Chemical vapor deposition growth of bilayer graphene in between molybdenum disulfide sheets
在二硫化钼片之间直接生长平坦的微米尺寸的双层石墨烯岛是通过在约800 °C下化学气相沉积乙烯来实现的。乙烯的温度辅助分解主要发生在二硫化钼台阶边缘。碳原子在这种高温下插入,并在沉积过程中,通过二硫化钼表面的缺陷,如台阶和皱纹。生长后的原子力显微镜图像显示,圆形平坦的石墨烯岛以高产率生长。它们由两个石墨烯层堆叠在一起,总厚度为0.74 nm。我们的研究结果表明,直接,简单和高产率的石墨烯/二硫化钼异质结构的生长,这可能是在未来的纳米电子和光电应用的高度重要性。
2017-10-03 cond-mat.mtrl-sci
High Performance Molybdenum Disulfide Amorphous Silicon Heterojunction Photodetector
层状半导体如二硫化钼(MoS 2)的一个重要用途是制造新型异质结器件,从而实现使用传统半导体无法实现的功能。在这里,我们展示了一个超快的金属-半导体-金属异质结光电探测器,由二硫化钼和非晶硅(a-Si),上升和下降时间约为0.3毫秒。这是超过一个数量级的改进,传统的a-Si(~5毫秒)和最好的报道二硫化钼设备(~50毫秒)的响应时间。本文介绍的范德瓦尔斯异质结在绿光(商业成像系统中使用的波长)下产生210 mA/W的高光响应度。这种响应度比最好的MoS 2器件大4倍,比商用a-Si器件大2倍。10倍的速度提高和高光响应性为薄膜成像器提供了一个长达数十年的问题的潜在解决方案,并可能在大面积电子产品中找到应用,如生物医学成像和X射线荧光透视。
2013-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the mystery of nucleation and growth of carbon nanotube and layered graphene inside carbon arc-discharge
通过对石墨阳极在不同实验条件下的腐蚀观察,以及对腐蚀后阳极表面形貌、阴极沉积物及其成分的分析,建立了电弧放电法制备碳纳米管和层状石墨烯的模型。据预测,冷的热冲击,由阳极斑点的快速移动触发,导致在阳极表面上的一些选定的位置处的裂纹微分支。这些裂纹微分支分裂和片段的基底平面对相邻的微晶成弯曲的石墨纳米带与最小的两个基底平面。这些纳米带进一步与尘埃碳等离子体中存在的C2和C3前体发生化学反应,并在刚从阳极分离后以CNT或层状石墨烯的形式演变,这取决于它们所暴露的气体环境的粘度和组成。
2019-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Hidden layered structures from carbon-analog metastability in metal dichalcogenides
Muroran Institute of Technology(室兰工业技术大学)
本研究揭示了金属硫化物中隐藏的层状结构,通过高压条件下的相变发现二维材料的基态特性,并连接了二维材料科学与高压科学。
2025-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and characterisation of thin-film platinum disulfide and platinum sulfide
第10族过渡金属二硫属化物(TMD)在高度创新的2D材料领域中日益突出。虽然PtS2已被研究用于潜在的电子应用,但由于其高电荷载流子迁移率和强的层依赖性带隙,它已被证明是较难合成的TMD之一。与大多数TMD相比,Pt具有明显更稳定的单硫化物,即非层状PtS。两种稳定的铂硫化物的存在,有时在同一样品中,导致文献中的材料之间的混淆。这两种铂硫化物都没有被彻底表征。在这里,我们利用时间效率高,可扩展的方法来合成高品质的薄膜的铂硫化物在各种基板上。这些材料的硫化物和有限的热稳定性的竞争性质被证明。我们报告峰值拟合的X射线光电子能谱,和拉曼光谱使用各种激光波长,这两种材料。这种系统的表征提供了一个指南,以区分硫化物使用相对简单的方法,这是必不可少的,使这些有趣的材料的未来工作。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Quantum conductance of MoS_2 armchair nanoribbons
二硫化钼(MoS2)是层状过渡金属二硫属化物(TMDC),其单层形式具有1.8 eV的直接带隙。我们研究了宽度和应变对MoS2扶手椅型纳米带量子输运的影响。这表明MoS2扶手椅型纳米带即使在应变的情况下也是晶体管的良好候选者。
2017-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Novel one-pot sol-gel synthesis route of Fe3C/few-layered graphene core/shell nanoparticles embedded in a carbon matrix
提出一锅两步表面活性剂溶胶-凝胶法,在碳基体中制备少层石墨烯包覆的单相 Fe3C 核壳纳米颗粒,并验证其结构、磁性与耐腐蚀稳定性。
2023-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Effect of crystallinity on the frictional and wear performance of molybdenum disulfide: A molecular dynamics study
本研究利用反应分子动力学模拟探究结晶度对二硫化钼摩擦和磨损性能的影响,发现结晶态MoS2因保持平坦滑动表面和摩擦各向异性而表现出超润滑性,为设计低摩擦和耐磨固体润滑剂提供了原子尺度见解。
2025-05-31 cond-mat.mtrl-sci
A Ni-Fe Layered Double Hydroxide-Carbon Nanotube Complex for Water Oxidation
用于水氧化以释放氧气的高活性、耐用且具有成本效益的电催化剂是一系列可再生能源解决方案的关键,包括水分解和可充电金属空气电池。在这里,我们报道了在轻度氧化的多壁碳纳米管上合成镍铁层状双氢氧化物纳米片。将Fe掺入到氢氧化镍中诱导形成NiFe-层状双氢氧化物。纳米片共价连接到纳米管的网络,提供了良好的电布线的纳米片。发现超薄Ni-Fe层状双氢氧化物纳米片/碳纳米管复合物表现出异常高的析氧电催化活性和稳定性,并且优于商业贵金属Ir催化剂。
2013-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Dipole Alignment and Layered Flow Structure in Pressure-Driven Water Transport through MoS$_{2}$ Membranes
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology(加泰罗尼亚纳米科学和技术研究所)
本研究利用分子动力学模拟探究水通过MoS$_{2}$纳米孔的传输,发现孔径和边缘化学调控层状结构与偶极取向,从而影响水通量,为先进纳米流体系统设计提供见解。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Few-Layered Graphyne Growth by an On-Surface Coupling Reaction via Alkynyl Vapour Deposition
石墨炔(GY)族是一种具有良好应用前景的碳的同素异形体,它由三键(sp)和双键(sp2)杂化的碳原子组成。与石墨烯不同,由于单体不稳定性和副反应,含有碳sp键的GY家族在有效的二维(2D)生长中仍然是一个未解决的问题。在本文中,我们使用1,3,5-三溴-2,4,6-三乙炔基苯(TBTEB),通过化学气相沉积(CVD)在低温下将GY合成为单个2D层,以防止意外反应。通过铜表面上TBTEB单体之间的表面限制偶联的CVD生长的GY可以通过副反应摆脱一维(1D)或三维(3D)生长。CVD生长的GY具有六方晶格结构,在两个相邻的六边形之间的连接中包含单个sp-碳键,与γ-GY的结构一致。这项工作开辟了一条新的途径,合成大规模和单晶GY,可以是能够与理论上预期的性能的多功能应用。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Carbon Monosulfide Nanostructures: Chains Arrays, Monolayers, and Thin Films
理论预测导致新的低维层状结构的实验合成。在此,我们第一次展示了一硫化碳化合物表现出各种各样的层状纳米结构,如链阵列,单层和薄膜。我们发现链阵列是最稳定的,因为它们主要是由硫和碳轨道的$sp^2$杂化驱动的维度。此外,链阵列是直接带隙半导体。与薄膜相比,单层在室温下是稳定的,其中半导体相在能量上随后是金属相。然后,我们在碳硫单层膜中实现了载流子到金属的相变,这可以通过控制电导率和载流子迁移率的应变工程来驱动。
2017-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Vapor Deposition Synthesized Atomically Thin Molybdenum Disulfide with Optoelectronic-Grade Crystalline Quality
在大面积和低成本下合成高质量样品的能力是任何新材料开发阶段的最大挑战之一。虽然化学气相沉积(CVD)方法为CMOS兼容的大规模材料生长提供了一种有前途的低成本途径,但它往往无法满足纳米电子学和光电子学的高质量要求。我们提出了大规模的CVD合成的单层和几层的MoS2使用直接气相硫化的MoO2,这使我们能够获得极高质量的单晶单层MoS2样品的场效应迁移率超过30 cm 2/Vs的单层。这些样品可以很容易地在各种衬底上合成,并在整个晶体的拉曼和光致发光映射中表现出高度的光电均匀性,面积超过数百平方微米。由于它们的高结晶质量,这些样品的拉曼光谱显示了一系列的多声子过程,通过与机械剥离样品的过去报告相比具有相等或更好的清晰度的峰。这使我们能够研究层厚度和衬底依赖性的极弱的声子过程在285 cm-1和487 cm-1的二维MoS2。这些样品的超高光电子级晶体质量可以通过光电流光谱法进一步建立,该光谱法在室温下清楚地揭示了激子态,这一壮举以前仅在用机械剥离制造的器件上得到证明,这些机械剥离是人工悬挂在沟槽上的。我们的方法反映了原子薄,2D MoS2的可扩展,高质量的光电子学的发展迈出了一大步。
2015-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Near-infrared optical properties and proposed phase-change usefulness of transition metal disulfides
光子集成电路的发展将受益于更广泛的材料选择,可以强有力地控制近红外(NIR)光。过渡金属二硫属化合物(TMD)在可见光电子学领域有着广泛的应用前景,但其近红外光谱特性研究较少。光学常数的测量是确定TMD在近红外光子学中应用的首要步骤。在这里,我们测量复杂的光学常数选择硫化物TMD(块状晶体的MoS2,TiS2和ZrS2)通过光谱椭圆偏振法在可见光到近红外范围内。通过Mueller矩阵测量和广义椭圆偏振测量,我们明确地测量普通光轴的方向。我们支持我们的测量与密度泛函理论(DFT)计算,这与我们的测量和预测巨双折射。我们进一步提出,TMD可以找到使用的光子相变材料,通过设计合金,在竞争晶体结构之间的相边界的相邻,实现马氏体(即位移,顺序顺序)开关。
2019-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
From layered 2D carbon to 3D tetrahedral original allotropes C12 and C18 with physical properties related to diamond: Crystal chemistry and DFT investigations
本研究提出两种2D到3D碳转变机制,通过DFT计算发现新型C12和C18同素异形体在力学和动力学上稳定,具有高硬度和可调带隙,为碳研究开辟新方向。
2024-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Mechanically stacked 1 nm thick carbon nanosheets: Ultrathin layered materials with tunable optical, chemical and electrical properties
碳纳米片是机械稳定的独立的二维材料,厚度约为1 nm,具有明确的物理和化学性质。它们是由辐射诱导交联的芳香族自组装单分子膜。在这里,我们提出了一个路线,可调的电,光和化学性质的绝缘基板上的多层纳米片的可扩展的制造。研究了在氧化硅上堆叠多达5个尺寸约为1平方厘米的纳米片。通过目视检查、光学显微镜、UV/Vis反射光谱和模型计算研究了它们的光学特性。用X射线光电子能谱学研究了它们的化学组成。然后在超高真空中在高达1100 K的各种温度下对多层样品进行退火。随后的拉曼光谱,X射线光电子和紫外/可见反射光谱以及通过电四点探针测量的研究表明,层状纳米片转化为纳米晶石墨烯。这种结构和化学转变伴随着光学性质和电导率的变化,为制备双功能导电涂层开辟了新的途径。
2011-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Relaxation effects in twisted bilayer molybdenum disulfide: structure, stability, and electronic properties
本文系统研究了扭曲双层MoS2在0.2–59.6°扭转角范围内的结构弛豫与电子性质,识别出莫尔区域和畴-孤子区域,并揭示了狄拉克锥和kagome能带等特征随角度变化的演化规律。
2023-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulations of Water Anchored in Multi-Layered Nanoporous MoS$_2$ Membranes: Implications for Desalination
在纳米科学中最有前途的应用之一是设计新材料来改善纳米多孔膜的透水性和选择性。了解这些迷人结构背后的分子结构以及它如何影响水流是一项复杂但必要的任务。我们研究了水通过具有不同纳米孔尺寸和长度的多层纳米孔二硫化钼(MLNMoS $_2$)膜的通量。分子动力学模拟表明,渗透率不随膜厚度的倒数而增加,违反了经典的流体力学行为。数据还显示,水动力学比在无摩擦碳纳米管和多层石墨烯膜中观察到的要慢,我们用层间观察到的锚定机制来解释。我们表明,膜的渗透性是严重依赖于纳米孔结构,新的脱盐膜的制造带来了重要的见解。
2021-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
C-2p spin-polarizations along with two mechanisms in extended carbon multilayers: Insight from first principles
从密度泛函理论出发,结合晶体化学理论,研究了单原子C嵌入到六方CCN(n = 6,12,18)层状网络中的稳定磁性,其磁态为M(C)= 2 Bohr磁子(BM)。所研究的组合物,所有的P6/mmm 191空间群内的特点是越来越多的凝聚力与n,图单,双和三层蜂窝状的C网络分别。自旋投影的总态密度显示出接近半金属的行为,在少数自旋和金属多数自旋处存在间隙。这些结果与大的C-C位间距和整数2 BM磁化强度一起,让我们提出碳2 p态上磁矩开始的带内机制。从互补计算提供支持,假设C2 C12结构与平面2 C与d(C-C)= 2.46埃导致降低的磁化强度下降到0.985 BM每C原子,涉及铁磁秩序所产生的带间自旋极化的C,其中一个非键合自旋极化,而另一个涉及与其他碳的键合。进一步说明性的证据是提供与磁荷密度投影到不同的原子,显示其在C周围的流行,相反的C6层,以及电子局域化功能ELF。
2019-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Optical absorption and electron energy loss spectra of carbon and boron nitride nanotubes: a first principles approach
本文采用含时密度泛函理论,通过{ \it ab initio}计算,研究了小直径单壁碳纳米管和氮化硼纳米管的光吸收光谱.我们将结果与相应的层状结构,即石墨烯和六方BN片所获得的结果进行比较。特别是,我们专注于退极化效应,各向异性和相互作用的激发态的作用。我们表明,已经无规相位近似再现以及晶体局部场效应时,正确地包括光谱的主要特征,并讨论在何种程度上可以进一步简化计算外推的分层系统的预期结果的管。目前的结果是相关的解释最近的实验工具,如光学和荧光光谱,以及偏振共振拉曼散射光谱的纳米管表征所获得的数据。我们还解决电子能量损失谱在小q动量转移限制。在这种情况下,层间和管间相互作用相对于光学光谱学起着增强的作用。
2003-08-07 cond-mat.mtrl-sci
NMR crystallography reveals carbonate induced Al-ordering in ZnAl layered double hydroxide
结合NMR波谱与X射线衍射的NMR晶体学揭示了碳酸盐与pH如何决定ZnAl LDH的Al有序性,发现合成pH影响结晶度与副相比例,且严格的Al和CO3 2-有序性赋予了LDH对CO3 2-的极端阴离子交换选择性。
2021-10-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Evolutionary search for novel superhard materials: Methodology and applications to forms of carbon and TiO2
我们已经开发了一种方法,用于预测在一个给定的化学系统中最硬的晶体结构。它是基于进化算法USPEX(通用结构预测:进化Xtallography)和电负性为基础的硬度模型,我们增加了键价模型和图论。这些扩展使正确的描述分层,分子和低对称性晶体结构的硬度。将这种方法应用于C和TiO 2,我们(i)获得了许多硬度略低于金刚石的低能碳结构,(ii)证明了TiO 2在其任何可能的多晶型中都不是最硬的氧化物,其硬度低于17 GPa。
2011-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Natural layered phlogopite dielectric for ultrathin two-dimensional optoelectronics
本文提出将天然金云母剥离为超薄高κ介电层,并验证其可显著提升MoS₂晶体管、光电探测器及NMOS反相器性能。
2025-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Evaluation of carbon incorporation in sulfide thin films grown by hybrid pulsed laser deposition
University of Southern California(南加州大学);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院)
研究通过混合脉冲激光沉积法评估硫化物薄膜中碳掺杂的影响,发现最佳生长温度和TBDS压力可显著减少碳污染。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Superhard lon C5 and derived carbon nitrides: C4N and C2N2. Crystal chemistry and first principles DFT studies
本文以超硬 lon 拓扑 C5 为模板,通过晶体化学与 DFT 计算设计出稳定且超硬的碳氮化物 C4N 和 C2N2,并揭示其导电与绝缘特性。
2024-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Structure and dynamics of liquid CS2: Going from ambient to elevated pressure conditions
采用分子动力学模拟研究了液态二硫化碳从常压到高压的结构和动力学性质。所获得的结果揭示了在高压下的结构变化,这与第一溶剂化壳层内的分子的更致密的堆积有关。计算的中子和X射线结构因子已与现有的实验衍射数据进行了比较,也揭示了压力对液体的短程结构的影响。压力对平移、再取向和驻留动力学的影响非常强,当从环境压力到1.2 GPa时,显示出显著的减缓。线性CS2分子的平移动力学已被发现是更各向异性在升高的压力下,笼效应和librational运动的形状上的计算的时间关联函数和它们相应的谱密度反映。
2016-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Study of the Encapsulation of Diamondoids Inside Carbon Nanotubes
利用经典的分子动力学模拟研究了氢封端的纳米金刚石碎片(所谓的类金刚石)封装到直径在1.0至2.2 nm范围内的扶手椅型单壁碳纳米管中。金刚烷(C10 H16),金刚烷(C14 H20),和二羟基金刚烷(C14 H20 O2)的封装直径依赖的分子有序相。同样类型的手性有序相(双,三,4-和5-链螺旋)观察到的C60分子的封装也观察到金刚烷。另一方面,没有观察到一些包含层状结构的非手性相。我们的研究结果还表明,通过与羟基官能化的金刚烷的改性可以导致增强的纳米管内的分子的包装相比,非官能化的化合物。硬球模型的比较也揭示了差异,特别是当更多的不对称金刚石被认为是。对于较大的结构(金刚烷四聚体),我们没有观察到长程有序的纳米管直径在1.49至2.17 nm的范围内,但只有一个趋势,形成不完整的螺旋结构。
2007-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Welding few-layered graphene ribbon via penetration of high-speed fullerenes
二维材料在纳米器件的设计中很受欢迎。为了提高少层石墨烯带的抗弯刚度,应通过将相邻层粘结在一起等方法来避免相邻层之间的相对滑动。在这项研究中,石墨烯带层之间的新的键是由来自带的两个表面的弹道C60富勒烯形成的。碰撞效应通过分子动力学模拟进行评估。新的二维碳材料的形成通过来自石墨烯和/或富勒烯的原子之间的键的断裂和产生来证明。注意,富勒烯的入射速度有一个间隔,在该间隔中,石墨烯和富勒烯都将断裂,并在撞击区域进一步通过新的共价键连接。
2020-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A Novel Nanoporous Graphite Based on Graphynes: First Principles Structure and Carbon Dioxide Preferential Physisorption
无处不在的石墨烯是一种严格的2D材料,由于其大的比表面积以及其机械强度和对热和化学应力的耐受性,代表了理想的吸附平台。然而,石墨烯作为块体材料具有形成不可逆团聚体的趋势,导致3D石墨结构,其中可用于吸附的面积显著减小并且没有气体嵌入的空间。本文介绍了一种由石墨三炔片形成的新型纳米多孔石墨:通过电子结构和分子动力学计算,在密度泛函理论水平上对其三维结构进行了理论评估。发现新型层状碳同素异形体几乎与原始石墨一样致密,但2D石墨炔片的固有孔隙率及其相对堆叠导致穿过材料的纳米通道,并且其亚纳米尺寸可以允许气体物质的扩散和储存。纳米通道的分子原型用于精确地确定孔内的CO2、N2、H2O和H2的第一原理吸附能和吸附比。所提出的多孔石墨对气体扩散没有显著的屏障,并且相对于燃烧前和燃烧后气流中的其他相关组分,它显示出CO2物理吸附的高倾向。
2016-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Identification of carbon-related color centers in hBN by high-resolution ab initio photoluminescence modeling
University of Oslo(奥斯陆大学);State Research Institute Center for Physical Sciences and Technology (FTMC)(立陶宛国家物理科学技术研究中心);Warsaw University of Technology(华沙理工大学)
本研究扩展力常数嵌入方法用于计算hBN的高分辨率振动分辨PL线形,通过与碳二聚体缺陷基准对比,发现中性碳三聚体$\boldsymbol{\rm C_2 C_N}$的PL特征匹配特定发射体低温光谱,为极性材料缺陷鉴别提供了有力工具。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional Printing of Complex Graphite Structures
具有许多工业应用的石墨是广受追捧的碳的同素异形体之一。碳的sp2杂化和热稳定形式形成具有强面内碳键和弱层间范德华键的层状结构。石墨也是一种高温陶瓷,将它们塑造成复杂的几何形状具有挑战性,因为即使在高温下,其烧结行为也有限。虽然在许多应用中石墨结构的几何设计可以决定其精确性能,但是由于固有的脆性和高温加工的困难,用于配制复杂几何石墨形状的常规合成方法受到限制。在这里,我们报告了从商业石墨粉末中开发胶体石墨墨水,具有可再现的流变行为,允许在室温下通过3D打印制造具有可调几何形状和方向性的任何复杂架构。该方法通过使用少量的粘土(另一种层状材料)作为添加剂来实现,从而允许石墨烯墨水的适当设计和随后在打印期间石墨片晶的结合。剪切的粘土层很容易流动,适应,并与石墨层形成界面,在层之间和颗粒之间形成强大的结合,从而形成更大的结构。石墨的复杂3D架构的直接油墨打印而无需进一步的热处理可以导致各种长度尺度的石墨的容易的形状工程和相关应用,包括复杂的石墨模具或坩埚。3D打印的复杂石墨结构表现出优异的热、电和机械性能,而粘土添加剂似乎不会改变这些性能,这是由于石墨材料中优异的层间分散和混合。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic yarns of FeCl$_{3}$-intercalated collapsed carbon nano-tubes with high doping and stability
高度结晶的纳米碳的宏观阵列提供了改变其低维成分的电子结构的可能性,例如通过掺杂,并研究所产生的集体体行为。在石墨层间插入电子给体或受体是一种很有吸引力的方法,可以在不破坏$2$共轭体系的情况下可逆地增加载流子浓度。这项工作证明了FeCl $_{3}$嵌入到由塌陷(扁平)碳纳米管组成的纤维中。塌陷的碳纳米管束,类似于石墨纳米带的微晶,主机细长的层状FeCl $_{3}$晶体的数百个$nm$长,比以前的报告石墨材料长得多,可直接观察到的透射电子显微镜和X射线衍射。嵌入的CNT纤维在暴露于环境条件下数月后保持稳定,部分原因是在晶体边缘自发形成FeClO的钝化单层,从而防止嵌入剂的解吸和进一步水解。拉曼光谱显示大量的电子从CNT转移到FeCl $_{3}$,一种众所周知的受体,如通过G带上移至$25 cm^{-1}$所观察到的。在解析了塌陷的CNT的内层和外层的拉曼特征之后,可以解耦电荷转移对拉曼上移的应变和动态效应贡献,从而在插层系统中给出了$- 0.72 eV$的费米能级下移和$5.3X10^{13}$ $cm^{-2}$($0.014$电子/碳原子)的大的平均自由载流子浓度。四探针电阻率测量表明,在插入后,导电性增加了六倍
2021-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic single wall CrI3 nanotubes encapsulated within multiwall Carbon Nanotubes
本研究合成了封装在多壁碳纳米管内的单壁 CrI3 纳米管,构建了一维范德华异质结构,并证实其具有径向磁化态,为探索管状几何中磁各向异性与曲率相互作用产生的非共线磁态提供了新平台。
2025-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-strength and ductile lightweight cast aluminium alloys with superlattice nano-layered fibres (SNL) and core-shell nano-particles
Indian Institute of Science(印度科学学院);Max Planck Institute for Sustainable Materials(马克斯·普朗克可持续材料研究所)
通过在Al-Gd近共晶合金中添加Zr,形成超晶格纳米层状纤维(SNL)和核壳纳米颗粒,显著提升轻质合金的拉伸韧性,实现400%的韧性提升,克服共晶合金的延展性限制。
2026-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Structural Deformation and Metal-Semiconductor Transition in Coupled Carbon Chains
带隙(半导体)和无隙(金属)相之间的过渡和材料中带隙的可调谐性是新时代器件制备的一个非常有利可图但相当具有挑战性的目标。对于块体材料和二维层状系统,这是一个快速扩展的领域。我们从理论上提出了一种带隙可调的一维纯碳材料。我们发现,两个平行耦合的聚炔链显示金属行为与费米能级上的带交叉,不像单个半导体链。节点的数量(两个)在横向和纵向应变下是稳健的,这表明金属相的弹性保护性质。一条链相对于另一条链的滑动破坏了反射对称性,并且在节点处打开了明显的带隙,导致带隙相位。通过改变滑动参数,可以有效地调节带隙。这项工作启动并表明真正的一维材料的可能的拓扑相位没有参与的边缘模式。
2022-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlling Mixed Mo/MoS$_2$ Domains on Si by Molecular Beam Epitaxy for the Hydrogen Evolution Reaction
Dankook University(檀国大学);Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences(捷克科学院物理研究所);Charles University(查理大学)
通过调节退火温度、沉积周期和Mo/S厚度比,研究了MoS₂薄膜的结构和电子性质,发现缺陷工程化的MoS₂薄膜在析氢反应中表现出优异性能。
2026-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative characterisation of the layered structure within lithium-ion batteries using ultrasonic resonance
本文提出利用锂离子电池重复层产生的超声共振进行无损表征,并建立物理模型解析测量结果,以定量获取层数、电极厚度、内部层图像及逐层荷电状态。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Carbon Free High Loading Silicon Anodes Enabled by Sulfide Solid Electrolytes for Robust All Solid-State Batteries
在努力增加锂离子电池的能量密度中,硅阳极替代常规石墨的开发在很大程度上受到对液体电解质的界面稳定性差的阻碍。在此,通过利用硫化物基固体电解质的界面钝化性质,能够实现99.9重量%微Si(uSi)阳极的稳定操作。体表面表征,以及定量的界面组分表明,这种方法消除了连续的界面生长和不可逆的锂损失。在美国||对于充电和放电操作,展示了层状氧化物全电池、在室温下的高电流密度(5 mA cm-2)、宽操作温度(-20 ° C至80°C)和高负载(> llmAh cm-2)。锂-硅合金具有良好的界面性能和独特的化学机械性能,是锂-硅合金电池性能优异的原因之一。
2021-03-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Experimental Realization of Two-Dimensional Boron Sheets
硼是元素周期表中的第五种元素,具有仅次于碳的丰富化学性质。硼的一个显著特征是B12二十面体笼在本体硼和许多硼化合物中作为构建块出现。这与它的相邻元素碳形成对比,碳更喜欢2D层状结构(石墨)的块状形式。另一方面,中等尺寸的硼团簇被预测为平面或准平面,如B12+,B13+,B19-,B36等,这也与表现出各种笼状结构的碳团簇(富勒烯)形成对比。因此,硼和碳可以被看作是一组互补的化学系统,在它们的块体和团簇结构。现在,随着石墨烯的蓬勃发展,一个有趣的问题是,硼是否也可以形成单原子层2D片状结构?在这里,我们报告的第一个成功的实验实现的二维硼片。我们揭示了两种类型的硼片结构,对应于一个三角形的硼晶格与不同的安排的六边形孔。此外,我们的硼片被发现是相对稳定的抗氧化,并每周与基板相互作用。这种期待已久的2D硼片的实现可以为硼电子打开一扇大门,类似于基于石墨烯的碳电子。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creating molecular structures from bilayer graphene and other materials
我们展示了一种新技术,用于创造独特形式的纯sp2键合碳和前所未有的杂分子。这些新的结构,我们称之为雕刻烯,是通过从双层石墨烯,异质双层或多层材料中雕刻选定的形状并允许形状自发重建而形成的。最简单的雕塑烯在拓扑学上相当于一个环面,其尺寸与富勒烯相当。这些新的分子结构的拓扑结构是稳定的原子尺度的缺陷。
2015-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biphenylene monolayer as a two-dimensional nonbenzenoid carbon allotrope: A first-principles study
在最近的成就中,已经成功地制造了联亚苯基网络(BPN)的二维形式[Fan等人,Science,372,852-856(2021)]。受二维层状BPN结构的这一令人兴奋的实验结果的启发,本文首次进行了详细的基于密度泛函理论的第一性原理计算,以深入了解这种有前途的纳米材料的结构,电子和光学性质。理论计算结果表明BPN结构由四边形、六边形和八边形三个环组成,电子局域化函数表明结构中C原子之间有很强的键合。通过声子带色散计算验证了BPN的动力学稳定性。力学性能表明BPN单分子膜具有脆性。杨氏模量计算为0.1TPa,小于石墨烯的相应值,而泊松比确定为0.26,大于石墨烯的泊松比。评估能带结构以显示材料的电子特征;确定BPN单层为带隙为零的金属。光学性质(介电函数的实部和虚部以及吸收光谱)揭示了BPN沿着zz方向是绝缘体,而在xx和yy方向上具有金属性质。我们预计,我们的发现将为在先进的纳米电子学中成功实施这种新的碳的二维同素异形体铺平道路。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Charge transfer and weak bonding between molecular oxygen and graphene zigzag edges at low temperatures
电子顺磁共振(EPR)研究空气物理吸附的缺陷碳纳米洋葱的证据有利于微波辅助形成弱结合的顺磁复合物,包括带负电荷的O2-离子和携带π电子自旋的边缘碳原子。这些位于石墨烯边缘上的复合物在低温下是稳定的,但在高于50-60 K的温度下不可逆地解离。这些EPR的发现是合理的密度泛函理论(DFT)的计算表明,从石墨烯类材料的锯齿形边缘的电子转移到物理吸附在石墨烯片边缘的氧分子。这种电荷转移导致吸附的氧分子的自旋状态从S = 1变为S = 1/2。DFT计算显示氧分子的吸附能的显著变化和电荷转移对石墨烯类基底形态(平坦的和波纹状的单层和双层石墨烯)的变化以及边缘钝化的鲁棒性。H-和COOH-封端的边缘碳位点的存在与这种波纹状基板形态允许形成ZE-O2-顺磁性复合物,其特征在于小(<50 meV)的结合能,也解释了它们的不可逆解离,如EPR所揭示的。
2016-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph