Cluster Beam Deposition and in situ Characterization of Carbyne-rich Carbon Films
用原位拉曼光谱研究了超音速团簇束沉积法制备的纳米结构碳膜。拉曼光谱显示形成的sp2固体与一个非常大的分数的sp-协调的碳炔物种显示在超高真空下的长期稳定性。不同的拉曼光谱的贡献，从聚炔和cumulene物种已被观察到。富碳薄膜的长期稳定性和在不同气体暴露下的行为已被表征，显示出不同的sp配置的不同演变。我们的实验证实了理论预测，并证明了容易产生稳定的富含卡宾的纯碳固体的可能性。sp2-sp网络的稳定性对天体物理学和新型碳基系统的产生具有重要意义。
2002-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Doping Graphene via Organic Solid-Solid Wetting Deposition
有机固体-固体润湿沉积（OSWD）使得能够在不需要溶解度或真空条件的情况下制造超分子结构。该技术是基于一个过程，直接产生二维单层从三维固体有机粉末。因此，可以使不溶性有机颜料和半导体在环境条件下在基底表面（例如石墨烯和碳纳米管）上诱导单层自组装。因此，上述事实打开了OSWD在碳基纳米电子学背景下的带隙工程应用的潜力。然而，石墨烯通过OSWD的掺杂尚未得到验证，主要是由于经典的OSWD制备过程不允许通过拉曼光谱进行分析，拉曼光谱是确定石墨烯掺杂的主要技术之一。因此，在这里，我们描述了一种新的方法来诱导OSWD石墨烯导致适合于拉曼光谱的样品。分析揭示了石墨烯的拉曼光谱内的峰位移，这是p型掺杂的特征。化学掺杂的其他证据是通过扫描隧道光谱学发现的。该结果开辟了一种非常容易应用，低成本和环保的方式，用于通过市售的有机颜料掺杂石墨烯。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atm-clus
Revealing the Physico-Chemical Basis of Organic Solid-Solid Wetting Deposition: Casimir-Like Forces, Hydrophobic Collapse, and the Role of the Zeta Potential
在固-固界面处的超分子自组装使得能够在环境条件下沉积和单层形成不溶性有机半导体。基本的过程，被称为有机固体-固体润湿沉积（OSWD），直接从分散的三维有机晶体生成二维吸附物。这个简单的过程在各个研究和技术领域都有重要的意义，例如在低维晶体工程领域，石墨烯的化学掺杂和带隙工程领域，以及场效应晶体管制造领域。然而，迄今为止，由于缺乏对OSWD物理化学基础的深入了解，无法确定重要参数，而这些参数对于更好地控制具有特定结构、尺寸和覆盖面积的单层和超分子组装体的生长至关重要。在这里，我们提出了一个详细的模型OSWD，来自实验和理论结果，已获得通过使用有机半导体喹吖啶酮作为一个例子系统。该模型揭示了zeta电位的重要作用，包括卡西米尔波动诱导的力量和疏水纳米约束的去湿效果。基于我们的研究结果，不溶性有机分子的OSWD因此可以应用于环境友好和低成本的分散剂，如水。此外，该模型大大提高了能力，以控制OSWD的吸附质结构和基板覆盖。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Chemical Vapor Deposition Growth of Graphene using Other Hydrocarbon Sources
石墨烯因其独特的性质和广泛的应用前景吸引了众多的研究兴趣。来自气态烃源的化学气相沉积（CVD）已经显示出大规模石墨烯生长的巨大前景。然而，这种生长需要高生长温度，通常为1000°C。在这里，我们展示了一种改进的CVD路线，采用固体和液体烃原料，在低温下在铜箔上生长石墨烯。对于固体PMMA和聚苯乙烯前体，在低至400°C的生长温度下合成厘米级单层石墨烯膜。当使用苯作为烃源时，在低至300°C的生长温度下获得具有优异质量的单层石墨烯薄片。从第一性原理计算可以定性地理解成功的低温生长。我们的工作可能为经济方便的石墨烯生长铺平道路。
2011-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Evaluating Metal-Organic Precursors for Focused Ion Beam Induced Deposition through Solid-Layer Decomposition Analysis
研究提出利用固体层辐照结合SEM BSE/EDX和机器学习快速分析金属有机前驱体分解，为FIBID/FEBID技术高效筛选评估新前驱体提供低成本方法。
2025-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metalorganic chemical vapor deposition of hexagonal boron nitride on (001) sapphire substrates for thermal neutron detector applications
本文报道了六方氮化硼（hBN）的生长和表征及其在固态热中子探测中的应用。在1350 ℃的温度下通过金属有机化学气相沉积在蓝宝石衬底上生长hBN外延层。从（002）hBN平面在26.7度的2 θ角处的X射线衍射峰显示这些膜的c-晶格常数为6.66 μ m。在1370.5/cm处有一个强峰对应于hBN的高频拉曼激活模。制造基于hBN的固态中子探测器，并且用具有1 mm的电极间距和2.5微米的hBN厚度的金属-半导体-金属配置进行测试。制作的探测器对深紫外光也有很强的响应。本征热中子探测效率为0.86%，这是接近理论预期的效率为0.87%。这些结果表明，外延hBN薄膜是有前途的热中子探测应用。
2016-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Simulation and analysis of $γ$-Ni cellular growth during laser powder deposition of Ni-based superalloys
在本工作中，使用三维相场模拟，作为在镍基熔池中的增材制造凝固条件的函数而产生的细胞状或枝晶状微观结构被模拟。宏观热模型用于获得温度梯度$G$和凝固速度$V$，它们被提供作为相场模型的输入。我们提取的细胞间距，细胞核心的组成，和细胞的尖端，以及糊状区温度从模拟的微观结构作为一个功能的$V$。单元格间距与不同的比例关系的凝固条件和近似的$G^{-m}V^{-n}$。细胞核心的成分进行了比较，与枝晶生长理论的解析解，发现是在良好的协议。通过对糊状区的分析，我们提取了一个特征性的桥接平面，其中主$γ$相以0.6和0.7之间的$γ$分数跨细胞间液体通道聚结。温度和$γ$分数在这个平面上被发现随着增加$V$。模拟的显微组织特征是重要的，因为它们可以用作后续热处理工艺模拟的输入。
2017-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Direct laser printing of thin-film polyaniline devices
我们报道了电功能聚苯胺薄膜微器件的制备。采用激光诱导前向转移法在Si/SiO2衬底上的Au电极之间直接固相印刷聚苯胺薄膜。为了应用固相沉积，苯胺在石英衬底上原位聚合。激光沉积保留了薄膜的形态，并提供了具有可控尺寸的尖锐特征。印刷聚苯胺的电特性呈现欧姆行为，允许电活性应用。氨的气敏结果。
2012-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Additive solid immersion lenses for enhanced collection efficiency of shallow NV centers by pulsed laser deposition and structurization of high-k amorphous oxides
Leipzig University（莱比锡大学）；Felix Bloch Institute, Leipzig University（莱比锡大学费利克斯·布洛赫研究所）；SaxonQ GmbH（萨克森量子有限公司）；Department of Prosthetic Dentistry and Dental Material Science, Leipzig University（莱比锡大学假肢牙科与牙科材料科学系）
本文提出基于高介电常数YSZ的加法式固体浸没透镜，通过脉冲激光沉积和光刻工艺，使浅层NV色心饱和强度平均提升63%，所需激光强度降低33%。
2026-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Freestanding LiPON: from Fundamental Study to Uniformly Dense Li Metal Deposition Under Zero External Pressure
本文提出自支撑 LiPON 薄膜的合成方法，利用其高信噪比表征揭示界面键合与玻璃化转变，并在零外部压力下实现均匀致密锂金属沉积，为固态电池界面工程提供新思路。
2023-04-12 cond-mat.mtrl-sci
A Novel Liquid-Liquid Interface Deposition Method for the Production of Thin Films and van der Waals Heterostructures of Two-Dimensional Solids
针对二维固体薄膜制造慢且污染大的问题，提出名为液-液界面沉积的新方法，利用互不相溶液体界面剥离表面活性剂并转移二维材料片层，实现了快速环保制备薄膜及范德华异质结构。
2025-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and strain-stabilization during organic semiconductor thin film deposition
有机半导体薄膜溶液沉积过程中的成核机制决定了晶粒的形貌，并在某些情况下可能影响晶体的堆积。本文利用反射式原位光学显微镜研究了6，13-双（三异丙基硅乙炔基）并五苯薄膜的生长机理和热稳定性。结果表明，薄膜在转变为固态薄膜之前是在过饱和状态下形成的。从过饱和区的光谱测量推断出结晶过程中亚临界核对应的分子聚集体。无应变固体薄膜由于结晶堆积的连续热驱动变化而表现出光学吸收峰的温度依赖性蓝移。当结晶膜冷却到环境温度时，它们变得应变，尽管观察到较厚膜的破裂，这允许应变部分地松弛。在临界厚度以下，没有观察到开裂，并且掠入射X射线衍射测量证实，最薄的膜被约束到与它们沉积时的温度相对应的晶格常数。光谱学结果表明，I型（室温相）和II型（高温相）之间的转变温度取决于膜厚度，并且I型也可以在高达135 $^\circ$ C下应变稳定。
2016-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Growth control of GaAs nanowires using pulsed laser deposition with arsenic over pressure
采用脉冲激光烧蚀砷超压法，系统地研究和优化了GaAs纳米线的生长条件。砷超压与作为$_2$分子被引入到系统的多晶GaAs的热分解，以控制化学计量和形状的纳米线在生长过程中。GaAs纳米线在不同的砷压下呈现出不同的几何形状，这可以通过气-液-固机制的不同生长过程来理解。单晶GaAs纳米线具有均匀的直径，长度超过20 $μ$ m，和薄的表面氧化层，并可以潜在地用于进一步的电子表征。
2007-05-15 cond-mat.mtrl-sci
High Throughput Production of Transparent Conductive Single-Walled Carbon Nanotube Films via Advanced Floating Catalyst Chemical Vapor Deposition
单壁碳纳米管（SWCNT）膜是用于透明导电膜（TCF）的有前途的材料，在柔性显示器、触摸屏、太阳能电池和固态照明中具有潜在的应用1，2。然而，进一步降低SWCNT膜的电阻率和成本对于高质量的TCF产品是必要的3。在这里，我们报告了一种改进的浮动催化剂化学气相沉积方法，以直接和连续地生产在百米规模的单壁和独立的单壁碳纳米管薄膜。碳转化效率和SWCNT TCF产率相对于常规浮动催化剂化学气相沉积增加了三个数量级。在掺杂之后，膜表现出40欧姆/平方的薄层电阻。在90%的透射率下，代表大规模SWCNT膜的记录性能。我们的工作提供了一个新的途径，以加快工业化的单壁碳纳米管薄膜作为TCF。
2019-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Chemical States and Local Structure in Cu-Deficient CuInSe2 Thin Films: Insights into Engineering and Bandgap Narrowing
本研究通过精准调控两步合成工艺制备出结构均匀的缺铜CuInSe₂薄膜，揭示了Cu流失引发的局域结构与化学态变化及带隙窄化的轨道机制，为带隙可调的无毒稳定光伏材料研发提供了新思路。
2025-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Deposition of MAX phase containing thin films from a (Ti,Zr)2AlC compound target
本研究通过溅射沉积(Ti,Zr)2AlC靶材，在不同温度下制备含MAX相薄膜，揭示了从碳化物经铝化物到MAX相的生长机制，成功形成两种固溶体MAX相。
2020-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured La0.5Ba0.5CoO3 as cathode for solid oxide fuel cells
一种简单的方法已被用来合成纳米结构的La0.5Ba0.5CoO3（LBCO）粉末，通过限制化学前体到聚碳酸酯过滤器的孔隙。所提出的方法使我们能够获得由不同尺寸的微晶形成的粉末，它是可扩展的，不涉及使用复杂的沉积技术。研究了对称电池的面积比极化电阻，分析了LBCO纳米结构作为固体氧化物燃料电池阴极的电化学行为。我们表明，性能得到改善，通过减少晶粒的尺寸，获得面积比电阻值为0.2 Wcm 2，在700 C，与新开发的阴极，使用新的沉积技术。
2019-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thin Film growth of Solid State materials
磁控溅射也已用于沉积某些材料的薄膜，并且它具有重要的技术重要性。对钇稳定氧化锆（YSZ）外延薄膜的沉积过程进行了模拟，研究了表面吸附原子的扩散。在溅射过程中，等离子体中形成的离子之间存在强相互作用。在Si上沉积Cu薄膜。SiCN纳米复合薄膜呈树枝状生长。
2016-11-17 cond-mat.mtrl-sci
A study on the growth mechanism and the process parameters controlling aluminum oxide thin films deposition by pulsed pressure MOCVD
采用脉冲压力金属有机化学气相沉积（PP-MOCVD）方法，在不同的沉积条件下，在硅衬底上制备了氧化铝薄膜。目前的研究调查的沉积膜的生长机制和薄膜形态的控制，通过改变PP-MOCVD的工艺参数-选择溶剂，浓度和存在的屏蔽。使用仲丁醇铝（ASB）作为铝源，同时使用己烷和甲苯作为溶剂。薄膜在475 ℃下以不同的前体浓度沉积。据观察，溶剂的选择对表面形态没有影响，但它影响沉积速率。无论生长条件如何，提高的沉积速率、相对接近的蒸发焓（ΔH）值和膜的均匀性表明己烷是比甲苯更好的ASB溶剂。本文提出了一种薄膜生长的气相沉积和气相冷凝混合模型，其中五种不同的机理导致了固体薄膜的形成。这些包括在低到达速率下的气相沉积、在高到达速率下的气相沉积、Leidenfrost气溶胶形成、异质颗粒形成和液滴撞击。需要控制的重要参数是前体通量到达速率，其可以通过改变前体浓度、使用具有低ΔH的溶剂以及在衬底上存在屏蔽来控制，这影响膜的表面形态和生长速率。
2016-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Surface roughness evolution in a solid-on-solid model of epitaxial growth
本文介绍了从动力学蒙特卡罗模拟的动力学表面粗糙化的结果，使用一个重要的和实验相关的外延生长模型-固-固模型与Arrhenius动力学。扩散吸附原子的限制包括允许跳下来，只有在一个单层的高度的步骤，以避免可能不切实际的事件，从任意高的步骤跳跃。模拟结果和精确的解析表达式表示的表面粗糙度的时间演化不依赖于衬底的尺寸，并清楚地提出了这样的结论，即对于任何基本的参数设置的模型的渐近极限通常的随机沉积过程的增长指数$β=1/2$。在高温下，它是由一个长的瞬态政权，其特征是由一个光滑的表面覆盖着多孔柱和描述的幂律与$β=3/4$。
2014-08-14 cond-mat.mtrl-sci
In-situ formation of SiGe alloy by electron beam evaporation and the effect of post deposition annealing on the energy band gap
本文报道了在500 °C低温下，通过Si/Ge多层薄膜在Si和玻璃衬底上的固相反应合成多晶（poly）-SiGe合金薄膜。原始的薄膜沉积使用电子束蒸发与优化的原位基板加热。我们的研究结果表明，在原始的薄膜中，非晶Si（a-Si）相与多晶SiGe相共存。发现a-Si相在600至800 °C的温度范围内的沉积后退火时subcrystalline进入SiGe相。此外，在退火后的多晶SiGe薄膜的光学性质中可以观察到双能带隙。原始的薄膜的化学计量演变及其随后的退火后的带隙的影响进行了讨论的基础上的扩散特性的Si在多晶SiGe。
2017-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning driven simulated deposition of carbon films: from low-density to diamondlike amorphous carbon
非晶碳（a-C）材料具有多种有趣和有用的特性，但对其原子尺度结构的理解仍然不完整。在这里，我们报告广泛的原子模拟的沉积和生长的a-C膜，描述原子间的相互作用，使用机器学习（ML）的高斯近似势（GAP）模型。我们广泛扩展我们的初步工作[物理。120，166101（2018）]，从而对跨越从低密度（富含$sp^{2}$）到高密度（富含$sp^{3}$，“类金刚石”）的无定形碳形式的整个范围的样品进行建模。在这些模拟中观察到两种不同的机制，这取决于冲击能量：低能量的影响诱导$sp$ -和$sp^{2}$ -为主的影响网站周围的直接增长，而高能量的影响诱导喷丸。此外，我们还提出并应用了一种计算非晶碳膜各向异性弹性性质的方法。我们的工作提供了对这类有趣的无序固体的基本见解，以及ML驱动的分子动力学模拟其他材料的原子尺度沉积的概念和方法蓝图。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of multiferroic Pb(Zr0.57Ti0.43)O3-Pb(Fe2/3W1/3)O3 solid-solution thin films and their magnetoelectric effects
本文报道了用脉冲激光沉积法外延生长单相[Pb（Zr 0.57 Ti 0.43）O3]0.8[Pb（Fe 2/3 W 1/3）O3]0.2（PZT-PFW）固溶体薄膜。X射线衍射测试表明薄膜具有四方晶系结构。该薄膜在室温下表现出铁电性和弱铁磁响应。磁电效应进行了研究，非线性磁电系数进行了测量，发现是可比的多铁性六方锰氧化物，但至少两个数量级小于多晶PZT-PFW薄膜。
2010-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Pulsed-laser beam profiling for deposition of high-T_c YBCO films
采用YAG：Nd^{3+}激光束的特殊形状，可以提高脉冲激光沉积YBa_2Cu_3 O_{7-δ}薄膜的均匀性和T_c。相当非化学计量组成的靶和倾斜切割的衬底已经变成高质量薄膜生长所必需的。利用速度滤波器成功地从激光诱导等离子体中去除了红外辐射从靶面喷射出的多个液滴和固体颗粒。
1999-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Growth enhanced surface diffusion and elastic instability on amorphous solids
发展了一个固体生长的连续模型，考虑了吸附原子的沉积、表面扩散和与结构相关的掺入率。对于非晶态固体，它与表面能密度有关。高吸附原子密度导致（a）Mullins经典方程[J. Appl. Phys. { \bf 28}，333（1957）]的生长增强动力学，而没有（b）生长膜中具有横向应力的Asaro-Tiller-Grinfeld-Srolovitz不稳定性。后者的机制是由于在最近的实验中发现的形态。
2000-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
In situ impedance spectroscopy tests of Li$_{4-x}$Ge$_{1-x}$P$_x$O$_4$ as potential solid state electrolyte for Micro Li ion Batteries
本研究提出Li$_{4-x}$Ge$_{1-x}$P$_x$O$_4$（LGPO）作为微型锂电池的薄膜固态电解质，通过脉冲激光沉积和原位阻抗谱测试发现，高温低压生长的多晶LGPO离子电导率比LiPON高一个数量级，证明其是兼容高温工艺的高性能替代品。
2025-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of complex oxides on silicon by enhanced surface diffusion in large area pulsed laser deposition
采用Twente Solid State Technology B. V.（TSST）公司开发的大面积脉冲激光沉积（PLD）装置，在技术相关的4”硅片上的氧化钇稳定的氧化锆（YsZ）/CeO 2缓冲层上生长了均匀的高度外延的LaSrMnO 3（LSMO）薄膜。我们研究并显示了一个额外的SrRuO 3缓冲层上的生长温度依赖的LSMO薄膜的结构和磁性能的影响的结果。随着在缓冲叠层顶部引入薄SrRuO 3层，LSMO膜在低至250 ℃的生长温度下显示出铁磁行为。我们建议，在这些低的生长温度下发生的LSMO的外延晶体生长可以被理解为通过改进的表面扩散，这确保了足够的表面物种的相互混合，形成正确的相。这种混合是必要的，因为与小规模实验相比，在4”晶片上收集了全部羽流，导致晶片上物质的成分变化通量。
2016-07-20 cond-mat.mtrl-sci
A Method for Fabricating CMOS Back-End-of-Line-Compatible Solid-State Nanopore Devices
针对传统SiNx膜沉积温度超出CMOS后端工艺热预算的问题，该研究探索了兼容的低温沉积技术，成功制备出可用于单分子实验的低噪声固态纳米孔，为实现片上并行化纳米孔传感器提供了基础。
2024-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
A Discrete Solid-on-Solid Model for Nonequilibrium Growth Under Surface Diffusion Bias
介绍了一个有限迁移率非平衡固体-固体动力学模型，作为一个简单的描述随机气相沉积和表面扩散偏置条件下的生长界面的形态演变。大规模的随机蒙特卡罗模拟使用一个本地的协调依赖的瞬时松弛的沉积原子产生复杂的表面形态，其动态演化是不符合任何现有的连续动态表面生长方程。利用大规模模拟定量计算了形貌演化的粗化和粗化动力学临界指数。
1998-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Single-source, solvent-free, room temperature deposition of black $γ$-CsSnI$_3$ films
在室温下CsSnI 3中存在与光学活性多晶型物（黑色$γ$相）竞争的非光学活性多晶型物（黄色相）以及Sn对氧化的敏感性，代表了在光电子器件中开发CsSnI 3的两个最大障碍。本文报道了室温单源真空沉积法制备光滑黑色$γ$ -CsSnI_3薄膜。这已经通过由CsI和SnI 2粉末的完全无溶剂混合和等静压制制造固体靶来完成。通过在室温下对任意衬底上的固体靶进行控制激光烧蚀，得到了具有最佳光学性能的CsSnI 3薄膜。薄膜的带隙为1.32 eV，尖锐的吸收边和近红外光致发光发射。薄膜的这些性质和X射线衍射证实了正交（B- $γ$）钙钛矿相的形成。通过原位施加Al 2 O $_3$覆盖层来确保该相的热稳定性。这项工作证明了脉冲激光沉积作为卤化物钙钛矿的挥发性不敏感的单源生长技术的潜力，并代表了无机无铅卤化物钙钛矿的发展和未来可扩展性的关键一步。
2020-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fabrication of tetragonal FeSe - FeS alloy films with high sulfur contents by alternate deposition
本文报道了用脉冲激光沉积法合成四元$\mathrm{FeS}_x\mathrm{Se}_{1-x}$薄膜（$x \leq 0.78$）。采用在MgO（001）衬底上添加FeSe缓冲层的交替沉积技术，用四角FeSe和六角FeS靶制备了四角FeSe合金薄膜。整体膜组成由FeS / FeSe层的厚度比控制。膜的面外晶格参数遵循Vegard定律，表明通过互扩散均匀合金化。硫在$\mathrm{FeS}_x\mathrm{Se}_{1-x}$薄膜中的固溶度达到$x = 0.78$，远大于本体中的$x \approx 0.40$，这是由四方相的不稳定性决定的。
2017-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Evaporation-driven ring and film deposition from colloidal droplets
胶体颗粒的蒸发悬浮液导致各种图案的形成，从干咖啡滴的残留环到湿油漆后均匀分布的固体颜料。为了表征单环，多个同心环，宽带和均匀的存款之间的过渡，我们通过一个多相模型的胶体颗粒在溶剂中的干燥液滴的动力学研究。我们的理论耦合的不均匀蒸发在不断发展的液滴界面的动态内的下降，即液体流动，局部变化的颗粒浓度，和传播的沉积前沿的溶质形成一个不可压缩的多孔介质在高浓度。结合毛细管数和液滴纵横比的无量纲参数捕获不同图案类型的形成条件。
2014-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
New cellular automaton designed to simulate epitaxial films growth
本文介绍了一种简单的基于随机沉积、颗粒间横向键断裂和颗粒表面扩散的（2+1）固体-固体外延薄膜生长模型。粒子-粒子横向键$z$的临界数和沉积速率对表面粗糙度动力学和可能的表面形貌各向异性的影响。对于$z=1$、2、3和4，粗糙度指数$α$和生长指数$β$分别为$(0.863,0.357)$、$(0.215,0.123)$、$(0.101,0.0405)$和$(0.0718,0.0228)$。快照从模拟的增长过程中包括。
2004-06-28 cond-mat.mtrl-sci nlin.CG
Multiscale dynamics of colloidal deposition and erosion in porous media
各种进程-例如，环境污染、地下水修复、石油回收、过滤和药物输送--涉及多孔介质中胶体颗粒的输送。使用共聚焦显微镜，我们直接可视化这一过程在原位，从而确定粒子分布在整个介质的基本机制。在高注射压力下，流体动力应力导致颗粒不断沉积在固体基质上并从固体基质中侵蚀出来-特别是，迫使它们分布在整个介质中。相比之下，在低喷射压力下，侵蚀的相对影响被抑制，导致颗粒定位在介质的入口附近。出乎意料的是，这些宏观分布行为取决于施加的压力，以类似的方式为不同的电荷的颗粒，虽然沉积的孔隙尺度分布是敏感的粒子电荷。这些结果揭示了流体、颗粒和固体基质之间的多尺度相互作用如何控制胶体在多孔介质中的分布。
2021-03-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Embedding a carbon nanotube across the diameter of a solid state nanopore
提出了一种用于将单壁碳纳米管（SWNT）定位和嵌入固态纳米孔的直径的制造方法。化学气相沉积（CVD）用于在薄氮化硅膜中的聚焦离子束（FIB）研磨孔阵列上生长单壁碳纳米管。这通常产生至少一个孔，其直径被SWNT中心穿过。通过原子层沉积（ALD）调节FIB孔的最终直径以产生任何所需直径的纳米孔，同时将SWNT嵌入和绝缘在除了与最终纳米孔的直径交叉的区域之外的任何地方，在该区域中SWNT保持原始和裸露。这种纳米管连接的纳米孔是实现用于生物分子传感和电子表征（包括DNA测序）的新型检测器的重要一步。
2013-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Theory of Dendritic Crack Growth in Ceramic Solid-State Batteries
研究基于格里菲斯理论，推导出临界电流密度与最大预存界面缺陷长度的关系，并提出残余电子导电导致枝晶尖端电化学应力腐蚀开裂的理论，扩展了临界电流密度的应用范围。
2026-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Scaling behavior of columnar structure during physical vapor deposition
物理气相沉积（如溅射沉积）中不同条件对薄膜形态的统计效应长期以来一直是人们感兴趣的主题。一个值得注意的影响是，由于在著名的经验模型称为桑顿的结构区模型的差压室的柱的发展。该模型是定性的性质和定量预测的形态的理论理解仍然缺乏，部分原因是，缺乏一个定量描述的入射通量分布的增长前沿。在这项工作中，我们提出了一个入射高斯通量模型，从一系列的二进制硬球碰撞，并模拟其影响，使用蒙特卡罗方法和固体对固体的增长计划。我们还提出了一个近似的余弦功率分布更快的蒙特卡罗采样。使用该模型，可以观察到，较高的腔室压力加宽了平均沉积角，并且类似地增加了柱直径（或横向相关长度）和柱与柱分离（膜表面波长）的增长。我们将柱直径和表面波长都视为幂律。可以看出，柱直径指数和波长指数对于低压（0.13 Pa至0.80 Pa）的压力变化非常敏感;同时，对于较高的压力（0.80 Pa至6.7 Pa），两个指数在0.6附近饱和。这些预测将作为指导未来的实验定量描述膜形态在很宽的蒸汽压范围内。
2018-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Towards a Quantitative Description of Solid Electrolyte Conductance Switches
本文对阻变器件中的稳态电子输运进行了定量分析。该器件由Ag $_{2}$ S（固体电解质）薄膜和大面积Ag参比电极组成，Ag薄膜与充当离子阻挡电极的Pt纳米接触。当施加偏置电压时，离子和电子传输都发生，并且根据极性，其导致离子在纳米接触周围的积累。在小的施加电压（开关前），我们观察到这是一个强烈的非线性电流-电压曲线，这已经使用Hebb-Wagner处理混合导体的极化建模。该模型正确地描述了直到电阻切换的稳态中极化固体电解质内的电子的传输，覆盖了非化学计量的整个范围，并且包括刚好在元素银沉积之前的过饱和范围。通过这种方式，这是朝着定量理解导致电阻切换的过程迈出的一步。
2010-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Mixed-Salt Enhanced Chemical Vapor Deposition of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides
熔融盐的使用，例如，Na_2MoO_4和Na_2WO_4在二维过渡金属二硫属化物（TMDC）的化学气相沉积（CVD）生长中显示出巨大的成功。与卤化物盐（即，NaCl，NaBr，KI）辅助生长（Salt 1.0），熔盐辅助气-液-固（VLS）生长技术（Salt 2.0）提高了合成2D TMDC的再现性、效率和可扩展性。然而，使用Salt 2.0技术生长大面积MoSe 2和WTe 2仍然具有相当大的挑战性。在这项研究中，使用混合盐（例如，Na_2MoO_4-Na_2SeO_3和Na_2WO_4-Na_2TeO_3）是一种用于增强CVD法生长大晶粒MoSe_2和WTe_2晶体的新方法。在2英寸SiO_2/Si晶片上生长了晶粒尺寸为100-250 μ m的连续单层MoSe_2薄膜或晶粒尺寸为~ 450 μm的孤立片状MoSe_2薄膜。我们的研究进一步证实了Na+和SeO_（32-）在增强CVD生长圆片级单层MoSe_2薄膜中的协同效应。因此，在过渡金属盐中添加Na_2SeO_3和Na_2TeO_3可以作为增强CVD生长许多其他二维硒化物和碲化物的一般策略。
2021-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Direct and Scalable Chemical Vapor Deposition of Ultrathin Low-Noise MoS2 Membranes on Apertures
我们表明，原子薄二硫化钼（MoS2）晶体可以生长到独立的原子薄层，保持其平面的2D形式，没有任何底层衬底。利用这一特性，我们提出了一种新的机制，为2D晶体合成，即试剂有限的成核附近的孔径边缘，然后通过反应，使晶体生长到自由空间的孔径。这种方法使我们能够，第一次，直接和选择性生长的独立膜的原子级薄的MoS2层在微米级预制的固态SiNx膜孔。在最佳条件下，MoS2优先穿过孔径生长，从而形成一到几个原子层厚的密封膜。由于我们的方法涉及自由空间生长，并且没有衬底或转移，因此可以想象，它是迄今为止报道的用于获得2D晶体的最无污染的方法。使用原子分辨率透射电子显微镜，拉曼光谱，光致发光光谱，和低噪声离子电流记录通过在这样的膜中制造的纳米孔的膜质量进行了研究。
2015-06-30 cond-mat.mtrl-sci
High quality CVD deposition of Ge layers for Ge/SiGe Quantum Well heterostructures
本文研究了通过化学气相沉积生长Ge薄膜的动力学与晶体质量，并将其作为虚拟衬底成功制备了超洁净Ge/SiGe量子阱异质结构，为硅基量子计算提供了材料基础。
2024-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Low-temperature anomalies of a vapor deposited glass
我们研究了二维Lennard-Jones玻璃薄膜的低温特性，该薄膜是通过液体冷却和物理气相沉积两种方法在硅中制备的。我们确定在固相深处的交叉温度$T^*$，在缓慢的动力学和增强的异质性出现。在$T^*$周围，局部缺陷变得可见，导致与标准固体相比的振动异常。我们发现，平均而言，$T^*$降低样品具有较低的固有结构能量，这表明这种异常将被抑制在超稳定的玻璃膜，制备非常缓慢的液体冷却和气相沉积。
2018-01-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of Vanadium Thickness and Deposition Temperature on VO2 Synthesis using Atmospheric Pressure Thermal Oxidation
二氧化钒（VO 2）是一种相变材料，在~ 68 ℃时发生可逆的绝缘体-金属相变。常压热氧化法（APTO）是一种简单易行的制备钒（V）薄膜的方法。在最佳氧化时间下，得到了具有良好相变特性的VO 2薄膜。我们最近报道了一种改进的APTO工艺，使用阶梯温度曲线进行氧化（Thin Solid Films 706，138003（2020））。我们展示了一个超低的热预算的VO 2薄膜具有良好的电学和光学相变性能的合成。对于130 nm的室温射频溅射V薄膜，最佳氧化时间为~ 30 s。在这项工作中，我们研究了如何开始V膜厚度和沉积温度影响最佳氧化时间。采用射频磁控溅射法制备了不同厚度（15-212 nm）的V薄膜和不同沉积温度（~27-450 ℃）的120 nm厚的V薄膜。这些膜被氧化为不同的氧化持续时间，其特征在于使用拉曼和四探针测量，以找到每个沉积条件的最佳氧化持续时间。我们发现最佳氧化时间随V膜厚度和V沉积温度的增加而增加。我们模型的V膜厚度和沉积温度上的最佳氧化时间的影响，使用一个抛物线的法律，可用于获得中间V厚度/沉积温度的最佳氧化时间。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Operando Characterization and Molecular Simulations Reveal the Growth Kinetics of Graphene on Liquid Copper during Chemical Vapor Deposition
本文结合原位光学显微与机器学习势自由能模拟，建立微动力学模型，揭示液态铜上石墨烯CVD生长的混合动力学机制，并阐明抑制二聚体附着和低势垒开环自修复是提升石墨烯质量的关键。
2024-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Vapor-Liquid-Solid Growth of Monolayer MoS2 Nanoribbons
二维（2D）材料（例如单层MoS 2）的化学气相沉积（CVD）通常涉及在可被描述为气-固-固（VSS）模式的工艺中将气相前体转化为固体产物。在这里，我们报告的第一个示范的气-液-固（VLS）单层二硫化钼生长产生高度结晶的带状结构，宽度为几十纳米到几微米。VLS生长模式是由氧化钼和氯化钠之间的反应触发的，这导致形成熔融的Na-Mo-O液滴。这些液滴介导的MoS 2带状物的生长在“爬行模式”时，饱和与硫的结晶基板上。我们的增长产生直和扭结带与本地定义良好的方向，反映了在增长过程中的液滴的定期水平运动。使用原子分辨率扫描透射电子显微镜（STEM）和二次谐波发生（SHG）显微镜，我们表明，带状物是同质外延在单层二硫化钼表面主要是2 H或3R型堆叠。这些发现为具有混合维度结构的新型设备铺平了道路。
2018-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio thermodynamics of hydrocarbons relevant to graphene growth at solid and liquid Cu surfaces
使用从头算热力学，各种化学气相沉积（CVD）条件下（温度，甲烷和氢气压力）在固体和液体Cu表面的实验石墨烯生长协议中使用的各种烃吸附物的稳定性进行了探索。在所采用的高生长温度附近的熔点的铜，我们发现，常用的热力学模型，如谐振子模型可能不再是准确的。相反，我们考虑的平移和旋转流动性的吸附物使用最近开发的受阻翻译和旋转模型或二维理想气体模型。热力学的考虑是至关重要的解释实验结果，并使我们能够改善和扩展早期的理论研究的结果，氢和烃类物质在CVD中的作用。特别是，我们发现较小的烃类在大多数CVD条件下将完全分解。对于较大的集群，我们的研究结果表明，金属终止和氢终止的边缘有非常相似的稳定性。虽然这两种类型的集群可能因此在实验过程中形成，我们表明，低结合强度的氢终止边缘的集群可能会导致不稳定的解吸。
2019-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Pulsed Laser Deposition of LaAlO3-Ba0.5Sr0.5TiO3 Thin Films for Tunable Device Applications
采用脉冲激光沉积法（PLD）在Pt/Ti/SiO2/Si和（100）LaAlO 3衬底上制备了不同LAO含量的LaAlO 3-Ba0.5Sr0.5TiO3（LAO-BST）薄膜。利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对LAO-BST薄膜的相组成和微观结构进行了表征。LAO-BST薄膜为LAO和BST的固溶体，晶格常数随LAO含量的增加而减小。根据由1/6、2/6和3/6 LAO靶得到的薄膜的晶格常数估算的（LAO）x（BST）1-x的组成分别为0.143、0.278、0.476。BST中掺入LAO后，薄膜的晶粒尺寸减小。在低频（100 kHz）下测量了Pt/Ti/SiO2/Si衬底上LAO-BST薄膜的介电性能，在高频（~7.9 GHz）下测量了LaAlO 3衬底上LAO-BST薄膜的介电性能。在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上，由纯BST靶和LAO面积比分别为1/6、2/6和3/6的靶制备的薄膜的介电常数分别为772、514、395和282，介电损耗分别为0.096、0.023、0.024和0.025，介电调谐率分别为65%、53%、43%和14%。在最大外加电压为2.4 kV（~9.2 kV/cm）时，薄膜的介电常数分别为2436、2148、2018、1805，最大介电调谐率分别为11%、13%、10%和8%。
2003-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics-Controlled Degradation Reactions at Crystalline LiPON/Li(x)CoO(2) and Crystalline LiPON/Li-metal Interfaces
深入了解固-固界面结构-功能关系对于全固态电池的改进和广泛应用至关重要。据报道，锂磷氧氮化物（“LiPON”）固体电解质材料与锂金属阳极之间、LiPON与Li（x）CoO（2）阴极表面之间的界面产生固体电解质界面（“SEI”）样产物和/或无序区域。使用电子结构计算和晶体LiPON模型与原子层沉积类化学计量比，我们预测LiPON模型与纯P-N-P骨架在室温下对锂动力学惰性。相反，氧原子从低能Li（x）CoO（2）（104）表面转移到LiPON在环境条件下快得多。的主要反应步骤的机制，LiPON图案，容易与锂金属反应，实验结果对无定形LiPON部分证实这些预测，和可能的缓解策略，以减少退化进行了讨论。LiPON接口被发现是有用的案例研究，突出动力学控制过程中的重要性，在电池组装过程中，在中等的加工温度。
2018-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Single-crystalline high-quality beta-Ga2O3 pseudo-substrate on sapphire through sputtering for epitaxial deposition
通过射频溅射和高温退火在蓝宝石基板上制备高纯度单晶β-氧化镓伪基板，用于外延生长，实现高迁移率的N掺杂氧化镓薄膜。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Direct Coupling of Free Diffusion Models to Microscopic Models of Confined Crystal Growth and Dissolution
我们耦合的自由溶质扩散模型的晶体表面生长的模型表示，但不限于，（2 + 1）维固体上固体（SOS）模型由一个平面限制。我们使用动力学蒙特卡罗（KMC）与最近邻相互作用的基础上的溶解速率来解决主方程的表面动力学，我们使用一个非晶格随机行走模型的溶质粒子的菲克扩散。这两个求解器耦合直接通过沉积速率的自由粒子使用的平均首次通过时间（MFPT）的沉积，发现规模为$r^{-4}$。研究了两种变体：忽略（径向）和不忽略视线（寻路）。参考模型，如均匀浓度（随机沉积）和晶格扩散（晶格延伸到液体中）用于比较。我们发现，表面动力学的宏观极限再现的所有模型。自由扩散模型产生了较低的平衡粗糙度和较小的高度自相关长度比参考模型，并被发现表现得很好，在紧约束。它也表明，晶格扩散不工作，以及在紧密的限制。这两个MFPT模型的行为非常相似，接近平衡和溶解，但变得越来越不同，增加表面生长速度。该模型通过模拟一侧具有通量边界条件的空腔来使用。结论是，新模型在约束方面表现出色，并且视线在实践中可以被忽略，因为主要沉积位点可能在视线内，这最小化了耦合中所需的CPU时间。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Chemically Tailored Growth of 2D Semiconductors via Hybrid Metal-Organic Chemical Vapor Deposition
本研究提出结合液相金属前驱体沉积与气相有机硫族元素输运的混合MOCVD方法，实现了形貌、掺杂及结构可调的高结晶度二维TMDCs生长，可满足实验室规模的多种合成需求。
2024-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High temperature decomposition and age hardening of single-phase wurtzite Ti$_{1-x}$Al$_{x}$N thin films grown by cathodic arc deposition
本文结合实验与第一性原理计算，揭示阴极电弧沉积单相纤锌矿Ti$_{1-x}$Al$_{x}$N薄膜在高温退火后发生调幅分解，形成富Ti/富Al纳米调制结构并产生1-2 GPa时效硬化。
2023-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Monte Carlo study of Si(111) homoepitaxy
本文采用标准的Solid-on-Solid模型和（7 × 7）面重构的平面模型相结合的动力学MonteCarlo方法模拟了Si（111）面的同质外延生长。通过考虑表面重构以及原子的沉积和迁移，它表明，一个合作堆叠变换的效果是必要的层生长。
1998-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Wafer-Scale and Deterministic Patterned Growth of Monolayer MoS2 via Vapor-Liquid-Solid Method
气相输运是化学气相沉积（CVD）生长过渡金属二硫属化合物（TMDC）的核心过程。一个不可避免的问题是蒸汽的空间不均匀性。过渡金属前体和硫族元素的非化学计量供应导致对产品的位置、形态、结晶度、均匀性和批次间再现性的控制不良。而气-液-固（VLS）生长涉及在高于其熔点的生长温度下的熔融前体。当用硫蒸气饱和时，液体Na 2SO 4可以沉淀固体MoS 2单分子膜。利用VLS生长技术，我们取得了三项重要成果：（a）在SiO2/Si衬底上实现了4英寸圆片级均匀生长MoS 2薄片;（b）在蓝宝石衬底上实现了2英寸圆片级晶粒尺寸超过100 μ m的连续MoS 2薄膜生长;（c）实现了MoS 2薄片和薄膜的图案化（位置控制）生长。我们阐明了VLS生长从而为高效、可扩展的二维TMDC单层合成铺平了新的道路。
2019-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
