纯物质和二元材料的平面界面不稳定性和固液界面扩散

用于单次探测结界面能量势垒不均匀性的平面弹道电子发射光谱

Planar Ballistic Electron Emission Spectroscopy for Single-Shot Probing of Energy Barrier Inhomogeneity at Junction Interface

提出一种无需显微调查的平面弹道电子发射光谱方法，利用平面隧道结作为BEEM探针阵列，结合Tung模型与Bell-Kaiser理论分析信号，成功探测了Pt/4H-SiC结界面的能量势垒不均匀性。

粗糙界面热边界传导的分子动力学研究

Thermal boundary conductance across rough interfaces probed by molecular dynamics

本文利用分子动力学研究了界面粗糙度对两晶体间边界热导的影响。我们表明两个政权之间的过渡的证据，取决于界面粗糙度：当粗糙度是小的，边界电导是恒定的，采取接近相应的平面界面的电导值。当粗糙度较大时，电导变得大于平面界面电导，并且发现相对增加接近于界面面积的增加。发现具有粗糙界面的超晶格的跨平面电导率以可比的量增加，表明超晶格中的热传输主要由边界电导控制。这些观测结果被解释使用的能量载体的波特性。我们还表征的粗糙的角度的效果，并发现，边界电导显示的界面具有陡峭的斜坡可能会变得重要，如果表征界面轮廓的横向周期足够大。最后，我们考虑了界面形状的影响，并表明正弦界面显示最高的电导，因为它的大的真实界面面积。所有这些考虑都与纳米级界面能量传输的优化有关。

非简谐声子散射在平面界面热导谱分解中的作用

Role of anharmonic phonon scattering in the spectrally decomposed thermal conductance at planar interfaces

深入了解固体之间的振动传热机制对于纳米材料的有效热工程和控制至关重要。通过计算流经两种材料之间界面的热流的谱分解，研究了平面接触中两种声学失配固体之间的非谐散射和界面热传导的频率依赖性。计算的基础上分析的原子振动的相关性，使用非平衡分子动力学模拟提取的数据。非谐相互作用产生的非弹性效应显着促进热传递的两个质量失配的面心立方晶格之间，即使在频率超过截止频率的较重的材料，由于（i）增强消散的倏逝振动模式和（ii）频率加倍和频率减半的三声子能量转移过程中的接口。结果提供了大量的洞察界面能量传递机制，特别是在高温下，非弹性效应变得重要，其他计算方法是无效的。

倾斜三维CoFe/IrMn微丝中交换偏置的几何依赖性

Geometric dependence of exchange bias in tilted three-dimensional CoFe/IrMn microwires

本研究通过两光子光刻与磁控溅射结合，制备了倾斜三维CoFe/IrMn微丝，揭示了非平面几何结构对交换偏置效应的影响。

界面极化对表面耦合量子点隧穿的影响

Effects of the interfacial polarization on tunneling in surface coupled quantum dots

极化效应被精确地包括在一个量子点的模型中，该量子点紧邻一个平面界面。有效地将这种潜在的薛定谔方程利用映射出的影响，在这样的异质结中的载流子隧穿的图像电位效应。特别是，研究了载体质量与量子点、其周围基质和电极的介电常数之间的相互作用。我们发现，平面电极结构的极化率可以显着增加较重的载流子的隧穿率，可能导致质量的依赖性的隧穿率的质的变化。我们处理极化的方法可以推广到两粒子相互作用的屏蔽，因此可以应用于激子解离和库仑阻塞等计算。与通过量子点的中间表面局域态隧穿相反，我们的工作确定了参数空间，在该参数空间上，体积态在其隧穿特性中经历了显着的修改。

Effect of interfacial intermixing on spin-orbit torque in Co/Pt bilayers

Using the first-principles non-equilibrium Green's function technique with supercell disorder averaging, we study the influence of interfacial intermixing on the spin-orbit torque in Co$\mid$Pt bilayers. Intermixing is modeled by inserting one or more monolayers of a disordered CoPt alloy between Co and Pt. Dampinglike torque is moderately enhanced by interfacial intermixing, while the fieldlike torque, which is small for abrupt interfaces, is strongly enhanced and becomes comparable to the dampinglike torque. The enhancement of the fieldlike torque is attributed to the interface between Co an…

通过纳米结构界面增强热传导

Enhanced thermal conduction through nanostructured interfaces

在纳米结构系统中，界面主导热传导，并且许多工作集中在增强界面传导的方法上。这些方法通常解决平面界面，其中热通量矢量在任何地方都垂直于界面。在这里，我们探讨了纳米结构的界面几何形状，使用非平面的功能，以提高有效的界面电导超出可能与平面界面。该界面由嵌入在SiO2内的相互交叉的Al柱组成，其特征尺寸范围为100 nm至800 nm。通过在1.6 μ m和200 nm之间改变柱到柱间距L_P，同时保持相同的Al：SiO2填充分数，来调制总侧壁表面积以突出该附加沟道的影响。利用光学泵浦-探测热反射测量，我们发现厚度约为65 nm的鳍层的有效电导随着L_P的减小而单调增加，并且当L_P = 200 nm时，其电导是具有相同体积比和平面界面的叠层的预测值的两倍多。通过玻尔兹曼输运模型和有限元计算相结合，我们探讨了间距L_P和柱的长宽比对有效热导的影响。这一分析表明，纳米结构界面的概念可以扩展到扩散和准弹道介质之间的界面在高度缩放的设备。我们的工作提出，控制纹理的接口可以促进界面传导超出平面界面制度，在纳米级的热管理开辟了新的途径。

各向异性界面超额自由能的从头计算

Ab initio calculation of anisotropic interfacial excess free energies

我们描述了一个简单的方法来确定，从头计算，在固态晶体系统中的界面自由能的完整的取向依赖性。我们举例说明的方法与应用程序中的Al-Ti合金系统的沉淀。该方法结合了集群扩展形式主义在其最一般的形式（模拟系统的能量）与反转的著名的武尔夫建设（恢复界面能从平衡沉淀物的形状）。虽然逆Wulff结构只提供了各种界面自由能的相对大小，但绝对自由能可以从单个方便选择的平面界面的计算中恢复。该方法是能够占基本上所有来源的熵（所产生的声子，体点缺陷，以及界面粗糙度），因此能够透明地处理原子光滑和粗糙的界面。该方法表示所得到的取向依赖的界面性能使用的一般取向依赖量的自适应基地。作为一个副产品，本文因此提供了一个简单而通用的方法来生成这样的基函数，这证明是有用的，在各种其他应用中，例如，代表所谓的组分应变弹性能的各向异性。

含平面界面晶体的格点格林函数

Lattice Green's function for crystals containing a planar interface

灵活的边界条件方法耦合一个孤立的缺陷，通过体晶格格林函数的谐波响应介质，在界面的情况下，界面晶格格林函数。我们提出了一种方法来计算任意原子相互作用的平面界面的晶格格林函数，适合于线缺陷/界面相互作用的研究。界面耦合到两个不同的半无限体区域，和格林函数的界面界面，体界面和体体相互作用分别计算。弹性双晶格林函数和体晶格格林函数给出了体区域之间的相互作用。我们利用部分傅里叶变换来处理平面内的周期性。部分傅立叶空间中的力常数矩阵的直接求逆提供了界面项。一般的方法不对原子相互作用或晶体取向作任何假设。采用柔性边界条件模拟了钛中螺旋位错与$(10\bar{1}2)$孪晶界的相互作用，并与传统的固定边界条件的结果进行了比较。灵活的边界条件给出了正确的核心结构，需要通过能量最小化来松弛的原子显著减少。这突出了灵活的边界条件方法的适用性，通过\textit{ab initio}方法模拟缺陷/界面相互作用。

用于高灵敏近奇异相位光探测的界面光学Tamm态拓扑工程

Topological engineering of interfacial optical Tamm states for highly-sensitive near-singular-phase optical detection

我们开发了平面多层光子等离子体结构，它支持金属和电介质材料之间的界面上的拓扑保护的光学状态，称为光学Tamm状态。入射光与Tamm态的耦合可以导致在几个窄频带之一内的完全吸收，这伴随着电磁场相位的奇异行为。在接近完美吸收率的情况下，相位的非常快速的局部变化仍然可以被设计。在这项工作中，我们从理论和实验上证明了这些剧烈的相位变化如何提高光学传感器的灵敏度。一个平面Tamm吸收器的制造和使用，以证明远程近奇异相位温度传感传感器的灵敏度超过一个数量级的改善和超过两个数量级的改善，在品质因数超过标准的方法测量的谐振功能的变化，在相同的吸收器的反射光谱。我们的实验证明，相位到幅度检测灵敏度的改善几乎是最先进的纳米图案化等离子体单相位检测器的两倍，通过更精确的制造可以进一步改善。Tamm完美吸收体形成了具有可调光谱特性的稳健平面感测平台的基础，该平台不依赖于低通量纳米图案化技术。

剪切通道中非缠结均聚物流体界面动力学的自洽场研究

A Self-Consistent Field Study of Interfacial Dynamics in Unentangled Homopolymer Fluids in a Sheared Channel

在前面的论文中，我们提出了一个一般的晶格制定的动态自洽场（DSCF）理论的非均匀，非纠缠的均聚物流体。在这里，我们应用DSCF理论来研究瞬态和稳态的界面结构，流动和流变学在剪切平面通道包含一个单组分熔体或相分离，两组分共混物。在这里，我们专注于固-液和液-液界面平行于通道壁的情况，并假设系统在平行于壁的平面内具有平移对称性。这种对称性使我们能够得到一个简化的，准一维（准1D）版本的DSCF演化方程的自由段概率，动量密度，和理想的链构象张量。准一维DSCF方程的数值解被用来研究瞬态演化和稳态剖面的组成，密度，速度，链变形，应力，粘度和垂直应力层内的剪切通道。与以前观察到的现象获得了良好的定性协议。

通过外延2 ML界面InAs屏蔽层实现持久的Al-InSb混合异质结构

Toward durable Al-InSb hybrid heterostructures via epitaxy of 2ML interfacial InAs screening layers

InSb量子阱中二维电子气的大Landé g因子、高自旋轨道耦合和低有效质量与近端超导性相结合，可以实现拓扑量子计算的可扩展平台。直接沉积在InSb平面结构顶部的铝薄膜导致在界面处形成反应性AlInSb层。该中间层逐渐消耗整个Al膜，在室温下几个月后导致无序的AlInSb层。我们报告的异质结构的设计，结果在这些混合的Al-InSb异质结构的耐久性的显着增加与保存的纯铝膜和尖锐的超导体-半导体界面超过一年。两个单层的外延InAs在超导体-半导体界面，防止界面反应所证明的X射线反射率和能量色散光谱测量。用透射电子显微镜对Al薄膜的结构进行了表征，结果表明，薄膜中存在几十纳米宽的晶粒，晶粒主要以Al（110）平行于InSb（001）的方向取向。

软壳硬颗粒界面筏的弹性

Elasticity of Interfacial Rafts of Hard Particles with Soft Shells

研究了液体界面上蛋白质单分子膜或颗粒筏的弹性模型。基于硬核软壳颗粒的微观观点，建立了一个珠-弹簧模型，并根据连续介质弹性理论进行了分析。该理论可以应用于，例如，疏水蛋白涂层的空气-水界面，或更一般地，涂有相互作用的硬核颗粒的吸附单层的液体界面。我们推导出这种颗粒筏的本构关系，并描述压缩平面液体界面的屈曲以及它们的表观泊松比。我们还使用本构关系获得形状方程的悬垂或浮力胶囊连接到毛细管，并计算这种胶囊的放气形状。与遵循通常的胡克弹性（没有硬核）的胶囊的比较揭示了硬核触发胶囊的卷曲。此外，它示出，与硬核/软壳弹性的放气胶囊的形状分析给出了表观弹性模量，可以远远高于原始值，如果假设胡克弹性。

磁-拓扑绝缘体异质结构界面相互作用的分子模拟

A Molecular Approach for Engineering Interfacial Interactions in Magnetic-Topological Insulator Heterostructures

控制磁性/拓扑绝缘体异质结构中的界面相互作用是出现新的自旋相关电子现象的主要挑战。对于任何依赖邻近效应的异质结构的合理设计，理想情况下应该保留每个组件的整体属性，同时调整界面处的相互作用。然而，在大多数无机界面相互作用太强，因此扰动，甚至淬火，在界面的每一侧的磁矩和拓扑表面状态。在这里，我们表明，这些属性可以通过使用配体化学来调整磁性离子与表面状态的相互作用来保持。通过在Bi $_2$ Te $_3$薄膜的表面上沉积Co基卟啉和酞菁单层，形成了稳健的界面，其保留了未掺杂的拓扑表面状态以及二价Co离子的原始磁矩。所选择的配体允许我们在该弱相互作用范围内调节界面杂化。这些结果，这是在与Co酞菁的相互作用诱导的Bi $_2$ Se $_3$的第一个五重层的表面状态的观察到的抑制形成鲜明对比，证明了平面金属有机分子的能力，跨越从强到弱的限制的相互作用。

径向生长团簇的界面涨落统计

Statistics of interfacial fluctuations of radially growing clusters

利用生长区域上的随机生长方程，研究了波动径向生长界面的动力学行为。这个框架揭示了表面生长过程中产生的一些动态功能。对于快速增长，稀释，空间重新排序的传入的物质，是负责传输的相关性。它的影响包括擦除关于初始条件的记忆，部分衰减几何起源的不稳定性，以及在临界指数依赖于运动方程的参数的某些特殊情况下恢复普遍性。在这个意义上，稀释使动力学更类似于平面系统的通常动力学。这种快速增长制度的特点也是由空间解相关的接口，这在径向增长的接口的情况下，自然产生快速粗糙化和规模依赖分形，并建议出现一个自相似的分形维数。还研究了生长中的团簇的质心涨落，我们的分析表明，通常的标度可能不适用于径向伊甸园模型的长程表面涨落。事实上，我们的研究指出了这样一个事实，即该模型属于无稀释普适类。

运动固液界面的边界条件和热阻

Boundary conditions and heat resistance at the moving solid--liquid interface

导出了凝固纯熔体固液界面的边界条件。在推导过程中采用了Gibbs界面模型。边界条件既包括体相在界面处的状态量，也包括表征界面表面的量，如表面温度和表面热流。引入表面温度作为自变量，使我们能够描述在界面处的散射能量。对于平面界面的稳态运动，得到了跨相界温度不连续性的表达式。考虑了Kapitza阻力对界面速度的影响。结果表明，热阻导致凝固动力学的非线性，即“速度-过冷度”关系。找到了平面界面稳态运动的条件。

界面相互作用宏观理论的探索性数值试验

Exploratory numerical experiments with a macroscopic theory of interfacial interactions

界面相互作用的现象学理论长期以来一直以地面应用为目标，它们的开发启发了我们的研究计划，以建立一个宏观的气体-表面相互作用理论，目标是高超音速再入流的复杂现象，作为基于调节系数的标准方法的替代方案。本文的目的是描述在一项探索性研究中所采用的方法和所取得的结果，即两个固体之间有接触和无接触的非稳态传热。这是一个简单的数值演示测试案例，旨在促进快速数值计算，并提出与界面形成有关的热保护方面已经足够有意义的方面。本文首先简要介绍了这一主题，并回顾了相关文献。然后考虑了界面不存在的情况。张力连续性作为边界条件的重要性在相同的基础上的热通量连续性的承认和前者的作用，在管理的建立的温度差分布在分离表面上明确示出。证明了标准温度连续边界条件只是一个特例。随后分析了固体之间形成界面的情况。讨论了固体传热方程与表面热力学能平衡方程之间的耦合问题。结果示出了平面和圆柱形的配置，他们明确地表明，热保护作用的接口原来是完全由固体和接口的热物理性质驱动，不需要调节系数。

Bi$_2$Se$_3$/EuS界面中的各向异性平面霍尔效应：解析邻近诱导自旋倾斜与拓扑自旋织构的作用

Anisotropic planar Hall effects in Bi$_2$Se$_3$/EuS interfaces: Deciphering the role of proximity induced spin canting and topological spin texture

该研究理论分析Bi$_2$Se$_3$/EuS界面的各向异性平面霍尔与拓扑霍尔效应，揭示Eu矩倾斜、Berry曲率及skyrmion晶体对拓扑表面态输运的影响。

金与非晶硅及非晶二氧化硅界面处的增强热导

Enhanced thermal conductance at interfaces between gold and amorphous silicon and amorphous silica

本文通过非平衡分子动力学模拟研究金与晶态/非晶态硅及二氧化硅的界面热导，发现非晶态界面热导显著更高，并从界面匹配性、非谐性和振动模式离域特性角度揭示了增强机制。

纳米外延薄膜的表面熔化

Surface melting of nanoscopic epitaxial films

通过引入有限尺寸的表面和界面过剩量，界面之间的相互作用，以修改通常的表面预熔现象。这是沉积在平面固体基底S上的薄固体膜s的表面熔化的情况。更确切地说，对于预熔化（润湿因子F<0）所必需的固体s被其自身熔体l润湿的通常条件，加上一个描述l/s界面与s/S界面相互作用的新量G。当G>0时，这种界面吸引力增强预熔化，从而预见两阶段增强的表面预熔化：连续预熔化，直到大约一半的沉积膜，随后是突然的一级预熔化。当G<0时，这些界面相互排斥，从而抑制了预熔化，并且膜在高于本体熔点（过热）时保持部分固态，这被称为跨熔化。弹性应力改变两种类型的熔化曲线。必须区分体应力和表面应力。

非均匀平面界面裂纹前沿钉扎的有限尺寸效应：实验、有限元和扰动方法

Finite size effects on crack front pinning at heterogeneous planar interfaces: Experimental, finite elements and perturbation approaches

理解材料的微观结构对其宏观失效特性所起的作用是固体力学中的一个重要挑战。事实上，当裂纹在非均匀脆性界面处传播时，前缘被更坚韧的区域捕获并变形。这种钉扎引起裂纹扩展问题的非线性，甚至在线性弹性断裂力学理论中，并修改材料的整体失效特性。例如，通过更坚固的地方钉扎裂纹前端可以增加多层结构的抗断裂性，具有有趣的技术应用。解析摄动方法，基于Bueckner-Rice弹性线模型，专注于裂纹前端扰动，因此允许这些现象的描述。在这里，他们被施加到一个简单的韧性模式的纯界面裂纹的传播调查实验：一个单一的缺陷带均匀的界面包围。我们表明，考虑到有限的身体尺寸，定量协议与实验和有限元结果。特别地，该方法允许预测韧性对比度，即单个缺陷带与其均匀周围介质之间的韧性差异。这开辟了一条道路，更准确地使用微扰方法来研究更无序的异质材料，其中有限元方法是不够的。从我们的研究结果，我们还提出了一个简单的方法来确定强硬的界面的粘附能通过测量已知的界面图案引起的裂纹前端变形。

剪切作用下向列-各向同性界面的分子动力学模拟

Nematic-Isotropic Interfaces Under Shear: A Molecular Dynamics Simulation

我们提出了一个大规模的分子动力学研究剪切向列-paranematic界面。我们使用一个模型的软排斥椭球粒子与众所周知的平衡特性，并考虑界面的方向垂直的剪切梯度（常见的应力情况下）。界面处的指向矢平行于界面定向（平面）。一个固定的平均剪切速率施加与Lees-Edwards边界条件，和热耗散与配置文件的无偏恒温器。首先，我们详细研究了在一个特定的剪切速率的界面的属性。计算了界面的局部界面轮廓和毛细波起伏，并与相应的平衡界面进行了比较。在剪切作用下，界面宽度变宽，大波长处的毛细波振幅增大。应变在系统中分布不均匀（剪切带），在剪切带区域中的局部剪切速率明显高于在平行线区域中的剪切速率。令人惊讶的是，我们还观察到（对称性破缺）流在{ \em涡度}方向，与相反的方向在平行和paranematic状态。最后，我们研究了其他剪切速率的界面的稳定性，并构建了一个非平衡相图。

微米厚单晶铁 Garnet 薄膜在抗磁缓冲层上的应用用于低温应用

Micrometer thick single crystal iron-garnet films on a diamagnetic buffer layer for cryogenic applications

通过抗磁缓冲层实现微米厚单晶YIG薄膜，显著降低损耗，为低温量子计算提供关键材料支持。

非平衡分子动力学的谱分析：薄膜和跨界面的谱声子温度和声子局域非平衡

Spectral analysis of non-equilibrium molecular dynamics: spectral phonon temperature and phonon local non-equilibrium in thin films and across interfaces

尽管人们对纳米材料中的弹道声子和扩散声子输运进行了大量的实验和理论研究，但对不同声子模的温度和热不平衡的直接观测还没有实现。本文在分子动力学的框架内发展了一种计算实空间和相空间中声子温度的方法。以硅薄膜和石墨烯为例，直接得到了光谱声子温度（SPT），观察到了弹道声子和扩散声子之间的局域热非平衡。这种非平衡通常也存在于界面之间，并且令人惊讶地大，并且它提供了额外的界面热阻机制。我们的SPT结果直接表明，在尺寸失配的石墨烯/衬底界面的垂直热输运是通过弯曲的声学声子的石墨烯和衬底中的纵向声子与模式转换之间的耦合。在尺寸匹配的界面中，例如石墨烯/石墨烯结和石墨烯/氮化硼平面界面，在两侧的声学声子模式之间发生强耦合，并且耦合随着界面混合而减小。SPT方法与光谱热流相结合可以消除由弹道输运引起的热导率预测的尺寸效应。结果表明，在薄膜中和界面处，声子处于局域热非平衡状态。

Height of a liquid drop on a wetting stripe

Adsorption of liquid on a planar wall decorated by a hydrophilic stripe of width $L$ is considered. Under the condition, that the wall is only partially wet (or dry) while the stripe tends to be wet completely, a liquid drop is formed above the stripe. The maximum height $\ell_m(δμ)$ of the drop depends on the stripe width $L$ and the chemical potential departure from saturation $δμ$ where it adopts the value $\ell_0=\ell_m(0)$. Assuming a long-range potential of van der Waals type exerted by the stripe, the interfacial Hamiltonian model is used to show that $\ell_0$ is approached linearly wit…

利用Tamm等离子体激元实现无相位测量的灵敏单相位光学探测

Sensitive singular-phase optical detection without phase measurements with Tamm plasmons

光与材料界面的光谱定制相互作用在传感，光电探测和光能转换方面提供了许多令人兴奋的应用。特别是，在选定的频率伴随着反射信号中的急剧相位变化的光反射率的完全抑制形成了超灵敏的单相位光学检测方案，如布鲁斯特和表面等离子体干涉测量的发展的基础。然而，平面界面上的布鲁斯特效应和表面等离子体介导的吸收都限于入射光的一个偏振和倾斜激发角，并且可能具有由材料介电指数和等离子体频率决定的有限带宽。为了减轻这些限制，我们设计了窄带超吸收器等离子体材料嵌入到介电光子纳米结构与拓扑保护的界面Tamm等离子体状态。这些结构具有平面几何形状，并且不需要纳米图案化来实现入射光在宽范围的入射角（包括法向入射）中的两种偏振的完美吸收。它们的吸收线通过介电光子纳米结构的光子带结构的工程设计在非常宽的光谱范围内是可调谐的，以实现跨与等离子体吸收体的界面的几何相位的反转。我们概述了通过共轭阻抗匹配在具有耗散损耗的Tamm结构中实现理想吸收率的设计策略。我们通过建模进一步展示了如何设计这些结构以支持尖锐的非对称振幅共振，这可用于提高仅振幅检测方案中光学传感器的灵敏度，该方案不需要使用庞大且昂贵的椭圆偏振测量设备。