Molybdenum Disulfide Bilayers Hybridized with Reduced Graphene Oxide Nanosheets for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction
通过将二硫化钼双层与适度还原的氧化石墨烯杂化，显著提升了析氢反应的催化效率。
2025-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin, sputter-deposited, amorphous alloy films of ruthenium and molybdenum
本文介绍了用标准溅射法制备的钌钼二元合金薄膜的显微镜和衍射测量结果。对于接近Ru 50 Mo 50的组合物，我们发现薄膜是非晶的。膜的非晶性伴随着相对于钌或钼的同等厚度膜的粗糙度的粗糙度的显著降低。我们将此归因于缺乏颗粒结构，这是分离元件的多晶膜的特征。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxide-mediated self-limiting recovery of field effect mobility in plasma-treated MoS$_2$
二维纳米材料的电子性质的精确可调性是当前材料科学这一领域研究的关键目标。层状过渡金属二硫属化物的化学改性导致这些材料的低维变体的异质结构的产生。特别地，含氧等离子体处理对二硫化钼（MoS $_2$）的影响长期以来被认为对材料的电性能有害。在这里，我们表明，流动性和导电性的MoS $_2$可以精确地控制和改善系统暴露于氧：氩等离子体，并利用先进的光谱学和显微镜检查的材料。通过证实电导率增强的补充理论模型，我们揭示了二维三氧化钼相（2D-MoO $_3$）在改善材料电子行为方面的作用。推导的有益作用的钼$_3$将有助于打开领域的新方法，就可调谐性的二维半导体的低维氧化物在纳米改性的异质结构。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
The impact of morphological structure and flexo-chemical strains on the electric transport mechanisms in the molybdenum-disulfide-oxide nanoflakes
本文研究了压制的MoSxOy纳米片粉末的电导机制，发现其I-V曲线呈现迟滞、负微分电导和三态阻变切换等特性，并利用考虑挠曲化学场的Landau-Cahn-Hilliard方法进行理论解释，展示了其在忆阻器和超级电容器中的应用潜力。
2025-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast and spatially resolved studies of charge carriers in atomically-thin molybdenum disulfide
原子薄的二硫化钼是一种新型纳米材料，在电子学和光子学领域具有潜在的应用。载流子动力学在决定其电子和光学性质方面起着至关重要的作用。我们报告的空间和时间分辨泵探测研究的载流子在原子级薄二硫化钼样品制造的机械剥离。载流子注入带间吸收的390 nm的泵浦脉冲和检测通过测量差分反射的时间延迟和空间扫描的探测脉冲，被调谐到激子跃迁。推导了影响载流子动力学的几个参数，包括载流子寿命、扩散系数、扩散长度和迁移率。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin oxides: bulk-oxide-like model surfaces or unique films?
为了更好地理解宽禁带氧化物表面在原子尺度上的电子和化学性质，实验工作集中在金属衬底上的外延膜上。最近的研究结果表明，这些薄膜比以前认为的要薄得多。这引起了怀疑的结果的转移到较厚的薄膜和散装晶体的表面性能。通过密度泛函理论和近似GW的电子光谱的修正，我们证明了三个特征的宽禁带氧化物（二氧化硅，氧化铝，和氧化硅）的基板的影响和突出的关键差异的氧化硅薄膜和表面的散装材料。我们的研究结果表明，单层薄氧化物膜具有相当独特的性能。
2007-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Contrary Effect of B and N Doping into Graphene and Graphene Oxide Heterostructures with MoS$_2$ on Interface Function and Hydrogen Evolution
二硫化钼（MoS $_2$）作为一种高效、低成本的制氢光催化剂受到关注，但其电导率低，光生载流子复合率高。在这项工作中，我们研究了MoS $_2$异质结构与石墨烯变体（GV），包括石墨烯，氧化石墨烯，以及它们的硼和氮掺杂的变体，通过使用第一性原理计算。对石墨烯和氧化石墨烯复合材料进行了系统的比较，阐明了B和N掺杂对界面功能和析氢的相反影响。我们发现，在形成的接口的一些量的电子电荷转移从GV侧的MoS $_2$层，诱导界面偶极子的创建和功函数的减少，这是更明显的氧化石墨烯复合材料。此外，我们的研究结果表明，N掺杂通过形成施主型界面态来增强界面功能，而B掺杂通过形成受主型界面态来降低这些功能。然而，B掺杂体系表现出较低的吉布斯自由能差的GV侧的氢吸附比N掺杂体系，这值得考虑在新的功能光催化剂的设计。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous Mo-Ta oxide nanotubes for long-term stable Mo oxide based supercapacitors
随着便携式电器的大规模使用，出现了对越来越高密度的能量存储装置的高需求。原则上，MoO 3具有作为超级电容装置中的负电极材料的大电位，这是由于可以从其可逆氧化还原反应获得的高电荷密度。然而，MoO 3在水性电解质中的电化学稳定性极差，阻碍了其在高电容装置中的实际应用。在这项工作中，我们描述了如何克服这一严重的稳定性问题，形成非晶氧化钼/氧化钽纳米管阳极氧化的钼钽合金。临界量的Ta氧化物（> 20 at-%）的存在防止了MoO 3相的电化学衰减，从而产生极高的稳定性。由于钽氧化物提供的保护，在10000次充电/放电循环后没有电容损失。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Excited States at Interfaces of a Metal-Supported Ultrathin Oxide Film
我们报道了在Ag（001）衬底上生长的MgO薄膜的\textit{unoccupied}电子结构的层分辨测量。通过Mg $KL_{23}L_{23}$俄歇跃迁的共振俄歇谱，揭示了金属/氧化物界面处的金属诱导带隙态、氧化物带隙以及涉及真空象势态的表面芯激子.我们的研究结果表明，如何获得新的见解\textit{empty}状态在金属支撑的氧化物薄膜的界面。
2015-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Carrier Trapping by Oxygen Impurities in Molybdenum Diselenide
理解缺陷对载流子动力学的影响对于过渡金属双硫族化合物的基础物理和潜在应用都是至关重要的。本文用超快泵浦探测光谱研究了氧杂质俘获光激发载流子的现象。氧杂质有意地在剥离的多层MoSe 2中用Ar+等离子体照射和空气暴露产生。等离子体处理后，瞬态吸收信号先增大后减小，这是缺陷捕获载流子的特征。氧缺陷密度越大，俘获效应越显著。从瞬态吸收信号估计的陷阱缺陷密度，其增加的趋势在较长的照射样品同意从X射线光电子能谱学的结果。密度泛函理论的第一性原理计算表明，占据Mo空位的氧原子产生了带隙中的缺陷态，这是载流子俘获的原因.我们的研究结果揭示了氧缺陷作为过渡金属二硫属化物中载流子捕获剂的重要作用，并促进了相关材料和器件应用中的缺陷工程。
2017-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast carrier phonon dynamics in NaOH-reacted graphite oxide film
采用NaOH溶液将氧化石墨中的环氧基团分解为羟基和-ONa基团，制备了NaOH氧化石墨膜。利用时间分辨瞬态微分反射（\DeltaR /R）研究了样品的超快载流子动力学。数据显示两个指数松弛过程。慢弛豫过程（\sim 2 ps）归因于低能声学声子介导的散射。电子-声子耦合和第一性原理计算结果表明，样品中的- OH和-ONa基团是强耦合的。因此，我们将快速弛豫过程（\sim 0.17 ps）归因于样品中羟基和-ONa基团的偶联。
2012-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Elastic Bending Modulus of Single-Layer Molybdenum Disulphide (MoS2): Finite Thickness Effect
从经验相互作用势出发，推导出单层MoS2（SLMoS2）的弹性弯曲模量的解析公式。通过使用这种方法，我们不需要定义或估计SLMoS2的厚度值，这是很重要的，因为在定义二维或纳米结构（如石墨烯和纳米管）的厚度值时存在很大争议。在SLMoS2中获得的9.61eV的弹性弯曲模量显著高于石墨烯中的1.4eV的弯曲模量，并且发现在使用薄壳理论获得的值与实验获得的SLMoS2的弹性常数的值的范围内。通过我们的解析表达式，与单层石墨烯相比，弯曲模量的这种增加归因于SLMoS2的有限厚度。具体地，虽然S原子的每个单层对弯曲模量贡献1.75eV，这类似于单层石墨烯的1.4eV弯曲模量，但平面外Mo和S原子之间的额外成对和角相互作用对SLMoS2的弯曲模量贡献5.84eV。
2013-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Native surface oxide turns alloyed silicon membranes into nanophononic metamaterials with ultra-low thermal conductivity
在纳米尺度上详细了解微观结构和声子传播之间的关系对于设计具有所需声子和热性能的材料是必不可少的。在这里，我们揭示了表面氧化膜中声子相互作用的新机制，即，天然氧化物层通过局部共振与超薄硅膜中的声子相互作用。局域共振降低了低频声子群速度，缩短了它们的平均自由程，这一效应为超低热导率设计开辟了一条新的途径，因为它补充了散射机制，有效地散射了高频模式。天然氧化层和与浓度低至5%的锗合金化的组合将硅膜的热导率降低至比本体低100倍。此外，由原生氧化物表面层产生的共振机制对于热介电性降低特别有效，即使在非常低的温度下也是如此，在该温度下仅填充低频模式。
2017-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Reconstruction Enhanced Tunneling Conductance at Terrace Edges of Ultrathin Oxide Films
由于电子在电子器件应用中的巨大潜力，电子穿过绝缘氧化物势垒的量子力学隧穿已经被广泛研究了几十年。在几纳米厚的外延氧化膜中，原子尺度的结构缺陷，如普遍存在的单晶胞高的平台边缘，可以显着影响隧穿概率和器件性能。然而，基本的物理学还没有得到充分的研究。在这里，以钛酸钡薄膜作为模型系统，我们报告了一个内在的隧道电导增强附近的梯田边缘。扫描探针显微镜的结果表明，高导电区域（几十纳米宽）附近的梯田边缘的存在。第一性原理计算表明，平台边缘的几何形状可以触发电子重建，这降低了有效的隧道势垒的宽度局部。此外，这种隧穿电导增强可以在其他过渡金属氧化物中发现，并通过表面终止工程来控制。这种可控的电子重构可以促进氧化物电子器件的实现和奇异低维量子相的发现。
2017-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Control of the structural and magnetic properties of perovskite oxide ultrathin films through the substrate symmetry effect
过氧过渡金属氧化物是角共享八面体的网络，已知其倾斜和扭曲会影响其电子和磁性。我们报告的模型界面结构，以避免化学影响的计算表明，对称性失配施加的界面层的扭曲模式，不存在于任何散装材料，创造新的界面特性驱动的对称性。根据八面体对变形的抵抗力，界面层可以小到一个晶胞，或者深入薄膜。
2010-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-low power threshold for laser induced changes in optical properties of 2D Molybdenum dichalcogenides
传统半导体的光学响应取决于实验中使用的激光激发功率。对于二维（2D）半导体，激光激发效应预计将有很大的不同，由于其最终的薄，高表面体积比，和激光膜相互作用的影响，增加了复杂性。我们在这篇文章中表明，在激光激发下，二维材料的光学性质发生不可逆的变化。最令人惊讶的是，即使在低稳态激发下也会发生这些效应，这通常被认为是非侵入性的。在低温光致发光（PL），我们表明单层（ML）MoSe 2样品生长通过不同的技术，激光处理显着增加的trion（即带电激子）的贡献相比，中性激子发射的发射。剥离到不同基板上的样品之间的比较表明，激光诱导掺杂是更有效的ML MoSe 2 SiO2/Si相比，h-BN和金。对于ML二硫化钼，我们表明，暴露于平均功率在$μ$ W/ $μ$ m $^2$范围内的激光辐射不仅会增加trion激子PL发射比，但可能会导致中性激子PL发射的不可逆消失和PL主峰向较低能量的位移。
2016-06-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thulium and ytterbium-doped titanium oxide thin films deposited by ultrasonic spray pyrolysis
采用金属有机喷雾热分解沉积法，以二乙酰丙酮钛（IV）、三乙酰丙酮铥（III）和三乙酰丙酮镱（III）为原料，制备了掺铥和掺镱的二氧化钛薄膜。研究了300°C至600°C的沉积温度。薄膜的结晶度和掺杂质量进行了研究。用电子探针、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对TiO 2：Tm，Yb的结构和组成进行了表征。沉积速率可达0.8 \mum /h。在400°C或更高温度下合成后获得TiO 2的锐钛矿相。在低沉积温度下，通过退火处理消除有机污染。
2012-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Band tail interface states and quantum capacitance in a monolayer molybdenum disulfide field-effect-transistor
虽然具有高k值的MoS 2场效应晶体管（FET）在电子器件应用中很有前途，但界面退化的潜在物理起源在很大程度上仍未被探索。在这里，我们提出了一个系统的分析的界面态密度（Dit）和量子电容（CQ）的能量分布在双栅单层剥离的二硫化钼场效应管。CQ分析使我们能够构建作为EF的函数的Dit提取方法。最低值为8 × 10 ~（11）cm ~（-2）eV ~（-1）的Dit带尾分布表明Dit与S空位的尖峰能量分布没有直接关系。因此，Mo-S键的弯曲与界面处的应变或SiO2/Si衬底的表面粗糙度有关可能是起源。它还表明，超薄二维材料是更敏感的界面无序由于减少的状态密度。由于测量电容的所有成分都很好地理解，因此可以通过利用漂移电流模型来再现I-V特性。因此，金属/绝缘体转变的物理起源之一被认为是界面陷阱和量子电容的外部结果。
2018-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Oxide Tunnel Barriers in Magnetic Tunnel Junctions Measured by Ultrafast Thermoreflectance and Magneto-optic Kerr Effect Thermometry
磁隧道结中自旋相关的电荷输运可以通过温度梯度来控制，这可以用于自旋电子学和自旋热电子学应用。热致现象的评价需要了解邻近铁磁（FM）引线的氧化物隧道势垒的温差。然而，准确测量仅由几个原子层组成的氧化物隧道势垒的热性质是具有挑战性的。在这项工作中，我们实验询问的温度演变的Ru/氧化物/FM/种子/MgO（氧化物=MgO，MgAl 2 O 4; FM=Co，CoFeB;种子=Pt，Ta）结构具有垂直磁各向异性使用超快测温。Ru层是光学厚度和超快激光脉冲加热，随后的温度变化监测使用Ru和磁光克尔效应（MOKE）的FM层的热反射。我们使用二次MOKE独立测量Co和CoFeB磁性的响应时间，并获得Co的τem=0.2 ps，CoFeB的τem = 2 ps。这些时间尺度比通过氧化物隧道势垒的热传输的时间尺度短得多，其发生在10-3000 ps。我们确定的MgO和MgAl 2 O 4隧道势垒的有效热导率在0.4-0.6 W m-1 K-1的范围内，可比的Ru/氧化物和氧化物/FM接口的串联电导的估计和一个数量级小于MgO薄膜的热导率。我们发现，在隧道势垒附近的电子-声子的热导是只有5-12倍的氧化物隧道势垒的热导大。因此，电子温度的下降比穿过隧道势垒的声子温度的下降大大约20-30%。
2019-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-small (r<2 nm), stable (>1 year), mixed valence copper oxide quantum dots with anomalous band gap
超小（r<2 nm）半导体量子点（QD）由于其可调的电子结构和带隙以及大的比表面积而在从染料敏化太阳能电池到传感器的应用中引起了人们的关注。然而，获得单分散QD和在该尺寸范围内的稳定化仍然是一个挑战。最近的一份关于氧化物系统消化成熟的报告显示，在解决量子点的这些要求方面有很大的希望。在这项工作中，我们报告了一个绿色的解决方案，软化学（chimie douce）的方法来合成准球形，超小，稳定，单分散的氧化铜量子点（r<2 nm）的基础上消化成熟（DR）。可以注意到，这仅是迄今为止报道DR的第二过渡金属氧化物体系。DR涉及在表面活性剂（例如三乙醇胺（TEA））存在下多分散的胶体纳米颗粒的分散，这导致相当单分散的纳米颗粒。已经注意到，用TEA封端导致平均粒径从6 +/-4nm减小到2.4 +/-0.5nm，并且ζ电位（ζ）从+12 +/-2mV增加到+31 +/-2mV。这些氧化铜QD是单分散的（尺寸~ 2.4 +/-0.5nm），并且稳定（>1年）。此外，这些量子点显示出带隙（5.3 eV）的异常增加，这是用Brus方程无法解释的。XPS分析表明，Cu以混合价态存在于材料中。根据我们的观察，我们认为，在氧化铜，这似乎是实质性的在这些长度尺度，是负责观察到的异常带隙。
2017-06-05 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
Room Temperature Magnetic Order in Air-Stable Ultra-Thin Iron Oxide
某些二维（2D）材料表现出有趣的性质，如谷极化，铁电性，超导性和电荷密度波。许多这些材料可以在环境条件下手动组装成原子级多层器件，这是由于它们具有出色的化学稳定性。已经做出努力通过缺陷向这些2D材料添加磁性自由度，但是仅实现了局部磁性。只有最近发现的二维材料支持内在铁磁性堆叠自旋电子器件成为现实。由于这些铁磁体对环境退化的敏感性，在环境条件下用这些铁磁体组装2D多层器件仍然具有挑战性，并且在室温下的磁有序在范德华材料中是罕见的。在这里，我们报告的空气稳定的超薄ε相氧化铁晶体，在室温下表现出磁秩序的增长。这些晶体不需要钝化，可以通过成本效益高的化学气相沉积（CVD）大量制备。我们发现，在能量上是不利的，不形成散装，可以很容易地在2D下到7个晶胞厚度的α相。单个晶体的磁光克尔效应（MOKE）磁力测量表明，即使在这个磁极限下，铁磁相也表现出强大的磁性，矫顽场为数百mT。这些测量结果突出了铁氧化物的优势，作为一个有前途的候选人对空气稳定的二维磁性和集成到二维自旋电子器件。
2018-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Constructing ab initio models of ultra-thin Al-AlOx-Al barriers
超薄氧化物阻挡层的微观结构在现代纳米电子器件中通常起着重要作用。在超导电子电路的情况下，它们的操作取决于由超薄隧道势垒（也称为约瑟夫森结）形式的一个或多个这种氧化物层提供的电非线性。目前可用的制造技术制造非晶氧化物阻挡层，其被认为是器件内的主要噪声源。这种噪声的性质目前是一个悬而未决的问题，需要实验和理论研究。在这里，我们提出了一种方法来构建原子尺度的计算模型的约瑟夫森结使用分子力学，经验和从头计算方法相结合。这些结由夹在结晶铝之间的超薄无定形氧化铝层组成。这些障碍的稳定性和结构作为密度和化学计量的函数进行了研究，我们比较实验观察参数
2015-08-22 cond-mat.mtrl-sci
"Anomalous Solid Solution" in Ultra-High Melting Point Oxides: A New Strategy for Developing Ultra-High Temperature Thermal Protection Coatings
Defense Innovation Institute, Academy of Military Science（国防创新学院，军事科学院）；School of Materials Science and Engineering, Northeastern University（东北大学材料科学与工程学院）；College of Materials Science and Engineering, Hunan University（湖南大学材料科学与工程学院）
该研究开发了镱稳定氧化锆超高温热防护涂层，通过“异常固溶体”协同机制实现了超卓耐温性能，为超高温陶瓷体系的成分设计提供了新思路。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci
High-performance bilayer metal-oxide thin film transistors using ultra-thin solution-processed ZrOx dielectric
本文报道了一种采用超薄ZrOx介质的高性能In 2 O3/InZnO双层金属氧化物（BMO）薄膜晶体管（TFT）。In 2 O3的薄层提供更高的载流子浓度，从而使电荷积累最大化并产生高载流子迁移率。厚的InZnO层控制电荷电导，导致低的关态电流和合适的阈值电压。因此，BMO TFT显示出比单层InZnO TFT（7.6 cm 2/V s）更高的场效应迁移率（37.9 cm 2/V s）。更重要的是，开/关电流比为109，亚阈值摆幅电压为120 mV/decade，以及阈值电压漂移（小于0.4 V）下的偏置应力为2.5小时，同时获得。这些有前途的性能是在3 V的低工作电压下获得的。这项工作表明，BMO TFT作为开关晶体管和小功率器件具有很大的潜在应用。
2014-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Mo-Si-B alloys for ultra-high temperature space and ground applications: liquid assisted fabrication under various temperature and time conditions
硼掺杂的硅化钼已经被认为是空间和地面超高温应用的有吸引力的候选者，远远超出了最先进的镍基高温合金的限制。在这项工作中，我们正在探索一种新的方法来制造Mo-Si-B合金（作为涂层或小块体部件），通过利用无压反应熔体渗透方法。这种方法的基本假设是通过Si-B熔体与钼的直接相互作用合成二元和/或三元和复杂的金属间相（硅化物、硼化物、硼硅化物）。本工作的主要目的，是研究Si-B熔体相互作用的温度和时间对所形成的反应产物的结构和形貌的影响。为此目的，在1385-1550°C之间变化的温度和10至30分钟之间的保持时间下，对共晶Si-3.2B（重量%）合金/Mo对进行座滴实验。固化的固着滴夫妇进行了微观结构表征，通过光学显微镜和扫描电子显微镜分析在“顶视图”和横截面接口。通过TEM/SAED和XRD技术鉴定了相互作用区内形成的相。结果表明，随着Si-B熔体与Mo基体相互作用温度的升高和时间的延长，主产物层（MoSi_2 + Mo_5Si_3）和富硼中间层的厚度均增加。
2022-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Reduced graphene oxide thin films as ultrabarriers for organic electronics
基于有机材料的电子器件即使在正常大气条件下也易于降解，用密封屏障封装电子器件对于延长其寿命至关重要。一个挑战是开发不可渗透的、柔性的并且优选透明的“超屏障”。另一个重要的要求是它们必须与有机电子制造方案兼容（即必须是溶液可加工的，在室温下沉积并且是化学惰性的）。在这里，我们报告了由还原氧化石墨烯（rGO）的均匀和连续的薄（~10 nm）膜封装的聚（3-己基噻吩）（P3 HT）膜的寿命增加了1,300小时。这种对氧气和水蒸气扩散的保护水平明显优于传统的聚合物屏障，如CytopTM，尽管厚度为400 nm，但仅在350小时后就会降解。使用原子力显微镜、X射线光电子能谱学和高分辨率透射电子显微镜的分析表明，rGO的优异氧气/湿气阻隔性能是由于紧密的层间距离填充和在不可渗透的片材内不存在针孔。这些材料特性可以与500小时的增强滞后时间相关联。我们的研究结果提供了新的见解，为广泛的封装应用的高性能和解决方案可加工的透明的“ultrabarriers”的设计。
2013-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Reactive pulsed direct current magnetron sputtering deposition of semiconducting yttrium oxide thin film in ultralow oxygen atmosphere: A spectroscopic and structural investigation of growth dynamics
本研究通过反应脉冲直流磁控溅射在超低氧气氛下沉积半导体氧化钇薄膜，利用光谱与结构表征揭示一氧化钇在过渡区形成及非晶主导特性，旨在理解异常价态钇的生长动力学。
2023-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-low-power orbital-controlled magnetization switching using a ferromagnetic oxide interface
基于自旋的电子学的主要挑战是降低铁磁体的磁化切换的功耗，这是通过注入大的自旋极化电流来实现的。另一种方法是通过电场控制铁磁体的磁各向异性（MA）。然而，电压感应MA太弱，在没有辅助磁场的情况下无法确定性地切换磁化，并且实现该目标的策略仍然难以捉摸。在这里，我们展示了一个新的计划轨道控制的磁化翻转（OCMS）：一个急剧的变化，在MA诱导费米能级之间移动具有不同的轨道对称性的能带。使用铁磁氧化物界面，我们证明了OCMS可以用来实现确定性的和无磁场的90度磁化翻转，只需施加一个非常小的电场0.05 V/nm和一个可忽略不计的小电流密度10^-2 A/cm^2。我们的研究结果突出了带工程在铁磁材料中用于有效磁化控制的巨大潜力。
2019-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Emergent magnetism with continuous control in the ultrahigh conductivity layered oxide PdCoO2
该研究针对连续可调磁性的实现难题，通过氦注入与退火处理在超高电导率层状氧化物PdCoO₂中实现了铁磁性的连续开关调控，为自旋电子学应用提供了关键支撑。
2023-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Critical Oxide Thickness for Efficient Single-walled Carbon Nanotube Growth on Silicon Using Thin SiO2 Diffusion Barriers
将碳纳米管，特别是单壁碳纳米管，无缝地集成到硅上的能力将大大扩展应用范围。虽然使用化学气相沉积的直接集成是最简单的方法，但由于形成非催化硅化物，单壁碳纳米管在裸硅和超薄氧化物上的生长受到极大抑制。使用X射线光电子能谱学，我们表明，硅化物的形成发生在超薄氧化物由于热激活金属扩散通过氧化物。硅化物对单壁纳米管生长的影响大于多壁纳米管，这是由于在较高的单壁纳米管生长温度下增加的动力学。我们证明，镍和铁催化剂，当沉积在干净的硅或超薄二氧化硅层，开始形成硅化物在相对较低的温度下，并通过900 ℃，所有的催化剂已被纳入硅化物，使其不活跃的后续单壁纳米管的生长。我们进一步表明，4 nm的二氧化硅层是最小的扩散阻挡层的厚度，它允许有效的单壁纳米管的生长。
2007-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin Oxide Films by Atomic Layer Deposition on Graphene
在本文中，提出了一种方法来创建和表征机械鲁棒的，独立的，可折叠的，氧化物薄膜与控制，纳米级的厚度使用原子层沉积（ALD）在石墨烯上。使用ALD将氧化铝膜沉积到悬浮的石墨烯膜上。随后对石墨烯的蚀刻只留下了几个原子厚度的纯氧化铝膜。使用加压起泡测试来确定这些抗静电膜具有154 \pm 13 GPa的杨氏模量。该杨氏模量与厚得多的氧化铝ALD膜相当。这种行为表明，这些二维薄膜具有优异的机械完整性。该膜也是标准气体不可渗透的，这表明它们是无针孔的。这些连续的薄膜有望在诸如薄膜涂层、膜和柔性电子器件等领域中实现新的应用。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substoichiometric ultrathin zirconia films cause strong metal-support interaction
强的金属-载体相互作用（SMSI）导致氧化物负载的催化剂在还原条件下退火后的性质发生实质性变化。通常的解释是在金属颗粒上形成了大量还原的氧化物薄膜。对于可还原的氧化物，例如TiO 2或Fe3O4，通常会遇到这种情况。氧化锆（ZrO2）是一种典型的催化剂载体，难以还原，因此没有明显的SMSI效应候选物。在这项工作中，我们使用的逆模型系统与Rh（111），Pt（111），Ru（0001）作为支持。与预期相反，我们表明，SMSI遇到氧化锆。在超高真空中退火后，在所有三个衬底上形成缺氧的氧化锆薄膜（$\approx$ ZrO $_{1.5}$）。然而，Zr保持在其优选的4+电荷状态，因为电子被转移到下面的金属。在高温下，ZrO2薄膜的稳定性取决于Zr和基体金属是否发生合金化。SMSI效应是可逆的;氧化物薄膜可以通过在氧气中退火来去除。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Passivation-induced physicochemical alterations of the native surface oxide film on 316L austenitic stainless steel
采用飞行时间二次离子质谱、X射线光电子能谱学、原位光电流谱和电化学分析相结合的方法研究了316 L不锈钢表面氧化膜电化学钝化后的物理化学变化。所制备的表面被约2nm厚的混合（Cr（III）-Fe（III））和双层羟基化氧化物覆盖。内层高度富集Cr（III），外层则不那么富集。钼主要以Mo（VI）的形式集中在外层。镍仅以痕量水平存在。这些内层和外层分别具有3.0和2.6-2.7 eV的带隙值，并且氧化物膜将表现为绝缘体。在硫酸溶液中的电化学钝化导致Fe（III）的优先溶解，导致外层的厚度减小并且其在Cr（III）和Mo（IV-VI）中的富集增加。内层的进一步Cr（III）富集导致光活性的损失，并且随着腐蚀电位的阳极偏移和极化电阻增加~4倍而改善了防蚀。钝态时效促进了钝化膜内阻挡层中Cr的富集。
2019-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Directional carrier transport in micrometer-thick gallium oxide films for high-performance deep-ultraviolet photodetection
利用金属-半导体-金属（MSM）架构来封装新兴的超宽带隙半导体对于深紫外（DUV）光电探测是高度期望的。然而，在半导体合成引起的缺陷复杂的MSM深紫外光电探测器的合理设计，由于其作为载流子供体和陷阱中心的双重作用，导致一个常见的观察到的响应度和响应时间之间的权衡。在这里，我们证明了这两个参数的同时改善在ε-Ga 2 O3 MSM光电探测器通过建立一个低缺陷的扩散势垒定向载流子输运。具体而言，使用远超过其有效光吸收深度的微米厚度，ε-Ga 2 O3 MSM光电探测器实现了超过18倍的响应度增强和同时的响应时间缩短，其表现出接近10^8的最先进的光暗电流比，>1300 A/W的优异响应度，深度剖面光谱和显微镜相结合的分析表明，在晶格失配界面附近存在一个宽的缺陷区，随后是一个更无缺陷的暗区，而后者用作扩散阻挡层以帮助正面载流子传输，从而显著增强光电探测器性能。这项工作揭示了关键作用的半导体缺陷配置文件在调整载流子传输制造高性能MSM深紫外光电探测器。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of High-Performance Ultra-Wide Bandgap SrSnO$_3$ Top-Gated MOSFETs
University of Minnesota（明尼苏达大学）；Jeonbuk National University（全北国立大学）；Hongik University（弘益大学）
基于超宽禁带SrSnO₃的高性能顶部栅极MOSFETs通过混合分子束外延和ALD技术实现，展现出高迁移率、高导通电流及优异的界面质量。
2026-02-23 cond-mat.mtrl-sci
An Improved Description of the Dielectric Breakdown in Oxides Based on a Generalized Weibull distribution
在这项工作中，我们解决的模式参数波动的统计分布描述的电荷击穿$(Q_{BD})$和/或时间击穿$(t_{BD})$在超薄氧化物的介电击穿制度，这是高度感兴趣的电子技术的进步。我们重新获得一个广义威布尔分布（$q$威布尔），适当地描述$(t_{BD})$数据时，氧化物厚度波动，为了提高可靠性评估超薄氧化物击穿时间$(t_{BD})$外推和面积缩放。纳入波动允许物理解释的$q$ -威布尔分布与Tsallis统计。为了支持我们的研究结果，我们分析了$t_{BD}$数据的SiO $_2$为基础的MOS器件的实验和理论上通过渗流模型，证明了一个有利的描述的介电击穿的$q$ -威布尔分布。
2006-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Reactive Laser Synthesis of Ultra-high-temperature Ceramics HfC, ZrC, TiC, HfN, ZrN, and TiN for Additive Manufacturing
超高温陶瓷（UHTCs）是需要极端温度弹性、耐化学侵蚀环境、耐磨性和机械应力的应用的最佳结构材料。由于各种障碍，利用基于激光的增材制造（AM）加工UHTC尚未完全实现。本文采用选择性激光反应烧结（SLRS）技术制备了HfC、ZrC、TiC、HfN、ZrN和TiN等近净形超高温陶瓷。第IV族过渡金属和金属氧化物前体材料被化学转化并使用在CH 4或NH3气体中的单步选择性激光加工反应结合成UHTCs层，这可能与流行的粉末床熔合技术兼容。首先研究了金属（Hf，Zr和Ti）或金属氧化物（HfO 2，ZrO 2和TiO 2）颗粒的转化，以检查与单组分前体系统的SLRS相关的反应机制和体积变化。单独的金属或金属氧化物的SLRS处理产生接近化学计量的UHTC相，其中碳化物和氮化物的总收率高达100重量%。然而，对于单组分前驱体，气-固反应性引起的体积变化导致产物层中的残余应力和开裂。为了减轻转化引起的应力，采用复合金属/金属氧化物前体来补偿金属（其在转化期间膨胀）或金属氧化物前体（其收缩）的体积变化。
2022-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Phonons in ultrathin oxide films - 2D to 3D transition in FeO on Pt(111)
利用同步辐射的核非弹性散射（NIS）研究了Pt（111）衬底上1 ~ 16个单层（ML）厚的FeO（111）薄膜的结构和磁性。声子态密度（PDOS）中揭示的振动特性随厚度的明显演化见证了从2D到3D晶格动力学的教科书式转变。对于1和2 ML的最薄的膜，PDOS的低能量部分遵循能量的线性依赖性，这是2维系统的特征。这种依赖关系随着厚度的增加逐渐转变为体积~ E-平方关系。密度泛函理论声子计算完美地再现了在赝晶FeO/Pt（111）界面的简单模型内测量的1 ML PDOS。计算结果表明，二维PDOS特性是由于FeO薄膜与Pt（111）衬底的弱耦合。随着厚度的增加，振动性质的演变与瞬态长程磁序和不寻常的结构相的稳定密切相关。
2015-10-10 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
Ferroelectricity in ultra-thin perovskite films
我们报告的铁电性超薄钙钛矿薄膜与现实电极的研究。结果表明，在小于10 μ m厚的薄膜中，铁电态稳定，极化方向垂直于表面。在短路边界条件下，研究了真实电极的屏蔽效应和真实金属/氧化物界面对薄膜极化的影响。我们的研究表明，金属屏蔽从电极的氧化物表面的功函数的差异的影响。我们在铁电PbTiO $_3$和BaTiO $_3$薄膜中证明了这种效应。
2005-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer from an adsorbed ruthenium-based photosensitizer through an ultra-thin aluminium oxide layer and into a metallic substrate
用同步辐射光电子能谱学、共振光电子能谱（RPES）和近边X射线吸收精细结构谱（NEXAFS）研究了染料分子N3（顺式-双（异硫氰酸基）双（2，2-联吡啶-4，4 '-二羧基）钌（II））与AlNi（110）衬底上超薄氧化层的相互作用.校准的X射线吸收和价带谱的单层和多层覆盖揭示，电荷转移是可能的，从分子到AlNi（110）衬底通过隧道通过超薄氧化物层，并进入导带边缘的基板。这种电荷转移机制可能来自处于激发态的LUMO+2&3，但不可能来自LUMO，因此能够进行芯-孔时钟分析，其给出转移时间的上限为$6.0\pm$ 2.5fs。这表明超薄氧化物层是用于染料敏化太阳能电池（DSSC）的可行材料，这可能导致减少复合效应和提高未来器件的效率。
2014-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Toward Functionalized Ultrathin Oxide Films: the Impact of Surface Apical Oxygen
过渡金属氧化物的薄膜打开了一条通往纳米级电子器件的大门，这种电子器件的特点是具有新颖的电子功能。虽然此类膜通常在氧气氛中制备，但它们通常被认为理想地以化学计量组成终止。使用原型相关金属SrVO $_3$作为一个例子，它表明，这种理想化的描述忽略了一个重要的成分：氧吸附在表面顶端网站。氧吸附原子，即使在真空环境中持续存在，被证明严重影响过渡金属氧化物膜的本征电子结构。它们的存在导致形成电子死表面层，但也改变了薄膜中的能带填充和电子相关性。这些研究结果突出表明，重要的是要考虑到表面顶端的氧或--作必要的修改--由覆盖层施加的特定氧配置，以预测过渡金属氧化物在单个单元电池极限附近的电介质膜的行为。
2022-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unexpectedly Slow Two Particle Decay of Ultra-Dense Excitons in Cuprous Oxide
对于氧化亚铜（Cu $_2$ O）中的超致密激子气体，激子-激子相互作用是激子衰减的主要原因。这项研究表明，公认的俄歇复合模型高估了激子衰变率后，强烈的双光子激发。两个激子的衰变关系到体系统中激子的集体量子行为的研究。这些结果表明存在一个新的高密度区域的激子行为。
2013-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas physics.optics
Electrical and Thermal Property of Si/GaAs Heterojunction Formed by Ultra-Thin Oxide Interfacial Layer
我们已经成功地证明了Si/GaAs p-n异质结使用Al_2O_3超薄氧化物界面层。使用X射线光电子能谱学研究了能带图和能带偏移，并确认了界面处导带（0.03 eV）的小不连续性。具有不同超薄氧化物（UO）厚度的异质界面的界面缺陷密度（Dit）值在0.35 nm至3.5 nm的范围内，并且还基于金属氧化物半导体电容器（MOSCAP）结构使用电容-电压测量来表征。结果表明，薄的UO界面层（约1 nm）由于更好的表面钝化和有效的隧穿特性而使载流子输运特性最大化。热性质研究还表明，Al 2 O3 UO界面层提供了一个很好的隧道层，但也有利于声子输运通过界面。最后，Si/GaAs异质结p-n二极管的电气特性证实了具有极低理想因子的可靠整流行为;因此，使用UO方法的异质集成提供了一种在不同半导体之间创建更多类型异质结的稳健方法。
2021-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultra-low Power Microwave Oscillators based on Phase Change Oxides as Solid-State Neurons
神经启发式计算架构是解决复杂的大规模联想学习问题的主要候选者之一。神经形态计算的两个关键构建块是突触和神经元，它们形成分布式计算和存储单元。这些单元的固态实现仍然是一个活跃的研究领域。具体而言，电压或电流控制振荡器被认为是用于硬件实现的神经元的最小表示。这种振荡器应该表现出同步和耦合动力学，以证明集体学习行为，除了理想的个人特征，如缩放，功率和性能。为此，我们建议使用纳米级的，外延异质结构的相变氧化物和氧化物与金属导电性作为一个基本单元的超低功率，可调谐电振荡器能够在微波制度。我们的模拟结果表明，优化的异质结构设计与低热边界电阻可以导致高达3 GHz的工作频率和功耗低至15 fJ/周期与丰富的耦合动力学振荡器之间。
2018-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pico- and nanosecond laser ablation of mixed tungsten / aluminium films
为了将ITER相关的第一反射镜材料的激光辅助清洁的研究扩展到皮秒范围，已经使用商业激光系统以高达1 MHz的频率在355 nm处提供10皮秒脉冲来研究沉积在多晶和纳米晶钼以及纳米晶铑反射镜上的混合铝（氧化物）/钨（氧化物）层的烧蚀。清洁前后使用扫描电子显微镜（SEM）和分光光度法进行的表征显示，形成了大量灰尘，导致反射率下降。另一方面，使用350和532 nm处的5纳秒脉冲进行清洁被证明是非常有前途的。薄膜残留物的结构表明，在这种情况下，屈曲是潜在的去除机制，而不是烧蚀。重复的涂层和清洗使用纳秒脉冲演示。
2014-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Asymmetric orbital-lattice interactions in ultra-thin correlated oxide films
使用共振X射线光谱结合密度泛函计算，我们发现一个不对称的双轴应变诱导的$d$轨道响应的相关金属LaNiO $_3$，这是在体不可访问的超薄膜。失配应变的符号决定了八面体“呼吸”畸变的稳定性，而八面体“呼吸”畸变反过来又产生了一个电荷有序的基态，并改变了配体空穴密度和键共价性。对这种新机制的控制为合理的轨道工程开辟了道路，为人工设计的莫特材料提供了平台。
2011-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Investigation of the Imperfect Interface at the Si/GaAs Heterojunction Formed by Ultra-Thin Oxide Interfacial Layer
系统地研究了超薄氧化物（UO）隧穿界面层集成的非理想Si/GaAs异质结的结构特性。在异质集成工艺之前的不同时间段中氧化Si纳米膜（NM）以产生非理想的单面钝化Si/GaAs异质结构。利用原子探针层析成像（APT）和X射线光电子能谱学（XPS）研究了Si NM和GaAs中的原子水平氧分布和氧含量，跟踪了Si NM表面暴露于空气中不同时间后UO界面化学成分和反应机理的变化。UO层的负感应电荷导致氧向GaAs层扩散，形成不需要的GaAs氧化层。这种原生氧化物叠层显著降低了Si/GaAs异质结构的热性能，因为Si NM被更多地氧化。这项研究表明，在异质界面的一侧上的差的表面钝化导致两侧氧化，从而严重恶化了与UO层形成的异质结的输运性质。
2021-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrathin complex oxide nanomechanical resonators
复杂氧化物薄膜和异质结构表现出丰富的奇异现象，通常是由于薄膜和衬底之间复杂的相互作用。最近，它已成为可能，以隔离这些材料的外延生长的单晶层，使其性能的研究，在没有界面效应。在这项工作中，我们创建了强相关材料的薄膜，并演示了由\ce{SrTiO3}和\ce{SrRuO3}制成的纳米机械谐振器的自上而下的制造。使用激光干涉法，我们成功地驱动和测量纳米鼓谐振器的运动。通过测量它们随温度变化的机械响应，我们观察到\ce{SrTiO3}中结构相变的特征，这会影响谐振器中的应变和机械耗散。这种方法可以扩展到研究各种材料的相变。我们的研究表明，集成纳米复合氧化物膜实现纳米机电系统在任意基板上的可行性。
2019-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
Theoretical Prediction of Heterogeneous Integration of Dissimilar Semiconductor with Various Ultra-Thin Oxides and 2D Materials
在本文中，我们已经建立了一个数值p-n Si/GaAs异质结模型，使用量子力学隧道理论与各种量子隧道界面材料，包括二维半导体，如六方氮化硼（h-BN）和石墨烯和ALD启用氧化物材料，如HfO 2，Al 2 O3，和SiO2。系统地计算和比较了不同厚度下的隧穿效率和隧穿电流。多物理场模型与上述隧道界面材料一起使用，以分析不同温度条件下的应变变化。考虑到输运性质和热致应变分析，三种氧化物材料中的Al 2 O3和2D材料中的石墨烯是提供最高异质结质量的有利材料选择。总的来说，我们的研究结果提供了可行的路线，以指导选择量子隧穿材料的无数可能的组合，可以通过远程外延和UO方法获得新的异质结构。
2021-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Zoology of spin and orbital fluctuations in ultrathin oxide films
许多金属过渡金属氧化物在生长成只有几个晶胞厚的薄膜时变成绝缘的。然而，这些厚度引起的金属到绝缘体的转变的微观起源仍然存在争议。在这里，我们模拟了一个不显眼的相关金属单层的极端情况下-锶钒酸盐SrVO $_3$ -沉积在SrTiO $_3$基板。至关重要的是，我们的系统可以具有由SrO或VO $_2$顶层组成的真空终端。虽然我们发现，这两个导致莫特绝缘行为在名义化学计量，出现在掺杂后的相图-化学或通过施加的栅极电压-是定性不同的。事实上，我们的多体计算揭示了一个聚宝盆的非局部波动与（中）相称的反铁磁，铁磁，以及条纹和棋盘轨道有序不稳定性。确定这两种几何形状产生相反的符号的晶体场分裂，我们阐明了随后的阶段，通过镜头的轨道自由度。一般来说，我们的工作强调，界面和表面重建和变形或切断超薄膜中的配位多面体驱动丰富的属性，从根本上不同于材料的体物理。
2022-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrostatic Control of the Evolution from Superconductor to Insulator in Ultrathin Films of Yttrium Barium Copper Oxide
的电输运性质的Al2O3 YBCO薄膜已被修改使用双电层晶体管配置采用离子液体。采用高压氧溅射法在SrTiO3衬底上生长薄膜。一个明确的演变，从超导体绝缘体观察到名义上7个单位电池厚的薄膜。利用有限尺寸标度分析，发现在6 K到22 K的温度范围内，电阻随温度的变化曲线R（T）塌缩为单一标度函数，这表明存在量子临界点。然而，缩放失败，在最低的温度表明超导和绝缘制度之间存在一个额外的阶段。
2011-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ultra-Soft Ferrimagnetism in a High-Entropy Spinel Oxide Driven by Site-Selective Cation Disorder
Thapar Institute of Engineering and Technology（塔帕尔工程技术学院）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research（UGC-DAE科学研究联盟）；Univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ICMCB, UMR 5026（波尔多大学、法国国家科学研究中心、波尔多国立理工学院、材料与化学研究组合中心）；Laboratory Crismat, UMR6508 CNRS, Normandie University, ENSICAEN, UNICAEN（Crismat实验室、法国国家科学研究中心联合研究实验室6508、诺曼底大学、恩西辛高等学院、卡昂大学）
本研究报道了一种新型高熵尖晶石氧化物，具有极低的矫顽力（1.8 Oe）和高电阻率（1560 Ω·cm），通过中子衍射和磁测量证实其长程共线亚铁磁有序，并利用XAS、穆斯堡尔谱和NPD解析了阳离子分布，展示了其在低损耗高频应用中的潜力。
2026-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
