Gold assisted molecular beam epitaxy of Ge nanostructures on Ge(100) Surface
我们报道了在超高真空（UHV）条件下（\approx 3 \times 10-10 mbar）在干净的Ge（100）表面上金辅助外延生长Ge纳米结构。对于这项研究，\approx 2.0 nm厚的金样品生长在衬底表面上的分子束外延（MBE）。在温度\approx 500°C下在UHV室内进行热退火，然后形成置于基座Ge上的有序金纳米结构。在上述表面上进一步沉积\approx 2 nm Ge膜，同时将衬底保持在\approx 500 ℃的温度下。随着小Ge岛的形成，Ge（基座）在黄金下面的高度增加。详细讨论了衬底温度和金的作用对上述结构形成的影响。利用电子显微镜（TEM，SEM）研究了Au - Ge纳米体系的结构.
2012-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Decomposition, diffusion, and growth rate anisotropies in self-limited profiles during metalorganic vapor-phase epitaxy of seeded nanostructures
我们提出了一个模型的基本现象之间的相互作用，负责形成纳米结构的金属有机气相外延图案（001）/（111）B GaAs衬底。实验已经证明，V形槽量子线和金字塔量子点的形成是分别在V形槽和倒金字塔的底部形成的自限制轮廓的结果。我们的模型是基于一个系统的反应扩散方程，一个为每个晶体方面，定义的模式，并包括第三组前体，其分解和扩散动力学（我们讨论的实验证据），以及随后的扩散和合并动力学的第三组原子释放的前体。这种方法可以适用于任何方面的配置，包括金字塔量子点，但我们专注于V型槽模板的特殊情况下，并提供了一个解释的自限性的配置文件和Ga偏析中观察到的V型槽。前体分解动力学和原子物种的扩散的明确包括修改和概括Basiol等人的早期工作。81，2962（1998）; Phys.Rev.B65，205306（2002）]，并且被证明对于获得自限性生长的完整描述是必不可少的。方程组的解产生空间分辨的吸附原子浓度，从该浓度计算平均小面生长速率。这为确定产生自限性生长的条件提供了基础。先前用于解释MOVPE期间邻位GaAs（001）的生长模式和用V形槽图案化的邻位表面的脊上的台阶边缘轮廓的前述方案可用于描述由不同刻面组成的任何模板的形态演变。
2011-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Highly Lattice-Mismatched Selective Area Epitaxy and Coalescence of PbSe Nanostructures on GaAs
Stanford University（斯坦福大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本研究实现了PbSe在GaAs上8%晶格失配下的选择性区域生长，获得高取向、低缺陷纳米结构，并展示了中红外发射和栅极可调约瑟夫森结，为可扩展量子平台奠定基础。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale selective area growth of GaN hexagonal prismatic nanostructures on c-sapphire substrate
GAN纳米结构的选择性区域生长已经使用通过纳米压印光刻（400 nm直径的圆孔阵列）图案化的Si 3 N4掩模在全2”c-蓝宝石衬底上进行。开发了一种新的工艺来改善c取向六方棱柱纳米结构在高温（1040 \circ C）下的成核选择性的均匀性。它包括在950 \circ C下的初始GAN成核步骤，随后在高温生长之前进行氨退火。结构分析表明，GAN纳米结构的外延生长与c-蓝宝石与横向过生长的掩模。应变和位错观察在界面处，由于大的GAN/蓝宝石晶格失配与高品质的弛豫晶体在横向过生长区域的对比。作为GAN纳米结构尺寸的函数的阴极发光研究证实了这些观察结果：GAN纳米结构的横向过度生长具有低缺陷密度，并且表现出比用蓝宝石直接外延的晶体更强的近带边（NBE）发射。的NBE的位置与纳米结构尺寸的移位可以主要归因于来自表面掩模扩散的压缩应变和硅掺杂的组合。
2011-06-21 cond-mat.mtrl-sci
$Σ$3(111) Grain Boundaries Accelerate Hydrogen Insertion into Palladium Nanostructures
该研究通过实验与理论计算揭示 Σ3(111) 晶界通过局域拉伸应变显著加速钯纳米结构的氢嵌入与释放动力学，为晶界工程化 Pd 基功能材料设计提供新思路。
2025-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Selective area epitaxy of in-plane HgTe nanostrcutures on CdTe(001) substrate
本研究针对HgTe对纳米加工敏感的问题，采用选择区域分子束外延在CdTe衬底上生长平面内HgTe纳米结构，实现了良好选择性与电学均匀性，为复杂HgTe基纳米结构制备奠定基础。
2024-07-11 cond-mat.mtrl-sci
High-temperature growth of GaN nanowires by molecular beam epitaxy: toward the materials quality of bulk GaN
针对分子束外延中高温下GaN纳米线自发生长孵育时间长的问题，提出三种非常规生长方法实现最高875℃生长，所得纳米线光学质量媲美先进自支撑GaN层。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Droplet Epitaxy of Semiconductor Nanostructures for Quantum Photonic Devices
长久以来梦寐以求的量子互联网将由一个量子节点（固态或原子系统）网络组成，这些节点由飞行的量子比特连接在一起，自然地基于光子，以光速长距离传播，退相干可以忽略不计。一个关键的组件是光源，能够提供单个或纠缠光子对。在不同的平台中，半导体量子点非常有吸引力，因为它们可以与其他光子和电子元件集成在小型化芯片中。在20世纪90年代早期，开发了两种方法来合成自组装外延半导体量子点（QD）或人工原子，即Stranski-Krastanov（SK）和液滴外延（DE）方法。由于其鲁棒性和简单性，SK方法成为在基础和技术领域实现多项突破的主力。然而，对特定发射波长或结构和光学性质的需求促使进一步研究DE方法及其最近的发展，局部液滴蚀刻（LDE），作为获得高质量半导体纳米结构的补充途径。最近关于产生高度纠缠光子对的报道，结合良好的光子不可逆性，表明DE和LDE QD可以补充（有时甚至优于）常规SK InGaAs QD作为量子发射体。我们在这里提出了一个关键的调查的DE和LDE的最先进的状态，突出的优点和缺点，所取得的成就和仍然开放的挑战，在量子通信和技术的应用。
2021-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Hydrogen adsorption and diffusion around Si(001)/Si(110) corners in nanostructures
虽然氢在硅表面上的扩散已经在实验和理论上得到了比较好的表征，但是在纳米线和纳米结构上发现的表面之间的拐角周围的扩散还没有被研究。受图形化原子层外延（PALE）纳米结构制造的启发，我们采用密度泛函理论（DFT）研究了氢在硅中正交（001）和（110）面形成的边缘附近的扩散.我们发现从（001）到（110）的势垒比从（110）到（001）的势垒低约0.3 eV，并且它与清洁表面上的行之间的扩散相当，在所使用的生长温度下对氢图案没有显著影响。
2014-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Properties and Large Coercivity of MnxGa Nanostructures
为了研究结构与性能的相关性，采用分子束外延的方法，通过连续沉积Ga和Mn助熔剂合成了高介电常数的MnxGa纳米颗粒。自发纳米结构的辅助下使用的Au前体和热退火，生长性能，结构和磁性能进行了表征。原子力显微镜显示平均颗粒尺寸为100 nm，X-射线衍射显示主要的四方D 022晶体结构。在室温下的磁性表征确定了两个磁相的存在下，由高矫顽力（2.3 T）的组件，除了一个低矫顽力的组件为主。
2014-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Unusual nanostructures of "lattice matched" InP on AlInAs
我们发现，通过金属有机气相外延生长的Al0.48In0.52As上InP的初始单层的形态并不遵循晶格匹配系统的预期逐层生长模式，而是发展了许多低维结构，例如，量子点和线。我们讨论了局部相分离/合金化引起的应变对宏观无应变异质外延的强烈影响，以及衬底表面吸附原子的择优聚集和InP在AlInAs表面润湿性的降低可能是导致异常（台阶）组织和形貌的原因
2014-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of wetting layers in InAs/GaAs self-assembled nanostructures with reflectance difference spectroscopy
应变诱导自组装半导体纳米结构作为一种既有深刻的物理意义又有广阔的应用前景的体系，已经被研究了几十年。该系统的光学和电学性质主要由纳米结构决定，但也可能受到通常存在的二维结构（即所谓的润湿层（WL））的极大影响，纳米结构从二维结构演变而来。WL的配置可以随着不同的生长条件而变化，并进一步影响纳米结构的形态和性质。这是一篇综述性文章，介绍了利用反射差谱研究InAs/GaAs系统中激光阱演变的一些最新进展。介绍了Sttranski-Krastanov生长模式下WL的各种演化过程。铟原子的偏析和解吸和生长中断的影响。讨论了液滴外延中润湿层的存在和演化过程。
2022-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Polarization dependent femtosecond laser modification of MBE-grown III-V nanostructures on silicon
我们报告了一种新的，偏振相关的，飞秒激光诱导的修改表面纳米结构的铟，镓，砷生长在硅上通过分子束外延，产生形状控制从线性和圆偏振的激光激发。线性偏振导致伸长效应，超出未暴露的纳米结构的尺寸，范围从88 nm到超过1 μ m，并且圆偏振导致纳米结构变平或形成材料环，达到约195 nm的直径。在激发过程中，还观察到从基底和表面纳米结构产生的二次和三次谐波信号随着曝光时间增加。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrathin BaTiO3 templates for multiferroic nanostructures
研究了高质量BaTiO_3薄膜的结构、电学和介电性能。薄膜，这是通过臭氧辅助的分子束外延生长在Nb掺杂的SrTiO 3（001）衬底上，并具有薄的8个晶胞（3.2 nm）的厚度，是未重构的和原子级光滑的大结晶平台。应变驱动的过渡到3D岛的形成，观察膜的13个单元电池的厚度（5.2 nm）。高结构质量的表面，与介电性能类似的散装钛酸钡和主要是TiO 2表面终止，使这些薄膜的合适的模板，用于合成高品质的金属氧化物多铁性异质结构的基础研究和开发的磁电效应，如最近提出的界面效应在Fe/BaTiO 3异质结构的基础上Fe-Ti界面键。
2011-07-05 cond-mat.mtrl-sci
3D Nanostructures on Ge/Si(100) Wetting Layers: Hillocks and Pre-Quantum Dots
亚临界Ge润湿层（WL<3.5 ML）的退火引发3D纳米结构的形成，其形状和取向由WL厚度确定，因此与应变能直接相关。这些纳米结构的出现，小丘和前量子点，研究了扫描隧道显微镜。在350 ℃下沉积的润湿层最初在纳米尺度上是粗糙的，并经历渐进的转变和平滑，直到T>460 C空位线和2xn重构被观察到。然后，亚稳态Ge润湿层（WL）塌陷以形成3D纳米结构，其形态由WL厚度控制：首先，对于薄润湿层形成具有婚礼蛋糕型结构的小丘，其中台阶边缘平行于<110>方向，而{105}-刻面结构，所谓的前量子点（p-QD），由较厚的层形成。润湿层厚度和因此失配应变能控制结构的类型。小丘和p-QD区域之间的交叉厚度在1.6和2.1 ML之间。小丘具有比p-QD更大的横向尺寸和体积，并且p-QD是非常小的量子点，其宽度下限为10 nm。我们的工作为控制弹性应变Ge/Si系统中纳米结构的形貌和尺寸开辟了一条新的途径。关键词：量子点，Sttranski-Krastanov，外延，应变层，扫描隧道显微镜
2016-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Effects of thermal treatment on radiative properties of HVPE grown InP layers
高发光体InP晶片的辐射效率在涉及四元层的外延生长和表面上的光电二极管的制造的热处理后严重退化。这种不利的性质阻碍了体InP作为闪烁体材料的使用。另一方面，已知通过分子束外延（MBE）或金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的薄外延InP层不表现出任何退化。然而，这些层太薄而不能用于制冷机。氢化物气相外延（HVPE）工艺在合理的时间内生长厚的块状层的能力是众所周知的，但是HVPE InP层的辐射性质是未知的。我们已经研究了21微米厚的InP层生长HVPE的辐射特性，并发现他们最好的发光体InP处女晶片。与体晶片相比，HVPE层的辐射效率在热处理时不会降低。这打开了实现独立的外延InP闪烁体结构的可能性，其具有用于闪烁的配准的表面光电二极管。
2014-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Polarization fields in GaN/AlN nanowire heterostructures studied by Off axis holography
在这项工作中，我们提出了一个离轴全息研究GAN/AlN异质结构纳米线生长的等离子体辅助分子束外延。我们讨论了样品制备的纳米线样品的电子全息和结合使用全息投影电位的理论计算，以获得了解这些纳米结构的电位分布得到的电位分布。讨论了表面态的影响
2014-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Growth mechanisms in molecular beam epitaxy for GaN-(In,Ga)N core-shell nanowires emitting in the green spectral range
利用分子束外延技术制备了发射绿光的GaN-(In,Ga)N核壳纳米线，提出定性壳层生长模型，考虑纳米结构三维特性和原子通量方向性，优化In掺入并解释生长条件对样品形貌和In含量的影响，发现In作表面活性剂使三元壳层厚度更均匀。
2023-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bismuth surfactant-enhanced III-As epitaxy on GaAs(111)A
本研究提出利用铋作为表面活性剂，在GaAs(111)A上实现无缺陷、原子级平滑的III-As外延生长，并诱导InAs形成三维纳米结构，为高对称性量子点及量子光子学应用奠定基础。
2023-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Ordered arrays of InGaN/GaN dot-in-a-wire nanostructures as single photon emitters
实现在高温下工作并位于预定位置的可靠单光子发射器仍然是开发用于量子光应用的固态系统的主要挑战。我们展示了单光子发射的二维有序阵列的GAN纳米线含有InGaN纳米盘。该结构是通过分子束外延在（0001）GaN-on-sapphire模板上制作的，该模板用胶体光刻制备的纳米孔掩模图案化。低温阴极发光测量揭示了从单纳米线异质结构发射的光的空间分布。从InGaN区域的最顶部的部分的发射覆盖蓝色到绿色的光谱范围，并显示出强烈的和窄的量子点样的光致发光线。这些线表现出92%的平均线偏振比。光子相关测量表明，光子反聚束的g（2）（0）值远低于0.5的单光子发射的阈值。反聚束率随光激发功率线性增加，外推到激子衰减率~1 ns-1在消失的泵浦功率。该值与通过时间分辨光致发光测量的激子寿命相当。具有受控空间位置和强线性偏振的快速且高效的单光子发射器是朝向高速片上量子信息管理的重要一步。
2017-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Controlled growth of InAs nanowires on engineered substrates
我们展示了不同的工程衬底上的半导体纳米线的Au辅助生长。研究了两种相关的情况：在GaAs/AlGaAs异质结构上用分子束外延生长$50 {\rm nm}$厚的InAs层和用气相外延在Si（111）上生长$2 {\rm μm}$厚的InAs缓冲层。用原子力显微镜和透射电子显微镜对衬底和纳米线的形貌和结构进行了分析。我们的研究结果表明，集成的III-V族纳米结构的硅基电子器件以及新型微机械结构的发展是一个很有前途的方向。
2009-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Scalable and Tunable In-Plane Ge/Si(001) Nanowires Grown by Molecular Beam Epitaxy
该研究提出一种低温分子束外延方法，在预图案化衬底上生长位置可控、高空穴迁移率的面内锗纳米线，为可扩展纳米电子学和多量子比特芯片制造提供了可靠平台。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Free-standing 2-inch bulk GaN crystal fabrication by HVPE using a carbon buffer layer
通过氢化物气相外延在具有碳缓冲层的蓝宝石衬底上获得厚度为365 $μ$ m且直径为50 mm的独立块状氮化镓层。碳缓冲层通过甲烷$\textit{in situ}$的热分解在与体GAN层的生长相同的工艺中沉积。生长在碳缓冲层上的体GAN层在生长之后的冷却期间从蓝宝石衬底自分离。位错密度为$8\cdot10^{6}$ cm $^{-2}$。（0002）X射线摇摆曲线半峰全宽为164弧秒。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Low temperature 2D GaN growth on Si (111) 7x7 assisted by hypethermal nitrogen ions
随着现代自上而下器件的特征尺寸越来越小，这种器件达到了由量子力学给出的操作极限。因此，二维（2D）结构似乎是满足现代光电和自旋电子应用的最终挑战的最佳解决方案之一。III-V族半导体的代表氮化镓（GAN）是纳米级UV和高功率应用的绝佳候选材料。我们提出了一种在Si（111）7 x7表面上制备2D GAN的新方法，该方法使用在低衬底温度（T < 220°C）下通过高温（E < 50 eV）氮离子对Ga液滴进行后氮化。Ga液滴的沉积和它们的后氮化都是使用我们小组开发的一种特殊的原子-离子束源进行的。这种低温液滴外延（LTDE）方法在整个制造过程中提供了明确的超高真空生长条件，从而产生高纯度GAN纳米结构。通过TEM证实了GAN纳米结构与硅衬底之间的尖锐界面以及纳米结构的正确元素组成。此外，SEM、X射线光电子能谱学（XPS）、AFM和俄歇微区分析表明所制备的GAN纳米结构具有独特的特征。
2022-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Growth and Characterization of Bulk Aluminum Nitride by Physical Vapor Transport
氮化物基材料技术发展中的一个主要问题是衬底的选择。这些层的结构和光学性质与外延生长中使用的衬底材料密切相关。关键问题包括衬底和外延层的晶格匹配以及衬底和外延层之间的热膨胀差异。由于氮在氮化镓（GAN）上具有极高的蒸气压，因此很难生产纯GAN衬底，目前几乎所有的氮化物基器件都是通过在蓝宝石或碳化硅（SiC）上异质外延来制造的。或者，AlN具有显著较低的氮蒸气压，并且可以以块体形式生长。在本文中，我们报告了我们的结果，在AlN的生长的物理气相传输。建立了一个理论模型来研究生长过程，以确定最佳的生长参数。研究了几种不同的晶种，奇异的6 H-SiC、3.50离轴6 H-SiC和80离轴4 H-SiC，以及通过氢化物气相沉积在硅衬底上生长的AlN（随后通过蚀刻去除硅衬底）。俄歇电子显微镜，透射电子显微镜，和各种X射线衍射技术被用来研究生长的样品。
2002-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Solid-phase silicon homoepitaxy via shear-induced amorphization and recrystallization
用于晶体硅纳米膜和纳米结构的局部生长的外延技术的发展对于电子学和光子学的最新进展至关重要。然而，晶体生长位置的精确定义需要用于衬底图案化的精细的预外延工艺。我们的分子动力学模拟表明，同质外延硅纳米薄膜可以直接沉积的晶体硅尖摩擦对衬底，从而使几何控制的晶体生长，而不需要衬底预图案化。我们将这种固相外延生长命名为摩擦外延，因为它仅依赖于即使在两个硅晶体之间的滑动界面处的低温下也会发生的剪切诱导的非晶化和再结晶。两个相伴的，剪切诱导的过程之间的相互作用是负责形成一个非晶滑动界面与恒定的纳米厚度。如果两个弹性各向异性晶体沿着不同的晶体学取向滑动，则非晶层可以垂直于滑动平面单向移动，导致每个原子具有最低弹性能量的晶体以另一个晶体为代价生长。由于摩擦外延生长是由两个晶体沿滑动方向的剪切弹性响应，它可以实现为机械扫描探针光刻法，其中外延生长是通过调整尖端和衬底之间的晶体取向差，尖端的大小或法向力控制。这些结果提出了一种全新的方式来构思基于摩擦诱导材料转化的纳米纤维技术。
2021-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Burgers-vector directions of threading edge dislocations in GaN by phase-contrast microscopy
Japan Fine Ceramics Center（日本精细陶瓷中心）；Mie University（三重大学）；Ceramic Forum Co., Ltd（陶瓷论坛有限公司）
本研究利用相衬显微镜，通过明暗衬度排列逆时针旋转90°确定GaN穿透刃位错的Burgers矢量方向，并经TEM验证，提供了一种无损光学方法。
2026-10-07 cond-mat.mtrl-sci
A Platform for Addressing Individual Magnetite Islands Grown Epitaxially on Ru(0001) and Manipulating Their Magnetic Domains
本文提出一种结合磁控溅射、高温分子束外延与光学光刻制备并寻址 Ru(0001) 上单个磁铁矿岛的平台，利用电流脉冲产生的 Oersted 场配合磁场实现磁畴操控。
2023-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Highly Ordered Boron Nitride/Epigraphene Epitaxial Films on Silicon Carbide by Lateral Epitaxial Deposition
实现高性能的纳米电子学需要在纳米尺度上控制材料。在碳化硅上生产高质量外延石墨烯（EG）纳米结构的方法是已知的。下一步是在EG纳米结构上生长范德华半导体。六方氮化硼（h-BN）是一种宽带隙半导体，具有与石墨烯相匹配的蜂窝晶格结构，使其非常适合石墨烯基纳米电子学。在这里，我们描述了多层h-BN的制备和表征使用迁移增强的金属有机物气相外延工艺在EG上外延生长。作为横向外延沉积（LED）机制的结果，生长的h-BN/EG异质结构具有高度有序的外延界面，如所期望的，以便保持原始石墨烯的传输性质。通过第一性原理模拟分析了所观察到的2D外延h-BN膜的逐行生长机制的原子尺度结构和能量细节，证明了一维无成核能量无势垒生长。这种工业相关的LED工艺可以应用于各种各样的范德华材料。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Step by step capping and strain state of GaN/AlN quantum dots studied by grazing incidence diffraction anomalous fine structure
报道了利用互补反常衍射技术对小尺寸嵌入式纳米结构的研究。GAN量子点（QD），生长的分子束外延在一个修改的Stranski-Krastanow模式，研究了应变和局部环境，作为AlN盖层厚度的函数，通过掠入射异常衍射。也就是说，X射线光子能量在Ga吸收K边缘上被调谐，这使得衍射具有化学选择性。测量\textit{hkl} -扫描，接近AlN（30-30）布拉格反射，在几个能量横跨Ga K-边缘，允许提取Ga部分结构因子，从其推导出GAN量子点的面内应变。从固定的Q能量依赖的衍射强度谱，测量对应于平均面内应变状态的量子点的衍射选择的等应变区域，关于组合物和面外应变的定量信息已经获得。我们恢复了点中的面内和面外应变。与赝晶层中的双轴弹性应变的比较表明了过应变状态的趋势。
2005-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of (In,Ga)N pseudo-substrates by a three-step growth protocol without ex-situ processing
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.（保罗·德鲁德固体电子学研究所，柏林研究联合体莱布尼茨协会）
通过三步生长协议无需后续处理制备高铟含量的(In,Ga)N伪衬底，提升应变松弛度和发光性能，适用于高效红发射器件
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
