛和其间的（root 3xroot 3）R30 ^o Ag平坦平台组成。在Si（001）上，低温沉积在覆盖率低至10 ML的具有孪晶Ag（111）结构的清洁Si（001）2x 1上产生Ag的外延生长。此外，还研究了Si（100）表面上几种单层Ag膜的电导率随温度（40-300 K）的变化。
2007-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Enhancing atomic ordering, magnetic and transport properties of Mn2VGa Heusler alloy thin films toward negatively spin-polarized charge injection
本文研究了偏离化学计量比对Mn2+xV1-xGa Heusler合金薄膜原子有序性、微观结构和磁输运性质的影响，发现富Mn成分（x=+0.2）可获得高质量L21有序薄膜，并通过抑制V反位缺陷保持高负自旋极化，为自旋电子器件中的负自旋极化电荷注入提供了有前景的材料方案。
2024-05-10 cond-mat.mtrl-sci
