Novel Porous Aluminum Nitride Monolayer Structures A First-principles Study
利用密度泛函理论中的从头算方法，我们对多孔AlN单层材料的可能结构和各种性质进行了研究。通过声子色散谱和从头算分子动力学模拟，确定了两种多孔AlN单分子膜的结构。我们进一步表明，这些AlN多孔单分子膜具有明确的多孔纳米结构和更高的比表面积，即，它可以与石墨烯相媲美，也可以在高温下保持均匀。此外，这两种多孔单分子膜表现出半导体性质与2.89 eV和2.86 eV的间接带隙，分别。此外，这种多孔单分子膜的电子结构可以由应变调制。多孔氮化铝单层膜在双向应变作用下，其带隙发生间接-直接转变。适度的9%压缩可以触发这种间隙转变。这些结果表明，多孔氮化铝单分子层可能会被用于光电应用，以及在未来的底层催化剂。
2020-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Robust Aluminum Nitride Passivation of Silicon Carbide with Near-Surface Quantum Emitters for Quantum Computing and Sensing Applications
Howard University（霍华德大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）
本研究利用氮化铝钝化硅碳化物表面，有效去除表面态并恢复缺陷的光学性质，同时发现界面处的新缺陷具有独特的自旋和光学特性。
2026-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab-Initio computations of electronic and transport properties of wurtzite aluminum nitride
我们报告的结果，从几个从头算，自洽计算的电子和输运性质的纤锌矿氮化铝。我们的计算利用了局域密度近似（LDA）势和高斯轨道的线性组合（LCGO）。与其他一些密度泛函理论（DFT）计算不同，我们采用了Bagayoko，Zhao和Williams的方法，由Ekuma和Franklin（BZW-EF）增强。BZW-EF方法可验证地导致占据能量的最小值;这些最小值、低未占据能量和相关波函数提供了所研究材料的基态的最变分和物理有效的密度泛函理论（DFT）描述。由于Al的多个氧化态（Al $^{3+}$到Al）和N $^{3-}$到N的可用性，BZW-EF方法需要以不同离子种类作为输入的几组自洽计算。作为输入的（Al $^{+3}$ & N $^{3-}$）的结合能比其他输入选择的结合能大1.5 eV;这里讨论的结果来自导致该输入的占据能量的绝对最小值的计算。我们计算的w-AlN在$Γ$点的直接带隙为6.28 eV，与5 K时6.28 eV的实验值非常一致。我们讨论了能带，总的和部分的状态密度，计算，有效质量。
2014-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-Assisted Photoluminescence and Exciton Recombination in Monolayer Aluminum Nitride
该研究证明单层六方AlN在3.94–4.05 eV紫外范围具有强光致发光，并揭示其间接带隙发射由有限晶格动量声子辅助电子-空穴从Γ点到K点复合实现，为高效紫外光源和光电器件开发提供基础。
2024-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Systematic comparison of approximations and functionals in first-principle calculations of aluminum-based III-V ferroelectric nitrides
University of Arkansas（阿肯色大学）；Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）；National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CentraleSupélec（中央苏佩雷勒高等电信学院）
通过比较虚拟晶体近似和特殊准随机结构以及多种泛函，系统评估了化学无序和交换关联近似对Al1-xScxN和Al1-xBxN结构、铁电和电子性质预测的影响，发现SQS结合SCAN泛函提供最一致的理论框架。
2026-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Mapping the Structure of Oxygen-Doped Wurtzite Aluminum Nitride Coatings From Ab Initio Random Structure Search and Experiments
机器学习正在改变我们设计和解释材料科学实验的方式。在这项工作中，我们展示了如何无监督学习，结合从头算建模，提高了我们的多组分合金的结构亚稳性的理解。我们使用的Al-O-N合金的例子的情况下，在纤锌矿AlN中的铝空位的形成后，取代氧的掺入可以被看作是一个一般的固体机制，其中晶体对称性降低，以稳定缺陷。理想的AlN纤锌矿晶体结构占据不能匹配，由于异价异质元素的存在下，进入结构。传统的X射线衍射（XRD）实验解释了Al-O-N薄膜中C晶格的收缩，表明在8at.%的溶解度存在极限氧含量在这里，我们表明，这种天真的解释是误导。我们通过从头计算模拟和正电子湮没寿命谱数据的机器学习分析来支持XRD数据，没有发现可能的溶解度极限的迹象。相反，在增加氧含量时出现的各种非平衡富氧缺陷结构的存在表明，晶界的形成是负责在Al-O-N溅射膜中测量的晶格收缩的最合理的机制。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion-based Generative Machine Learning Model for Predicting Crack Propagation in Aluminum Nitride at the Atomic Scale
Purdue University（普渡大学）
本文提出一种基于扩散的生成机器学习模型，用于预测氮化铝中原子尺度的裂纹扩展，通过仅使用初始微观结构嵌入进行条件预测，实现了快速且准确的动态断裂过程模拟，包括应力驱动的裂纹萌生、裂纹分叉和原子尺度的桥接连接。
2026-03-13 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Design of defect spins in piezoelectric aluminum nitride for solid-state hybrid quantum technologies
宽带隙半导体中的自旋缺陷是在固态环境中实现量子比特或量子比特的有前途的系统。到目前为止，缺陷量子位只在具有强共价键的材料中实现。在这里，我们介绍了一个应变驱动的计划，合理地设计功能离子晶体中的缺陷自旋，这可能是潜在的量子比特。特别是，使用最先进的从头计算的混合密度泛函和多体微扰理论的基础上的组合，我们预测，带负电荷的氮空位中心的压电氮化铝表现出自旋三重态基态在现实的单轴和双轴应变条件下，这样的状态可以利用量子比特的实现。这里采用的应变驱动策略可以很容易地扩展到其他宽带隙半导体中的各种点缺陷，为控制离子系统中缺陷的自旋特性铺平了道路。
2016-02-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Photochromism and influence of point defect charge states on optical absorption in aluminum nitride (AlN)
Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼茨晶体生长研究所）
在这项工作中，我们研究了AlN在1.5 - 5.5 eV范围内的吸收特性，以及由紫外线（UV）照射引起的亚稳态吸收变化（光致变色），以及在2 - 4 eV的照射或升高的温度下的初始状态的恢复。在4.7 eV处，UV辐照导致吸收系数从110 cm $^{-1}$降低至55 cm $^{-1}$，而在可见光范围内，吸收系数从低于5 cm $^{-1}$的值增加至~35 cm $^{-1}$。用平行和垂直于光轴的两个线性偏振进行测量，可以确定2.6、2.8、3.4、4.0、4.5和4.8 eV处的几个不同吸收带。在2.6 eV和3.4 eV处的能带识别靠近价带的缺陷能级，而在2.8 eV处的能带峰值与导带相关。光致变色允许在两个相关的光谱范围内控制光的吸收，因为UV吸收的减少和可见光吸收的增加与切换相同缺陷的电荷状态有关。
2021-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Scandium Aluminum Nitride/Silicon Nitride Integrated Photonic Circuits
针对掺钪氮化铝光学损耗高的问题，提出单片集成Si₃N₄-ScAlN波导平台，实现1.03 dB/cm的低传播损耗，兼具ScAlN的功能特性，为相关光子集成电路应用开辟新路径。
2025-08-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electronic structure of fullerene-like cages and finite nanotubes of aluminum nitride
我们报告的密度泛函研究交替富勒烯状笼状结构和有限的封闭帽单壁氮化铝纳米管。研究的笼和纳米管被建模为Al 24 N24，Al 28 N28，Al 32 N32，Al 36 N36，Al 48 N48和Al 96 N96。采用解析Slater Roothaan方法，采用双zeta质量的极化高斯基组，在全电子水平上进行了结构优化，计算了电子结构、垂直电离势和电子亲合势。所有结构都是能量稳定的，结合能约为10-11 eV每AlN对。对于较大的Al 96 N96，富勒烯一样的笼是积极的不如具有Al 24 N24作为内壳的两壳簇有利。垂直电离势和电子亲合势分别在6.7-6.9 eV和1.5-2.0 eV范围内。结合能随（4，4）纳米管长度的增加而系统性地增加。使用“Delta SCF”方法确定的能带隙表明，这些结构的特征在于约4- 5eV的相当大的带隙，然而其小于相应氮化硼结构的带隙。
2005-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Low-loss, silicon integrated, aluminum nitride photonic circuits and their use for electro-optic signal processing
光子小型化要求线性和非线性光学元件的无缝集成，以同时实现无源和有源功能。在现有的材料系统中，硅光子学在光信号处理和片上光网络方面具有巨大的前景。然而，硅限于1100 nm以上的波长，并且不提供用于有源信号处理的期望的最低阶光学非线性。在这里，我们报告的集成氮化铝（AlN）薄膜在硅衬底上带来积极的功能，芯片级光子学。使用CMOS兼容的溅射薄膜，我们制作AlN绝缘体波导，表现出低传播损耗（0.6 dB/cm）。利用AlN固有的普克尔斯效应，我们展示了高达4.5 Gb/s的电光调制，具有非常低的能耗（低至10 fJ/bit）。AlN器件的超宽透明窗口还可以在可见光波长下实现高速调制。我们的低成本、宽带、无载波光子电路有望在微处理器芯片级实现超低功耗和高速信号处理。
2014-01-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Desarrollo de capas de AlN sobre aleaciones de aluminio como protección superficial contra la corrosión y el desgaste
铝及其合金经过精心处理后，可以开发出优异的机械，摩擦学，电气和化学（高耐腐蚀性）性能。然而，7000系列合金中含有Cu，耐腐蚀性较差。另一方面，氮化铝（AlN）具有纤锌矿相和良好的热稳定性，光学，电学，压电，机械，摩擦学和化学性能，因此应用范围巨大。本文采用反应磁控溅射技术在铝合金7075表面沉积氮化铝，以验证氮化铝作为铝合金在磨损和腐蚀过程中的保护膜的性能。
2014-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Aluminum nitride as a new material for chip-scale optomechanics and nonlinear optics
硅光子学为集成光机械电路的最新发展提供了一个通用平台。然而，硅限于1100 nm以上的波长，并且不允许器件在可见光谱范围内操作，在可见光谱范围内可以方便地获得低噪声激光器。硅的窄禁带也使得硅光机械器件容易受到强双光子吸收和自由载流子吸收的影响，这通常会引入强烈的热效应，限制了器件的稳定性和冷却性能。此外，硅也不提供用于与芯片上的其它有源电部件接口的期望的最低阶光学非线性。另一方面，氮化铝（AlN）是一种宽带半导体，由于其低机械损耗和高机电耦合强度而广泛用于微机械谐振器。在这里，我们报告的低损耗，宽带光导，以及它的使用，同时实现高光学质量和机械质量的光机设备的硅上AlN平台的发展。利用AlN固有的二阶非线性，我们进一步证明了AlN光子电路中的电光调制和有效的二次谐波产生。我们的研究结果表明，低成本的AlN-硅光子电路是CMOS兼容的光子电路的优秀替代品，用于构建新的功能光机械器件，是免费的载流子效应。
2012-10-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Acoustic and Optical Phonon Frequencies and Acoustic Phonon Velocities in Silicon-Doped Aluminum Nitride Thin Films
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California NanoSystems Institute, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校加利福尼亚纳米系统研究所）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Auburn University（奥本大学）
研究硅掺杂铝氮化物薄膜中声学与光学声子频率及声学声子速度，通过布拉格-曼德尔施塔姆和拉曼光散射谱学测量声学与光学声子频率，揭示掺杂硅对薄膜应变和位错密度的影响，优化超宽禁带半导体异质结及高功率器件热阻。
2024-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sputtered Aluminum Nitride Waveguides for the Telecommunication Spectrum with less than 0.16 dB/cm Loss
本研究制备了基于反应直流磁控溅射的无包层多晶AlN波导，其在通信O波段和C波段的TE偏振传输损耗均低于0.16 dB/cm，性能媲美MOCVD外延生长的最优AlN波导，展现了溅射AlN在通信频段光子平台的应用潜力。
2024-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Deep-level engineering in aluminum nitride (AlN) enables reliable photodetection in extreme conditions
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文展示基于AlN的亚带隙光电探测器，利用深能级缺陷实现非饱和线性响应，可测量超过40 W/cm²的超亮蓝光，并在高达300°C下保持线性，通过窄空间电荷区设计实现超宽带隙半导体在极端条件下的可靠应用。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Low-voltage Ferroelectric Field-Effect Transistors with Ultrathin Aluminum Scandium Nitride and 2D channels
该研究在超薄AlScN铁电薄膜上制备MoS2单层沟道FeFET，通过减薄铁电层将栅极电压降至3V以下，并系统分析厚度、制备方法和环境对磁滞行为的影响，为低功耗CMOS兼容存储计算器件提供优化路径。
2025-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Aluminum Scandium Nitride as a Functional Material at 1000°C
该研究制备并表征TaSi2/Al0.7Sc0.3N/TaSi2电容器，证明AlScN在1000°C极端环境下仍保持结构与功能稳定，并显著提升压电及机电耦合性能。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Post-CMOS Compatible Aluminum Scandium Nitride/2D Channel Ferroelectric Field-Effect-Transistor
在1963年，Moll和Tarui提出半导体的场效应电导可以通过铁电（FE）材料的反向极化来控制，以创建铁电场效应晶体管（FE-FET）。然而，生产实用、紧凑的FE-FET的后续努力受到低保持力和与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺集成不兼容的困扰。这些困难导致了基于捕获电荷的存储器设备（也称为浮栅或闪存）的发展，并且这些现在是主流的非易失性存储器（NVM）技术。在过去的二十年里，氧化物铁电材料的进步使铁电领域重新焕发活力，并使铁电随机存取存储器（FE-RAM）成为商业现实。尽管取得了这些进展，但由于工艺挑战，基于锆钛酸铅（PZT）的商业FE-RAM在130 nm处停滞不前。350 ℃）。该温度与CMOS后端工艺兼容。在这里，我们提出了一个FE-FET器件的AlScN FE电介质层集成的范德华二维（2D）半导体，MoS 2的沟道层。我们的器件显示开/关比约为10^6，同时具有0.3 V/nm的归一化存储窗口。这些器件还表现出稳定的双态存储器保持时间长达10^4秒。我们的模拟和实验结果表明，AlScN和2D半导体的组合几乎是理想的低功耗FE-FET存储器。这些结果展示了嵌入式内存和内存计算的新方法，甚至可能导致有效的神经形态计算架构。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Self-compensation by silicon $DX$ centers in ultrawide-bandgap nitrides
US Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
研究揭示硅在宽禁带氮化物中通过捕获电子实现自补偿，限制自由电子浓度，影响掺杂激活效率。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Vapor Deposition of Nitrides by Carbon-free Brominated Precursors
Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF（弗劳恩霍夫应用固态物理研究所）
本研究采用无碳溴化前驱体进行氮化物化学气相沉积，以减少碳相关缺陷并提升高频高功率器件性能。
2025-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electrical properties of fiber textured and epitaxial molybdenum thin films prepared by magnetron sputter epitaxy
本文系统研究生长温度对纤维织构与外延AlN上磁控溅射Mo薄膜结构及电学性能的影响，揭示晶粒尺寸和晶界类型对电阻率的作用规律。
2024-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Aluminum Oxide at the Monolayer Limit via Oxidant-free Plasma-Assisted Atomic Layer Deposition on GaN
原子层沉积（ALD）是半导体器件制造中的重要工具，其允许外延和保形膜的生长以精确地形成异质结构并调节界面性质。ALD过程中化学反应的自限性提供了对层厚度的极好控制。然而，与理想化的生长模型相反，通过ALD产生连续单层在实验上是具有挑战性的，因为表面不均匀性和前体空间相互作用导致膜成核期间的岛状生长。因此，通过ALD产生无针孔单层的能力将为控制半导体器件中的界面电荷和质量传输以及定制表面化学提供新的机会。在这里，我们报告的c-平面氮化镓（GAN）与最终薄（~3微米）的氧化铝（AlOx）单层，这是通过使用三甲基铝沉积和氢等离子体暴露的组合的GAN表面氧化物的部分转化为AlOx实现的完全封装。单层AlOx的引入显著地改变了表面的物理和化学性质，降低了功函数并向GAN表面引入了新的化学反应性。这种可调的界面化学突出的改性表面与膦酸在标准条件下的反应性，这导致在自组装单分子膜的密度接近理论极限。更广泛地说，所提出的单层AlOx沉积方案可以扩展到其他基于III-V族和III-V族的半导体，与光电子学、化学传感和（光）电催化的应用具有显著的相关性。
2021-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Bandgap manipulation of hBN by alloying with aluminum: absorption properties of hexagonal BAlN
本文通过MOVPE生长不同铝浓度的hBAlN合金，首次实验证明铝合金化可调控hBN带隙宽度及间接/直接跃迁特性，并揭示K、M导带谷电子态混合增强间接跃迁吸收的机制。
2023-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Niobium Titanium Nitride as a High Tensile Stress Material for Nanomechanics
Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（瓦尔特·迈斯纳研究所，巴伐利亚科学院）；Physics Department, TUM School of Natural Sciences, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学自然科学学院物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Department of Microtechnology and Nanoscience (MC2), Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学微技术与纳米科学系）；School of Computation, Information and Technology, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学计算、信息与技术学院）；TUM Center for Quantum Engineering (ZQE)（慕尼黑工业大学量子工程中心）
本研究将超导氮化物NbTiN用作纳米机械谐振器，制备出高应力纳米弦谐振器并表征其性能，该材料有望用于腔电机械与纳米力学领域。
2026-08-10 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Prediction of a Novel 2D Porous Boron Nitride Material with Excellent Electronic, Optical and Catalytic Properties
多孔石墨炔（HGY）是最近合成的一种二维半导体碳同素异形体，由规则的六顶点和八顶点碳环组成。在本研究中，基于第一性原理密度泛函理论和分子动力学模拟，我们预测了一个类似的稳定的多孔氮化硼多孔石墨炔结构，我们称之为BN-多孔石墨炔（BN-HGY）。通过声子色散关系的计算以及从头算分子动力学模拟证实了该结构在室温下的动力学和热稳定性。BN-HGY结构具有5.18 eV的宽直接带隙，其可以通过用碳、铝、硅和磷原子代替BN-HGY的sp和sp $^2$杂化的硼和氮原子来可控地调节。我们还首次计算了HGY和BN-HGY结构的光学性质，发现这些结构的光吸收光谱跨越了整个可见光区和很宽的紫外区。我们发现BN-HGY结构的氢吸附过程的吉布斯自由能非常接近于零（-0.04eV），因此，BN-HGY结构可以用作HER的潜在催化剂。因此，我们提出可以合成多孔石墨炔的氮化硼类似物，并且它在纳米电子学、光电子学、自旋电子学、紫外激光、和太阳能电池装置。
2022-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio Prediction of Ultra-Wide Band Gap B$_x$Al$_{1-x}$N Materials
超宽带隙（UWBG）材料将在未来的电力电子技术中发挥重要作用。由UWBG材料制成的器件预期在比当前基于硅和碳化硅的器件更高的电压、频率和温度下操作;并且甚至可以导致这种器件的显著小型化。在超声波BG领域，氮化铝和氮化硼引起了人们极大的兴趣，然而，B-$_x$-Al $_{1-x}$-N合金的研究较少。本文采用密度泛函理论和团簇展开方法相结合的第一性原理模拟方法，预测了B-$_x$-Al $_{1-x}$-N合金的晶体结构。我们发现17个基态结构的B $_x$ Al $_{1-x}$ N之间的形成能为0.11和0.25 eV/atom。所有这些结构被发现是动态稳定的。发现B $_x$ Al $_{1-x}$ N结构主要具有四面体成键环境，然而，一些结构表现出类似于六方BN的$sp^2$键。这项工作扩大了我们的知识的结构，能量，并在B $_x$铝$_{1-x}$ N帮助他们的合成，横向或垂直设备的创新，和兼容的电介质和欧姆接触材料的发现键合。
2023-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Development of TiN/AlN-based superconducting qubit components
该研究制备并表征了基于TiN/AlN的全氮化物架构超导量子比特器件，明确了材料特性与器件性能的关联，为新型材料量子计算技术提供了器件基础。
2024-09-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Ferroelectric Fractals: Switching Mechanism of Wurtzite AlN
该研究结合分子动力学与 Monte Carlo 模拟，揭示纤锌矿 AlN 中类分形畴壁驱动一维原子列快速传播的反常铁电翻转机制。
2024-10-24 cond-mat.mtrl-sci
The high K anomaly in ScAlN explained
Ben Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
通过结合实验电容-电压测量与高精度第一性原理计算，利用逆压电效应引起的有效介电常数解析关系，提取了ScAlN合金的真实夹持介电常数，解决了理论-实验差异。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Tantalum thin films sputtered on silicon and on different seed layers: material characterization and coplanar waveguide resonator performance
本研究针对超导量子比特低损耗材料需求，制备了不同衬底与籽晶层上的钽薄膜并表征其性能，发现600℃下直接沉积在加热硅衬底的纯α-Ta薄膜单光子区内部品质因子达百万级，为高性能量子比特制备提供材料支撑。
2024-09-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Microstructures Diagram Of Magnetron Sputtered Aln Deposits : Amorphous And Nanostructured Films
为了获得均匀的纳米氮化铝薄膜，采用射频磁控反应溅射法在[001] Si衬底上制备了氮化铝薄膜。通过透射电子显微镜、能量色散X射线光谱和俄歇电子能谱对沉积物进行分析。研究了等离子体工作气压和射频功率对薄膜微观结构和化学成分的影响。系统分析的薄膜的横截面视图，使作者能够绘制微观结构/工艺参数图。根据沉积速率的降低，可将沉积层的显微组织分为四种类型。一种是众所周知的柱状微观结构。第二种是由间断的柱状物或纤维状颗粒组成。第三种是由纳米尺寸的颗粒（颗粒的尺寸范围从1.7到8 nm）制成。第四个也是最后一个微结构是无定形的。对“沉积形态-工艺参数”关系进行了评述。
2019-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A DFT Study on the Mechanical, Electronic, Thermodynamic, and Optical Properties of GaN and AlN Counterparts of Biphenylene Network
本研究通过DFT计算，揭示了BPN-GaN和BPN-AlN的电子、力学、热力学及光学性质，其中BPN-AlN稳定且带隙3.2 eV，两者具有紫外收集潜力。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence properties of Er-doped AlN films prepared by magnetron sputtering
采用反应射频磁控溅射法在室温下制备了不同Er掺杂浓度的氮化铝薄膜。所制备的样品显示出纳米柱状结构，并且柱状物的尺寸取决于磁控管功率。研究了温度、掺铒量和微结构对Er相关光致发光的影响。进行了稳态光致发光、光致发光激发光谱和时间分辨光致发光。沉积态样品在室温下获得了可见光和近红外光致发光。结果表明，当Er浓度为1at. %，并且PL效率是磁控管功率的递增函数。衰减时间测量显示的重要作用的缺陷相关的非辐射复合，假设是相关的晶界的存在。PL激发结果表明，在低于600 nm的激发波长下，Er3+离子被间接激发。它还建议，Er离子占据至少两个不同的网站在AlN主机矩阵。
2019-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thermal conductivity of crystalline AlN and the influence of atomic-scale defects
氮化铝（AlN）在现代电力电子和深紫外光子学中起着关键作用，了解其热性能至关重要。在这里，我们通过3 $ω$方法测量结晶AlN的热导率，发现它的范围从100 K时的674 ${\pm}$ 56 W/m/K到400 K时的186 ${\pm}$ 7 W/m/K，在室温下的值为237 ${\pm}$ 6 W/m/K。我们将这些数据与分析模型和第一性原理计算进行比较，同时考虑到原子级缺陷（O，Si，C杂质和Al空位）。我们发现，铝空位发挥最大的作用，在降低热导率，因为最大的质量差散射。模拟还表明，10%的热传导是由声子与长的平均自由程，超过~7 $μ$ m在室温下，和50%的声子与MFP超过~0.3 $μ$ m。因此，由于声子边界散射，AlN的有效热导率在亚微米薄膜或器件中强烈降低。
2019-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon heat conduction in Al1-xScxN thin films
氮化铝钪合金（Al 1-xScxN）被认为是一种很有前途的高性能无线通信声学器件材料。声子散射和热传导过程控制声谐振器中的能量耗散，最终决定其性能质量。这项工作的报告，第一次，在Al 1-xScxN合金与Sc含量（x）高达0.26的声子散射过程和热导率。测得的热导率随x的增大呈下降趋势。温度依赖性测量表明，在低于200 K的温度下，随着温度的增加，热导率增加，随后在较高温度下（T> 200 K）出现平台。虚拟晶体声子传导模型的应用使我们能够阐明边界和合金散射对所观察到的热导率行为的影响。我们进一步表明，合金散射主要是由应变场的差异，而较少的ScN和AlN之间的原子质量差，这是在对比研究的Al 1-xGaxN和SixGe 1-x合金系统，其中原子质量差占主导地位的合金散射。本文研究了Al_（1-x）Sc_xN的声子散射和热导率，为今后的材料研究和声学器件设计提供了定量的理论依据。
2021-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Machine-Learned Atomic Cluster Expansion Potentials for Fast and Quantum-Accurate Thermal Simulations of Wurtzite AlN
Tsinghua University（清华大学）；University of Oxford（牛津大学）
本文基于原子簇展开框架开发了机器学习原子间势，用于快速且量子精度地模拟纤锌矿AlN的声子输运与热导率，并揭示了双轴应变对其热导率的重要调控作用。
2024-01-21 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.comp-ph
