Formation of periodical metal oxide multilayer structures for the X-ray standing wave applications
周期性多层膜（ML）结构可作为X射线驻波（XSW）发生器，用于研究固体/液体和固体/气体界面上的物体和过程。在本文中，我们调查的XSW应用的多层结构的结构性能的特定要求。我们考虑了ML结构中典型缺陷对X射线驻波形成的影响，并表明X射线驻波对多层结构中的随机缺陷非常鲁棒。相比之下，最顶层的粗糙度将对XSW实验结果产生强烈影响，因为ML作为研究对象的支持，因此表面几何形状直接转换为对象。在这项工作的实验部分，我们已经使用了离子束沉积生长Ni/Al金属和金属氧化物为基础的多层膜和原子力显微镜调查他们的表面质量。结果表明，金属氧化物可成功地用作X射线多层膜驻波发生器的基本材料。
2018-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured antimony tin oxide synthesized via chemical precipitation method: its characterization and application in humidity sensing
本文报道了用化学沉淀法合成锑锡氧化物纳米颗粒的研究。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱对合成材料进行了表征。XRD显示了合成材料的结晶性质，并且通过使用Debye-Scherer方程估计微晶尺寸，其最小值为3 nm。合成材料的造粒使用液压机在616 MPa的均匀压力下进行。然后将粒料在200、400和600°C下退火。此外，将每个颗粒置于湿度感测室中，并测量电阻随相对湿度（%RH）的相应变化。通过取10 - 90%RH范围内所有灵敏度的平均值计算平均灵敏度。在所有的敏感颗粒中，在600°C退火的颗粒的平均灵敏度最好，为2.18 KΩ/%RH。2个月后，结果重现性为{ \pm }84%。
2012-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Free Standing Epitaxial Oxides Through Remote Epitaxy: The Role of the Evolving Graphene Microstructure
本研究揭示了石墨烯微结构损伤与氧化物外延质量的关联，通过采用大晶粒尺寸石墨烯和可控孔径法，成功制备并转移了高质量自支撑氧化物薄膜，推动了功能氧化物的异质集成与商业化应用。
2024-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Restoring the electrical conductivity of graphene oxide films by UV light induced oxygen desorption
报道了一种无化学还原氧化石墨烯（GO）薄膜的方法。观察到对于在空气中退火的GO膜，氧物质如何在暴露于UV光时从GO表面解吸，以及这种脱氧GO膜的表面电阻率如何随着暴露于UV光的增加而降低。所获得的结果为将GO基材料集成到光电子器件中开辟了一条干净且简单的路线。
2011-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Emergent phenomena at oxide interfaces studied with standing-wave photoelectron spectroscopy
本文综述了利用新兴的软X射线驻波光电子能谱技术，研究具有金属-绝缘体转变、界面铁磁性等涌现现象的埋层氧化物界面的相关进展，分析了该技术的优势、挑战与应用前景。
2021-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic enhancement of Co$_{0.2}$Zn$_{0.8}$Fe$_2$O$_4$ spinel oxide by mechanical milling
本文报道了机械球磨Co $_{0.2}$ Zn $_{0.8}$ Fe $_2$ O $_4$尖晶石氧化物的磁性。在研磨本体样品24小时后，XRD光谱显示平均粒度为$\approx$ 20 nm的纳米结构。研磨样品显示出增强的磁化强度和有序化温度相比，散装样品。当球磨态样品在不同温度下退火相同时间时，随着退火温度的升高，样品发生再结晶过程，并逐渐接近体相结构。退火样品的磁化强度先增大后减小。在较高的退火温度（$\sim$ 1000 $^{0}$ C）下，系统显示两个共存的磁相{ \it即}，自旋玻璃态和亚铁磁态，类似于所制备的体样品。在300 $^{0}$ C退火不同时间（最多575小时）的研磨样品的室温穆斯堡尔谱表明，观察到的磁性变化与尖晶石结构中四面体（A）和八面体（O）位置之间的阳离子重新分布密切相关。除了阳离子再分布外，我们认为磁化强度和有序化温度的提高与机械球磨过程中B位自旋倾斜的减少和应变诱导各向异性能的增加有关。
2002-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reduction of a Single Layer Graphene Oxide Film on Pt(111)
氧化石墨烯（GO）是一种化学改性石墨烯，在世界范围内得到了广泛的研究。在溶液中化学产生的GO的单层片可以沉积在各种基底上。我们已经证明，使用具有大晶粒尺寸的石墨粉末能够容易且可再现地制备大于100微米的单层GO膜。如果可以完全还原GO膜，则可以在没有机械剥离的情况下获得石墨烯。然而，迄今为止所采用的还原方法不足以去除氧或恢复石墨烯晶格中的长程序。在本工作中，我们在超高真空中对放置在Pt（111）上的GO片进行了退火。退火样品的STM观察表明，蜂窝状晶格与长程有序的莫尔结构一起出现。XPS结果表明从GO片完全除去氧。这些结果将为合成高质量石墨烯薄膜开辟一条新的途径，取代传统的CVD方法。
2011-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Probing the polar-nonpolar oxide interfaces using resonant x-ray standing wave techniques
本综述介绍了驻波光电子能谱与共振非弹性X射线散射技术在极性-非极性氧化物界面电子结构深度分布研究中的应用，表明二者结合可实现埃级精度的掩埋界面电子态探测。
2021-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Structural and optical properties of post annealed Mg doped ZnO thin films deposited by the sol gel method
采用溶胶-凝胶法制备了掺镁氧化锌（MZO）薄膜，并在室温下进行了不同温度的退火处理。采用X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）分别对退火后的MZO薄膜的形貌进行了表征。通过紫外可见光谱研究了退火后的MZO薄膜的光学性质，并使用Tauc方法来估计光学带隙。研究表明，随着退火温度的升高，MZO薄膜的结晶度和表面粗糙度增加，而光学透过率和能带隙减小。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Probing single unit-cell resolved electronic structure modulations in oxide superlattices with standing-wave photoemission
控制复合氧化物界面的结构耦合是一个强大的平台，用于创建具有大量无法获得的电子和磁性的新的多层膜。然而，随着设计和控制这种埋层和界面的电子结构的能力，在单位单元水平上，一个新的挑战出现，能够探测这些工程涌现的现象与深度相关的原子分辨率以及元素和轨道选择性。在这里，我们利用核心水平和价带软x射线驻波光电发射光谱的组合，结合扫描透射电子显微镜，以探测等价锰氧化物超晶格[Eu 0.7Sr 0.3MnO 3/La 0.7Sr 0.3MnO 3] x 15的深度依赖性和单晶胞分辨电子结构，其中电子-通过设计的氧八面体旋转/倾斜和A位位移，结构性质被有意地随深度调节。我们的晶胞分辨测量揭示了局部化学和电子价带态的显着转变，这与层分辨第一性原理理论计算一致，从而为未来各种异质工程材料系统的深度分辨研究打开了大门。
2019-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Effect of thermal annealing on the heat transfer properties of reduced graphite oxide flakes: a nanoscale characterization via scanning thermal microscopy
本文报道了用扫描热显微镜（SThM）研究还原氧化石墨（RGO）薄片的热性质。这种技术被证明允许热表征的薄片与几十纳米的顺序的空间分辨率，同时记录纳米级的形貌。通过SThM分析几个单独的RGO薄片，这两者都是在常规热还原之后和随后在1700°C下退火之后获得的。原始和退火薄片之间的热图中观察到显着差异，反映退火RGO薄片与原始的相比更高的散热。这一结果与RGO结构缺陷的减少有关。特别是，通过X射线光电子和拉曼光谱证明了退火后氧化基团和sp3碳的大量减少，而通过X射线衍射证明了结晶顺序的增加，在沿着和垂直于石墨烯平面的较高相关长度方面。本文提出的结果为石墨烯相关材料的缺陷与其热导率之间的定性相关性提供了实验证据，这对于将这些材料开发成导热纳米复合材料显然至关重要。
2016-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Chemical instability of free-standing boron monolayers and properties of oxidized borophene sheets
在这项工作中，我们报告的结果，一步一步的建模独立的硼单层的氧化不同类型。计算结果表明，氧化过程始终是放热的，并导致形成泡沫状的氧化硼膜与合并的非氧化的小硼团簇。这些硼氧化物薄膜中的一些表现出化学稳定的磁性中心的存在。通过对氧化后的卟啉片（OBS）的物理性能的评价，表明它可能在太阳能中作为传感器和防氢泄漏涂层的应用。
2020-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Influence of vacuum annealing on interface properties of SiC (0001) MOS structures
研究了真空退火对碳化硅（SiC）金属氧化物半导体（MOS）结构界面特性的影响。对于氧化和一氧化氮（NO）退火的样品，界面态密度（$D_{\rm it}$）附近的导带边（$E_{\rm C}$）的SiC没有增加随后的真空退火。相比之下，对于磷酰氯（POCl $_3$）退火的样品，通过真空退火，$E_{\rm C}-0.2$ eV下的$D_{\rm it}$从$1.3\times10^{10}$增加到$2.2\times10^{12}$ cm $^{-2}$ eV $^{-1}$，并且MOS场效应晶体管（MOSFET）的沟道迁移率从109 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$。基于二次离子质谱测量结果，讨论了观察到的$D_{\rm it}$增加的机制。
2019-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Free-Standing Epitaxial SrTiO$_3$ Nanomembranes via Remote Epitaxy using Hybrid Molecular Beam Epitaxy
使用具有石墨烯层的衬底的功能材料的外延生长是用于改善结构质量和获得用于科学研究、应用和衬底的经济再利用的自立式外延纳米膜的非常期望的方法。然而，通常用于生长外延钙钛矿氧化物的侵蚀性氧化条件会损坏石墨烯。在这里，我们展示了一种基于混合分子束外延的技术，该技术不需要独立的氧源来实现复杂氧化物的外延生长，而不会损坏底层石墨烯。该技术生产的薄膜具有自调节的阳离子化学计量控制和外延取向的氧化物衬底。此外，膜可以剥离并转移到异质衬底上，同时将石墨烯留在原始衬底上。这些结果打开了大门，以前无法实现的独立的纳米膜生长在吸附控制的方式通过混合分子束外延的未来研究，并具有潜在的重要意义的钙钛矿氧化物在柔性电子产品的商业应用。
2022-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microwave Irradiation Assisted Deposition of Ga2O3 on III-nitrides for deep-UV opto-electronics
我们报道了利用微波辐射技术在III族氮化物外延层上沉积氧化镓。我们还报告的第一个演示的氧化镓器件，可见光盲深紫外探测器，与GAN基异质结作为衬底。在低于200 ℃的溶液介质中，使用金属有机前体沉积的膜是纳米晶体。XRD证实，作为沉积膜，当在高温下退火时变成多晶β镓氧化物。SEM显示沉积的膜是均匀的，具有4至5 nm的表面粗糙度，如AFM所揭示的。具有Ni、Au接触的叉指型金属半导体金属MSM器件在230 nm处具有峰值光谱响应和良好的可见光抑制比。这是第一次在III族氮化物叠层上的β-氧化镓上展示深紫外探测器，预计将开辟β-氧化镓和GAN材料家族的功能和物理集成的新可能性，通过激发能带和异质结构工程实现下一代高性能器件。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermally and Electrically Conductive Nanopapers from Reduced Graphene Oxide: effect of nanoflakes thermal annealing on the film structure and properties
在这项研究中，我们报告了一种不同的策略，从直接真空过滤制备石墨烯纳米纸。代替常规方法，即在极高温度下对由氧化石墨烯（GO）或部分还原的GO制备的纳米纸进行热退火，我们直接从完全还原的氧化石墨烯（RGO）的悬浮液制造我们的石墨烯纳米纸，所述悬浮液在RGO和在真空中在1700 °C下热退火之后获得。通过使用这种方法，我们研究了热退火对宏观石墨烯基纸物理性能的影响。事实上，我们证明了由退火RGO制备的石墨烯纳米纸的热和电性能的增强受到不存在氧官能团和纳米片形态的强烈影响。因此，我们的方法可以被认为是一个有效的替代经典的方法。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Thermal Annealing for Surface Optimisation of ZnO Substrates for MBE-Grown Oxide Two-Dimensional Electron Gases
ZnO/ZnMgO界面二维电子气（2DEG）具有低的自旋轨道耦合和高的电子迁移率，在自旋电子学和量子计算中具有广阔的应用前景。生长高迁移率2DEG需要具有低杂质密度的高质量衬底。在这项工作中，我们展示了ZnO衬底样品处理结合高温快速热退火和化学蚀刻，以提高后续的2DEG生长的表面质量。该工艺能够生长低温迁移率为$4.8\times10^4$ ~cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的2DEG。未退火的对照样品显示出比退火样品大至少三倍的散射率。
2020-08-10 cond-mat.mtrl-sci
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
Electrical conduction of silicon oxide containing silicon quantum dots
在室温下对电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（ECR-PECVD）制备的富硅氧化硅薄膜进行了电流-电压测量，并在750 - 1000 $ ^\circ$ C下进行了退火。随着退火温度的升高，镶嵌在薄膜中的硅量子点之间的氧化层厚度增加。这导致电流密度随着退火温度的升高而降低。假设Fowler-Nordheim隧穿机制在大电场中，我们得到一个有效的势垒高度$ϕ_{eff}$的$\sim$ 0.7 $\pm$ 0.1 eV的电子隧穿通过硅量子点之间的氧化物层。Frenkel-Poole效应也可以用来充分解释薄膜在大电场影响下的导电性。我们认为，在室温下，硅量子点可以被视为陷阱，捕获和发射电子的隧道。
2006-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin Oxide Films by Atomic Layer Deposition on Graphene
在本文中，提出了一种方法来创建和表征机械鲁棒的，独立的，可折叠的，氧化物薄膜与控制，纳米级的厚度使用原子层沉积（ALD）在石墨烯上。使用ALD将氧化铝膜沉积到悬浮的石墨烯膜上。随后对石墨烯的蚀刻只留下了几个原子厚度的纯氧化铝膜。使用加压起泡测试来确定这些抗静电膜具有154 \pm 13 GPa的杨氏模量。该杨氏模量与厚得多的氧化铝ALD膜相当。这种行为表明，这些二维薄膜具有优异的机械完整性。该膜也是标准气体不可渗透的，这表明它们是无针孔的。这些连续的薄膜有望在诸如薄膜涂层、膜和柔性电子器件等领域中实现新的应用。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong electrostatic control of excitonic features in MoS$_2$ by a free-standing ultrahigh-$κ$ ferroelectric perovskite
该研究利用独立式BTO铁电层在室温下实现单层MoS$_2$激子与三激子发射的低功耗、可调及非易失静电控制。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterization of spin coated Zn doped cupric oxide thin films
以Cu和Zn为原料，采用旋涂法制备了Zn 2+掺杂的氧化铜（CuO）薄膜。改变旋涂的速度和持续时间以制造具有所需均匀厚度的膜。随后在空气中在不同的退火温度下对样品进行退火以使CuO相结晶。Zn 2+的掺杂浓度变化至10%的重量百分比。利用X射线衍射技术测定了样品的结构性质。利用XRD图谱测定了不同掺杂浓度下的颗粒尺寸、位错密度和应变。用紫外可见分光光度计测定了其光学性质。通过掺杂微量的Zn ~（2+）可以对CuO的光学带隙进行调控。光学带隙随颗粒尺寸的增大而减小。颗粒尺寸、位错密度、应变和光学带隙在掺杂浓度为6%附近有一个转折点。
2018-02-04 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the stability of free-standing germanene in oxygen
本文采用第一性原理计算研究了氧原子在自由基锗烯上的吸附和解离。与空气中氧分子在自支撑硅烯上的自发解离相比，从动力学角度看锗烯比硅烯更稳定，能克服约0.55eV的能垒。特别地，与O2解离诱导的氧原子在硅烯上的独特化学吸附相反，氧分子在锗烯表面可以表现出相应的稳定吸附。此外，单氧原子在锗烯表面的吸附也不同于硅烯，导致锗烯表面存在两条相反的迁移路径。此外，氧分子在锗烯表面解离成氧原子后，由于锗烯表面存在较强的Ge-O键，在室温下氧原子的迁移和脱附相对困难，有利于锗氧化物的形成。结果表明，自支撑的锗烷烯在氧气中是相对稳定的，这与硅烯有本质的不同。
2014-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence of ion-synthesized 9R-Si inclusions in SiO2/Si structure: effect of irradiation dose and oxide film thickness
与传统的立方相硅相比，六方硅多型体的研究因其独特的物理性质而受到特别的关注。因此，对于一些六方相，已经证明了发射特性的显著改善。本文系统地研究了不同剂量Kr+离子辐照SiO2/Si结构并在800 °C退火后的发光特性。对于这样的结构，在~ 1240 nm处观察到光致发光线，并与六方9 R-Si相夹杂物的形成相关联。研究发现，氧化膜厚度的变化以及离子分布轮廓与膜/基界面的相对位置的变化导致发光强度的规律性变化。所观察到的依赖关系的性质进行了讨论，与所需的3C-Si -> 9 R-Si结构转变和非辐射缺陷的产生之间的相互作用。实验结果表明，离子辐照条件有利于类金刚石硅中光学活性9 R-Si相的合成。
2021-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Aluminum Oxide Layers as Possible Components for Layered Tunnel Barriers
我们已经研究了Nb/Al/AlOx/Nb隧道结的输运性质，该隧道结具有通过（i）热氧化和（ii）等离子体氧化形成的氧化铝层，在完成的结构在高达550摄氏度的温度下的快速热后退火之前和之后。在高于300摄氏度的温度下进行后退火会导致热生长势垒的隧穿电导显著降低，而等离子体生长势垒仅在高于450摄氏度的退火温度下才开始改变。使用直接隧穿微观理论的结果拟合结的实验I-V曲线表明，在高于300摄氏度的温度下退火热生长的氧化物导致其平均隧道势垒高度从~1.8 eV大幅增加到~2.45 eV，而等离子体生长层的平均隧道势垒高度几乎不变，为~2.0 eV。这种差异，连同在电应力（击穿场高于10 MV/cm）下退火势垒的高耐久性，可以使全AlOx和SiO2/AlOx分层的“有顶”势垒能够用于先进的浮栅存储器应用。
2004-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Copper Doped Zinc Oxide Nanocrystalline Thin Film: Growth, Characterization, Effect of annealing on Photocatalytic activity and electrical properties of irradiated film
金属氧化物作为光催化剂的性能检测问题正受到国际上的广泛关注。所研究的氧化锌被认为是最常用的半导体之一，由于其直接带隙为3.37 eV，在室温下具有60 meV的大激子结合能。实施铜掺杂的氧化锌的特征配方以获得改进的吸附动力学和氧化锌光催化剂的光催化活性，其能够发展氧化锌纳米颗粒的估计光致发光（PL）光谱，以探索铜掺杂和退火温度对其光学性质的影响。使用溶胶-凝胶旋涂技术，在硼硅酸盐衬底上沉积氧化锌和铜掺杂的氧化锌薄膜，并将所有膜在500 ℃下退火5小时。用分光光度计在300- 800 nm波长范围内研究了薄膜的光学性质，并对氧化锌薄膜的结构进行了研究和报道，还研究了铜的掺杂浓度对薄膜光学性质的影响。以孔雀石绿（MG）为模型有机污染物，考察了纯氧化锌和铜掺杂氧化锌的光催化性能。主要地，这些膜在可见光区域中表现出良好的透明性。观察到当掺杂浓度增加时，透射率也增加。照射不同时间。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optoelectronic properties of silver doped copper oxide thin films
本研究通过热蒸发共掺杂银并退火制备氧化铜薄膜，对比未掺杂与银掺杂薄膜的结构和光电性能，发现热蒸发是调控金属氧化物性质的简便有效途径。
2023-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
New Sol-Gel Synthesis of Ordered Nanostructured Doped ZnO Films
报道了一种新的溶胶-凝胶法制备c轴取向的未掺杂和Co、Fe、Mn和V掺杂ZnO薄膜。溶胶由水合乙酸锌前体和二甲基甲酰胺（DMF）溶剂制备。将薄膜旋涂到亲水性蓝宝石衬底上，然后干燥，退火和后退火，产生几乎纯单轴ZnO微晶和高度的长程结构有序。六方微晶的特定取向被证明垂直和平行于衬底表面。钴掺杂导致柱状ZnO纳米晶的形成。钒掺杂薄膜形成尖晶石氧化物ZnAl 2 O 4，这是ZnO与蓝宝石衬底反应的结果。结构，光学和形态表征证明了高品质的薄膜。
2003-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Phase transformation and water adsorption behavior of ALD deposited and annealed Ru and RuO2 films
本研究通过ALD合成钌薄膜并高温退火实现Ru向RuO₂的逐步相变，结合多种表征技术揭示相变规律，同时分析退火条件对薄膜水吸附与解离的影响，为电化学析水相关表面化学研究提供基础。
2024-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Improved structural ordering in sexithiophene thick films grown on single crystal oxide substrates
我们报告sexithiophene薄膜，约150 nm厚，生长通过热蒸发单晶氧化物，作为比较，在Si/SiO2。通过在100 ℃下加热整个沉积室，我们在整个体厚度上获得了直立取向的分子。表面形态显示阶梯状岛，每个步骤是只有一个单层的高度。通过加热整个沉积室获得的分子的恒定和均匀的升温允许稳定的扩散限制生长过程。因此，当增加膜的厚度时，保持规则的生长动力学。不同结构的薄膜上的电气测量的证据岛间分离区域的大小上的主要电荷传输参数的影响。
2008-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Impact of post deposition annealing in O2 ambient on structural properties of nanocrystalline hafnium oxide thin film
本文采用溅射法制备了HfO2薄膜（100 nm），并在氧气气氛中于400~1000 \degree（以200 \degree为步长）的温度范围内退火10 min。利用XRD研究了氧气氛中退火温度对微晶尺寸、物相、取向、应力等结构性能的影响。红外吸收光谱中的Hf-O声子峰位于512，412 cm ^-1处。在720 cm ^-1和748 cm ^-1处的伸缩振动模式对应于HfO2。AFM数据显示平均晶粒尺寸在38 nm至67 nm的范围内。该膜揭示了结构性质的变化，这似乎是负责在氧的百分比，折射率（1.96至2.01）在632 nm波长和粗糙度（6.13 nm至16.40 nm）的变化。退火温度以及环境条件对应力、晶体尺寸以及原子排列有显著影响。对于高质量的膜，退火温度大于600 \degree是期望的。
2016-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Annealing shallow Si/SiO$_2$ interface traps in electron-beam irradiated high-mobility metal-oxide-silicon transistors
电子束（e-beam）光刻通常用于制造金属氧化物硅（MOS）量子器件，但是在Si/SiO $_2$界面处产生缺陷。在这里，我们表明，形成气体退火是有效的消除浅缺陷（$\leq$ 4 meV以下的导带边缘）由电子束曝光通过测量浅电子陷阱的密度在两组高迁移率MOS场效应晶体管（MOSFET）。一组用电子束（10 keV，40 $μ$ C/cm $^2$）照射，随后在合成气体中退火，而另一组保持未暴露。低温（335 mK）传输测量表明，合成气体退火将电子束暴露样品的峰值迁移率（14，000 cm $^2$ /Vs）恢复到未暴露样品的迁移率（23，000 cm $^2$ /Vs）的两倍内。使用电子自旋共振（ESR）来测量浅陷阱的密度，我们发现，这两组设备几乎是相同的，这表明形成气体退火是足够的退火所产生的电子束曝光的浅缺陷。拟合两组设备的传输数据的渗滤过渡模型，我们提取T=0的渗滤阈值密度与我们的最低温度ESR测量的陷阱密度的定量协议。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
High mobility conducting channel at semi-insulating GaAs -- metal oxide interfaces
缺乏有效的GaAs钝化技术限制了III-V族半导体在现代电子学中的使用。这里报告的效果可能会导致这个长期存在的问题的解决方案。我们发现，一个导电的界面通道形成时，绝缘金属氧化物薄膜沉积在未经处理的半绝缘GaAs晶片上的反应RF溅射在氩/氧等离子体。导电沟道为n型，表面电荷密度为10^7 ~ 10^10 cm^-2，霍尔迁移率高达6000 cm ^2/Vsec，具体取决于沉积过程中的射频等离子体激发功率和氧含量。通过沉积任何测试的金属氧化物MgO、SiO2、Al 2 O3和HfO 2来形成导电通道。
2020-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical properties of spin coated and sol-gel dip coated cupric oxide thin films
采用旋涂技术制备了不同旋涂速度和不同时间的CuO薄膜，并在空气中进行了不同温度和不同时间的退火处理。利用紫外可见光谱仪和太阳能电池模拟器对这些薄膜进行了表征。随着旋转速率的增加，相应的薄膜的带隙能量增加。然而，退火温度不影响光学带隙。此外，光学带隙不依赖于退火时间和自旋时间。据观察，光学带隙随CuO层的数目而减小。CuO薄膜的光学带隙值在1.843和1.869 eV之间。包含两种添加剂提高了光电流、光电压和效率。使用添加剂乙二醇可以将光电流密度从0.1464 mA/cm 2提高到1.172 mA/cm 2。比较了溶胶-凝胶法和旋涂法制备的CuO薄膜的性能。
2018-06-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High temperature mediated rocksalt to wurtzite phase transformation in cadmium oxide nano-sheets and their theoretical evidence
本文用密度泛函理论研究了化学法生长的CdO薄膜中的高温相变，并进一步研究了相应的电子起源。特别地，通过X射线衍射证实了在900 ℃退火的CdO薄膜中立方岩盐到六方纤锌矿的PT，这与高分辨率透射电子显微术一致。这种高温处理还导致光学带隙从2.2到3.2eV的显著增强，如通过UV-可见光谱所表明的。此外，原子力显微镜和扫描电子显微镜清楚地证明了通过在纤锌矿相氧化镉薄膜中形成纳米片网络的结构演化。X射线吸收谱表明，随着退火温度的升高，Cd 3d和O 1 s的吸收边拐点发生明显的移动，而X射线光电子能谱学表明，随着退火温度的升高，CdO 2相逐渐减少。此外，不同的补充技术，包括卢瑟福背散射，拉曼光谱也被用来了解上述PT及其结构相关性。最后，分子动力学模拟与密度泛函理论计算表明，在布里渊区边界的对称性修改提供了一个简洁的签名，这样的PT在氧化镉薄膜。
2019-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Optical and electronic properties in amorphous BaSnO3 thin films
宽禁带钙钛矿型锡酸盐由于其无与伦比的室温电子迁移率而在新兴的全氧化物透明电子器件中受到关注。考虑到非晶材料在与非半导体平台集成方面的优势，本文报道了典型的锡酸盐--非晶锡酸钡（BaSnO 3）薄膜的光学和电学性质。随着退火温度的升高，非晶BaSnO 3薄膜中的缺陷能级得到抑制，但仍保持非晶状态。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Vertically-Oriented Graphene Oxide Membranes for High-Performance Osmotic Energy Conversion
反向电渗析是一种很有前途的收集海水和淡水之间储存的渗透能的方法，但是半个世纪以来，制备具有超过5.0 W $m^{-2}$的工业基准功率密度的选择性渗透膜一直是一个长期的挑战。在此，我们报告了一种垂直取向的氧化石墨烯膜（V-GOMs），其具有高离子选择性和超快离子渗透的组合，其渗透率比广泛研究的水平堆叠的GOMs（H-GOMs）高三个数量级。通过混合人工海水和河水，我们获得了前所未有的10.6 W $m^{-2}$的高输出功率密度，超过了现有的所有材料。分子动力学（MD）模拟揭示了V-GOMs中的超快输运机制是由于离子快速进入和V-GOMs中大的可及区域以及明显的短扩散路径。这些结果将促进渗透能的实际应用，并为涉及超快传输的各种系统（例如过滤和催化）带来创新的设计策略。
2019-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Argon bubble formation in tantalum oxide-based films for gravitational wave interferometer mirrors
利用HAADF图像和DualEELS以空间分辨的方式定量了掺杂五氧化二钽薄膜的钛白的氩含量。研究在300 $^{\circ}$ C、400 $^{\circ}$ C和600 $^{\circ}$ C下退火的膜，以查看退火温度和气泡形成之间是否存在关系。使用HAADF成像显示，氩存在于大多数这些膜中，并且氩气泡在400 $^{\circ}$ ℃下退火后开始形成，并且在600 $^{\circ}$ ℃下退火后变粗。使用来自EELS图谱的氩数据和使用Hartree Slater截面缩放的实验数据创建用于定量的半经验标准。对于600 $^{\circ}$ C样品中的35个气泡，计算气泡内氩气的密度和压力。气泡的平均直径、密度和压力分别为22 μ m、870 kg/m $^3$和400 MPa。使用范德华方程计算压力。这些气泡可能会影响薄膜的性质，而薄膜是用作引力波探测器反射镜的光学涂层。这种空间分辨的定量技术可以很容易地应用于一系列材料中的其他小的惰性气体气泡。
2020-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Graphene oxide adsorptive power from better to more via an enhanced route in perspective
吸附是水净化的重要方法之一，炭是常用的高效吸附剂。不同形态和结构的碳通常表现出不同的吸附型净化能力。氧化石墨烯被认为是石墨烯的氧化衍生物，在保持其二维形貌特征结构的同时，在两侧上位置依赖地固定有大量的各种含氧功能基团。独立的氧化石墨烯倾向于在水中完全展开，并表现为类似大分子的布朗运动。因此，高性能吸附发生在与大量山梨酸酯相互作用的过程中，在此过程中，由于官能团与山梨酸酯相互作用机制的差异以及基团的固有位置规格，目标物质的有效吸附位点分布不均匀。因此，定向操纵表面活性剂的功能部分和它们的位置分布是潜在的一种方式，以进一步提高吸附性能，这可能会更好，如果考虑结合吸附和原位操作在同一时间。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Pt$_3$Zr(0001): A substrate for growing well-ordered ultrathin zirconia films by oxidation
我们用扫描隧道显微镜（STM）、俄歇电子显微镜（AES）和密度泛函理论（DFT）研究了Pt $_3$ Zr（0001）的表面。良好退火的合金表面显示出完美的长程化学有序。偶尔的畴界可能是由非化学计量引起的。Pt $_3$ Zr显示沿[0001]的ABAC堆叠; STM仅观察到A终止表面，与DFT结果一致，显示A终止的表面能较低。DFT进一步预测一个更强的向内松弛的表面Zr比Pt，尽管更大的原子尺寸的Zr。通过在400 $^\circ$ ℃下在$10^{-7}$ mbar O $_2$中氧化并在$\approx 800 ^\circ$ ℃下后退火获得封闭的ZrO $_2$膜。氧化物由O-Zr-O三层组成，相当于立方ZrO $_2$的萤石结构的（111）三层，但横向收缩。氧化物形成$(\sqrt{19} \times \sqrt{19})$ R23 $^\circ$超结构。基底的第一个单层由Pt组成并收缩，类似于纯Pt（111）的亚稳态重构。DFT计算表明，氧化物三层结合相当弱的衬底。尽管O-封端的氧化物，键合到基板上主要发生通过Zr原子的氧化物，强烈向下弯曲的Pt基板原子，如果靠近Pt的位置。根据DFT，氧化物具有带隙; STM表明导带最小值位于$E_\mathrm{F}$之上的$\approx 2.3$ eV处。
2018-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-absorption spectra of hydrogen-like yellow exciton series in cuprous oxide: excitons in strong magnetic fields
利用高频率分辨率的偏振分辨光吸收测量方法研究了高磁场下Cu $_2$ O中黄光激子的吸收光谱。我们发现黄激子的对称性导致了偏振光的光学吸收的不寻常的选择规则，并且在磁场中的正激子和顺激子的混合是重要的。我们的计算的黄色激子系列的能量在任意磁场给出了一个很好的拟合实验数据，并使我们能够理解的激子能级的复杂结构和它们的磁场的依赖性，解决了老站在光吸收和回旋共振测量的结果之间的分歧。
2012-07-13 cond-mat.mtrl-sci
AlCrO protected textured stainless steel surface for high temperature solar selective absorber applications
基底材料向吸收层的扩散以及金属基底或金属陶瓷纳米颗粒在高温下的氧化是太阳能选择性吸收器不可避免的问题。在这项研究中，我们考虑使用纹理不锈钢（SS）表面涂有保护性的AlCr氧化物层作为高温太阳能选择性吸收剂。采用离子刻蚀技术制备了不锈钢表面织构，并采用射频磁控溅射法制备了AlCr氧化物保护层。所制备的吸收体的吸收率和发射率分别为0.86-0.92和0.151-0.168。为了评估热稳定性，在环境气氛中在600-800 ℃下对吸收剂进行不同时间的退火。在所有退火温度下，吸收体的反射率开始出现红移。计算了反应的活化能为315 kJ/mol。吸收剂在500 ℃下的使用寿命估计为约100年，在700和800 ℃下，吸收剂分别稳定约50和1小时。退火的吸收体表面的详细检查显示表面Mn 3 O 4纳米晶体的生长，这导致观察到的反射光谱的变化，而纹理化的表面形态没有显着的变化。研究结果表明，这种保护织构表面在空气中的热稳定性比铁基金属陶瓷吸声体高得多。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Influence of post-deposition annealing on the chemical states of crystalline tantalum pentoxide films
研究了射频磁控溅射法在Si（100）衬底上生长的Ta $_2$ O $_5$薄膜沉积后退火（温度从848 K到1273 K）对薄膜化学性质的影响。通过X射线衍射测定，对于在948 K和1048 K下暴露于热处理的膜，原子排列主要为六方晶系（$δ$ -Ta $_2$ O $_5$）;对于在1148 K和1273 K下退火的样品，原子排列主要为正交晶系（$β$ -Ta $_2$ O $_5$）;并且对于在低于948 K的温度下退火的样品，原子排列主要为非晶态。进行Ta $4f$和O $1s$芯能级的X射线光电子能谱以评估作为退火温度的函数的所有膜的化学性质。在分析时，观察到Ta $^{5+}$中Ta的Ta $4f$光谱特征和具有氧化态Ta $^{1+}$、Ta $^{2+}$、Ta $^{3+}$和Ta $^{4+}$的Ta氧化物相的形成。研究表明，随着退火温度的升高，Ta $^{5+}$态的比例增加，而其它态的比例减少，表明较高的温度更有利于生成Ta $_2$ O $_5$，但似乎存在一个最佳退火温度，使O与Ta的比例最大化.我们发现，在1273 K的比例略有减少，表明氧耗尽。
2018-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hematite $α-Fe_{2}O_{3}(0001)$ in top and side view: resolving long-standing controversies about its surface structure
赤铁矿$α-Fe_{2}O_{3}(0001)$是光催化和电催化研究中研究最多的氧化铁模型体系。Fe和O的丰富化学性质允许许多本体和表面转化，但它们的控制具有挑战性。这导致了关于最顶层结构的争议。这项全面的研究结合了表面方法（nc-AFM，STM，LEED和XPS），并辅以近表面体的结构和化学分析（HRTEM和EELS）。结果表明，一个紧凑的二维层构成的最高表面的$α-Fe_{2}O_{3}(0001)$，它是局部波纹，由于与散装不匹配。评估天然存在的杂质的影响表明，这些杂质可能会迫使纯样品上形成不稳定的表面相。杂质还可导致在地下形成不明确的包裹体，并改变赤铁矿的氧化相图。结果提供了一个重要的一步，在确定赤铁矿的表面结构，这是至关重要的准确建模催化反应。结合表面和横截面成像提供了完整的视图，这是必不可少的了解氧化物表面的近表面区域的氧化条件下的演变。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Two Dimensional Atomic Crystals
我们报告独立的原子晶体是严格的二维，可以被看作是个别原子平面拉出散装晶体或作为展开的单壁纳米管。利用微机械劈裂技术，我们制备并研究了各种二维晶体，包括单层氮化硼、石墨、几种二硫属化合物和复合氧化物。这些原子级薄片（基本上是不受直接环境保护的巨大2D分子）在环境条件下是稳定的，表现出高晶体质量，并且在宏观尺度上是连续的。
2005-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically clean free-standing two-dimensional materials through heating in ultra-high vacuum
本文通过超高真空加热与真空传输扫描透射电镜联用，系统研究自支撑石墨烯和六方氮化硼的退火清洁效果，发现400 °C以上可使超过90%的单层区域达到原子级清洁，为后续纳米工程和器件加工提供洁净材料基础。
2025-08-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrathin oxide freestanding membranes with large-scale continuity and structural perfection
针对自支撑氧化物薄膜难以大面积制备的瓶颈，本文提出基于水溶性Sr4Al2O7牺牲层的方法，实现了厘米级无裂纹超薄薄膜，但引入的氧空位及其退火温度限制仍阻碍CMOS集成。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of free standing InAs quantum membranes by standing wave hard x-ray photoemission spectroscopy
用硬X射线光电子能谱（HXPS）和驻波HXPS（SW-HXPS）对转移到（Si/Mo）多层反射镜衬底上的InAs量子膜（QMs）的自支撑纳米带进行了表征。通过HXPS获得了关于纳米带内的元素的化学组成和化学状态的信息，并且通过SW-HXPS获得了关于定量深度分布的信息。通过比较SW-HXPS摇摆曲线和X射线光学计算，定量地计算了InAs（QM）及其界面的化学深度分布，精度达到埃级。我们确定：i）暴露于空气诱导在化学计量的InAs（QM）的顶部上形成InAsO $_4$层; ii）空气侧InAsO $_4$和InAs（QM）之间的顶部界面不尖锐，表明在这两个层之间发生相互扩散; iii）InAs（QM）和（Si/Mo）衬底顶部上的自然氧化物SiO $_2$之间的底部界面是突变的。此外，通过HXPS测定了InAs（QM）和SiO $_2$ /（Si/Mo）衬底之间的价带偏移（VBO）。$VBO = 0.2 \pm 0.04$ eV的值与文献中的电学表征结果吻合得很好，表明InAs/SiO $_2$异质结的形成具有明显的突变性.我们已经证明，HXPS和SW-HXPS是非破坏性的，功能强大的方法，用于表征界面和提供纳米结构，量子膜和2D层状材料的化学深度分布。
2018-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Effect of PEG binder on gas sensitivity of ferric oxide films synthesized by spin coating and doctor blade methods
以醋酸铁纳米颗粒为原料，采用刮刀和旋涂技术在非晶非导电玻璃和FTO导电玻璃上制备了氧化铁（Fe 2 O3）薄膜。研究了具有和不具有PEG粘合剂的Fe 2 O3的薄膜。薄膜随后在500 ℃下在空气中退火1小时以结晶Fe 2 O3相。利用XRD和FTIR对Fe 2 O3薄膜的结构和化学性质进行了表征。XRD分析表明，退火后的薄膜中形成了单一的Fe 2 O3相。用紫外-可见光谱测定了Fe_2O_3薄膜的光学带隙。利用CO2气敏实验室（CO2气敏实验室）测试了Fe_2O_3薄膜在1000 ppm CO_2气体中的气敏性、响应时间和恢复时间。通过刮刀法合成的薄膜比通过旋涂技术制备的薄膜更厚且更均匀。用刮刀法制备的Fe_2O_3薄膜的气敏性略高于旋涂法制备的薄膜。与不含PEG的Fe 2 O3薄膜相比，PEG粘合剂的Fe 2 O3薄膜具有更高的气敏性、更短的响应时间和更短的恢复时间。加入PEG粘结剂后，Fe 2 O 3薄膜的光学带隙减小。活化能的降低是加入PEG后气敏性提高的原因。然而，FTIR的峰位置未表明由于PEG的加入而发生任何显著变化。粘结剂的加入使氧化铁的气敏性提高了15.44%。红外光谱和紫外-可见光谱数据都证实了在薄膜中形成了Fe 2 O3。
2018-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic structure and transport properties of sol-gel-derived high-entropy Ba(Zr0.2Sn0.2Ti0.2Hf0.2Nb0.2)O3 thin films
高熵钙钛矿薄膜作为高熵氧化物的典型代表，具有新颖的电学和磁学特性，近年来引起了人们的广泛关注。本文报道了溶胶-凝胶法制备的高熵Ba（Zr0.2Sn0.2Ti0.2Hf0.2Nb0.2）O3薄膜在不同温度下退火后的电子结构和电荷输运性质。通过X射线光电子能谱学和吸收光谱的分析，发现随着退火温度的升高，导带的最低峰下移，价带的最高峰上移，导致禁带变窄。电阻测量证实了所有的薄膜的电容器样的行为。两种电荷传输机制，即，通过自洽分析方法确定了高温下的热活化传输机制和低温下的无活化传输机制。这些发现提供了一个关键的洞察电子能带结构和电荷传输行为的Ba（Zr0.2Sn0.2Ti0.2Hf0.2Nb0.2）O3，验证它作为一个引人注目的高熵氧化物材料，为未来的电子/能源相关技术。
2021-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Controlling Spontaneous Orientation Polarization in Organic Semiconductors -- The Case of Phosphine Oxides
本文以氧化膦为对象，通过分子设计与薄膜生长条件调控自发取向极化，在BCPO中实现最高近300 mV/nm的巨表面电势，并利用温度控制结合偶极掺杂使超过80%的分子偶极直立排列。
2023-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Synthesis, Structural, Electrical and Microchemistry Properties of Novel (LSCFM) LaxSr1-xCo1-y-zFeyMnzO3-δ (x=0.4, 0.6, 0.8, y=0.4, 0.8 and z=0.1, 0.2) Perovskites for SOFC Applications
钙钛矿是具有通式ABO 3的混合氧化物。已经发现许多不同的组合物是可能的，并且它们的数量由于它们的特性而快速增长，这些特性使得它们对于各种应用是理想的，例如用于固体氧化物燃料电池（SOFC）的阴极的制造。通过混合工业粉末制备了LaxSr 1-xCo 1-y-zFeyMnzO 3-δ（x=0.4，0.6，0.8，y=0.4，0.8和z=0.1，0.2）氧化物粉末，命名为LSCFM。粉末已被研究作为化学计量的函数，并已确定使用Rietveld分析的晶体结构参数。在低温烧结（1100 ℃）下，通过考虑两个立方钙钛矿相（x=0.4）或一个立方相和一个正交相（x=0.6、0.8），分别获得了每个烧结样品的结构分析结果。显微组织分析表明，最大晶粒尺寸约为0.63 μm。在1100 ℃下退火的样品（几乎为单相样品）表现出1.29 \times 103（Ω \cdot cm）-1的电导率。在1250 ℃烧结的样品具有更高的电导率，但接近最大值的曲线更尖锐。我们认为，低温烧结显示两相系统具有更宽的曲线最大值和高的电导率，为未来的应用在SOFC。
2011-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Thermal analysis of metal organic precursors for functional Cu doped NiOx hole transporting layer in inverted perovskite solar cells the role of solution combustion chemistry in Cu doped NiOx thin films processing
低温溶液燃烧合成法是一种合成电子用功能性金属氧化物薄膜的简便方法。研究了以乙酰丙酮（Acetylacetone，Acetacetone，Acetacetone）和硝酸铜（Cu，Ni Nitrates）为燃料，采用不同摩尔比（w/o，0.1和1.5）的溶液燃烧法合成Cu：NiOx的过程，以及热处理温度（150，200和300 ℃）对合成过程的影响。研究了Cu：NiOx薄膜和块体材料的溶液燃烧合成过程。使用TGA和DTA的热分析研究表明，Cu：NiOx薄膜表现出更渐进的质量损失，而块体Cu：NiOx表现出明显的燃烧过程。薄膜在300 ℃的退火温度下可以结晶为Cu：NiOx，而较低的退火温度（150和200 ℃）产生非晶材料。对溶液燃烧合成的Cu：NiOx进行了详细的表征研究，包括XPS、UV-Vis、AFM和接触角测量。最后，将50 nm Cu：NiOx薄膜作为HTL引入倒置钙钛矿太阳能电池器件架构内。在150和200 oC下退火的Cu：NiOx HTL提供了具有有限功能的PVSC，而在300 oC下退火的Cu：NiOx HTL实现了有效的基于三重阳离子Cs0.04（MA0.17FA0.83）0.96Pb（I0.83Br0.17）3的PVSC。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Formation and Thermal Stability of sub-10 nm Carbon Templates on Si(100)
我们报道了一种在Si（100）上制备高分辨率（<10 nm）碳模板的光刻工艺。扫描电子显微镜在低真空（10 E-6 mbar）下操作，通过环境烃、水和其它吸附分子的电子激发解离在硅表面上产生含碳沉积物（“抗污染剂”）。随后在超高真空中在高达1320 K的温度下进行退火，去除SiO2和其他污染物，而点形状没有明显变化。退火结构与半导体和复合氧化物的后续生长兼容。用200 us的电子束曝光时间获得直径低至3.5 nm的碳量子点。
2004-04-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
