Although defect clusters are detrimental to electronic and mechanical properties of semiconductor materials, annihilation of such clusters is limited by their lack of thermal mobility due to high migration barriers. Here, we find that small clusters in bulk SiC (a covalent material of importance for both electronic and nuclear applications) can become mobile at room temperature under the influence of electron radiation. So far, direct observation of radiation-induced diffusion of defect clusters in bulk materials has not been demonstrated yet. This finding was made possible by low angle annular dark field (LAADF) scanning transmission electron microscopy (STEM) combined with non-rigid registration technique to remove sample instability, which enables atomic resolution imaging of small migrating defect clusters. We show that the underlying mechanism of this athermal diffusion is ballistic collision between incoming electrons and cluster atoms. Our findings suggest that defect clusters may be mobile under certain irradiation conditions, changing current understanding of cluster annealing process in irradiated covalent materials.
Data-Driven Thermal and Mechanical Modeling of Defective Covalent Organic Frameworks
Institute for Materials Science and Max Bergmann Center of Biomaterials, TUD Dresden University of Technology（德累斯顿工业大学材料科学与马克斯·伯格曼生物材料中心）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Cluster of Excellence PhoenixD, Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学凤凰D卓越集群）；Dresden Center for Computational Materials Science (DCMS), TUD Dresden University of Technology（德累斯顿计算材料科学中心（DCMS），德累斯顿工业大学）；Cluster of Excellence CARE, TU Dresden and RWTH Aachen（Aachen工业大学与德累斯顿工业大学CARE卓越集群）；Cluster of Excellence CeTI, TU Dresden（德累斯顿工业大学CeTI卓越集群）
Point Defects Limited Carrier Mobility in Janus MoSSe monolayer
Faculty of Physics and Physics Engineering, University of Science（理科大学物理与物理工程学院）；Advanced Materials Technology Institute Vietnam National University Ho Chi Minh City（越南国立大学胡志明市先进材料技术研究所）；University of Health Sciences (UHS), Viet Nam National University Ho Chi Minh City（越南国立大学胡志明市卫生科学大学）；Ho Chi Minh City University of Technology（胡志明市理工大学）；Viet Nam National University Ho Chi Minh City（越南国立大学胡志明市）；Department of Materials Science and Engineering, National Taiwan University（台湾大学材料科学与工程学系）
On the limits to mobility in InAs quantum wells with nearly lattice-matched barriers
本文报道了一系列二维电子系统的生长和低温迁移率的密度依赖性，这些系统局限于非有意掺杂的低扩展缺陷密度的InAs量子阱中，具有Al $_{1-x}$ Ga $_{x}$ Sb势垒。利用双栅器件研究了电子迁移率与载流子密度和电场的关系，确定了电子迁移率限制散射机制。可能的散射机制的分析表明，流动性主要是有限的粗糙的界面在窄量子阱和合金无序和界面粗糙度的组合在宽井在高载流子密度内的第一个被占用的电子子带。在低载流子密度的功能依赖的载流子密度的迁移率提供证据的库仑散射带电缺陷。在2 K的样品温度下，获得了超过750，000 cm $^{2}$ /Vs的栅极调谐电子迁移率。
Optimizing high-temperature electron mobility in single-crystal Bi$_2$O$_2$Se based on its unconventional dependence on concentration
University of Pardubice, Faculty of Chemical Technology（帕尔杜比采大学化学技术学院）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Department of Condensed Matter Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院凝聚态物理系）；Masaryk University, Department of Condensed Matter Physics（马萨里克大学凝聚态物理系）
Covalent Adsorption of functional groups on [N]-carbophenes
Starting from the planar molecule 1,3,5-trihydroxybenzene, Du et al. reported synthesizing one of a couple of possible 2D materials: graphenylene or 3-carbophene. 3-carbophene is a member of a novel class of two-dimensional covalent organic framework, [N]-carbophenes (carbophenes). Using a high throughput method, we computed the formation energies and conduction properties of 3-, 4-, 5-, and 6-carbophenes with hydroxyl (OH), carbonyl (CO), nitro (NO $_2$ ), amine (NH $_2$ ), carboxyl (COOH) functional groups replacing hydrogen terminating agents. Five hundred and nine structures with randomly …
Point defects in epitaxial silicene on Ag(111) surface
硅烯是石墨烯的对应物，由于其奇异的电子性质和与成熟的硅基半导体技术的良好兼容性，获得了快速发展。然而，其约100 cm 2 V-1 s-1的低室温迁移率抑制了器件应用，例如场效应晶体管。一般来说，缺陷和晶界将作为散射中心，从而降低载流子迁移率。本文采用第一性原理计算结合扫描隧道显微镜（STM）的实验观测，系统地研究了Ag（111）表面外延硅烯中各种点缺陷的形貌。用扫描隧道显微镜（STM）对Ag（111）表面外延硅烯中的各种缺陷进行了表征。特别是，在Ag（111）支持的硅烯片的点缺陷的形成能显示出一个有趣的依赖于超结构，这反过来，可能有影响的缺陷密度控制在合成硅烯。通过对不同硅烯超结构中各种点缺陷浓度的估算，揭示了v13*v13硅烯在实验中出现缺陷的奥秘，并认为4*4硅烯片是未来器件应用的最佳结构。
Large linear magnetoresistance from neutral defects in Bi$_2$Se$_3$
硫族化合物Bi $_2$ Se $_3$在应变和微应变的影响下可以达到三维（3D）狄拉克半金属态。本文报道了Bi $_2$ Se $_3$晶体中大线性磁电阻的存在。磁阻在低场下呈二次型，在4T以上则呈线性。磁阻的温度依赖性与载流子迁移率成比例，交叉场与迁移率的倒数成比例。我们的分析表明，在我们的系统中的线性磁电阻具有经典的起源，并从高迁移率的3D狄拉克电子从晶体的不均匀性的散射。我们观察到带电的硒空位被高迁移率的狄拉克电子强烈屏蔽，中性晶体缺陷是输运机制的主要散射中心。我们的分析表明，电阻率和磁电阻有其起源的载流子从中性缺陷的散射。
Tailoring Kinetics on a Topological Insulator Surface by Defect-Induced Strain: Pb Mobility on Bi2Te3
基于Bi $_{2}$ Te $_{3}$型拓扑绝缘体（TI）的异质外延结构表现出奇异的量子现象。为了最佳地表征这些现象，需要在这样的TI上的膜生长期间控制界面结构。在这个过程中，吸附原子的迁移率是一个关键因素。研究表明，在Si（111）-7 $\times$ 7衬底上生长的Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）薄膜中，由于点状缺陷的存在，在薄膜表面产生了工程局部应变ε，从而改变了Pb在Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）表面的迁移率.用扫描隧道显微镜观察了Pb在Bi $_{2}$ Te $_{3}$（111）表面上的吸附能和扩散势垒EPDMATHABMP，并对吸附能和扩散势垒进行了第一性原理密度泛函理论（DFT）分析.令人惊讶的是，由于在临界拉伸应变ε $_{c}$ 0.8%处稳定吸附位点的位置出现分叉，E $_d$显示出对ε的尖点样依赖性。这构成了一个非常不同的应变依赖性的扩散率从所有以前的研究集中在传统的金属或半导体表面。动力学Monte Carlo模拟铅沉积，扩散，不可逆聚集结合DFT结果揭示吸附原子和集群分布与我们的实验观察兼容。
Effect of Defects on the Small Polaron Formation and Transport Properties of Hematite from First-Principles Calculations
赤铁矿（$α$ $_2$ O $_3$）由于其对可见光吸收有利的带隙、其在水性环境中的稳定性以及与其他有前景的材料相比其相对低的成本而成为用于太阳能到燃料转换的光阳极材料的有希望的候选者。然而，$α$ $_2$ O $_3$中的小极化子输运性质导致低载流子迁移率和电导率，显著降低了其理论极限的效率.在实验上，已经发现，将氧空位和其他掺杂剂（例如Sn）并入材料中明显地提高了其光电流效率。然而，没有定量的解释已经提供了理解的作用，氧空位或锡掺杂的赤铁矿。采用密度泛函理论研究了贫氧、掺氮和掺锡的赤铁矿中小极化子的形成。我们计算了带电缺陷形成能、小极化子形成能和跳跃激活能，以了解缺陷对载流子浓度和迁移率的影响。这项工作为我们提供了关于缺陷对赤铁矿中小极化子形成和输运性质的作用的基本理解，为新掺杂剂的设计提供了关键见解，以进一步提高过渡金属氧化物的太阳能-燃料转换效率。
