Plasmonic Nanostars with Hot Spots for Efficient Generation of Hot Electrons under Solar Illumination
纳米星（NST）是具有等离子热点的尖刺纳米晶体。在这项研究中，我们表明，强电磁场定位在nanostar尖端能够产生大量的高能（热）电子，这可用于光化学。为了计算具有复杂形状的等离子体纳米晶体，我们开发了一种基于热电子表面产生效应的量子方法。然后，我们将这种方法应用于纳米星，纳米棒和纳米球。我们发现，与纳米棒和纳米球的情况相比，具有多个热点的等离子体纳米星具有最好的热电子光学产生特性。超热电子的产生是一种量子效应，并且由于纳米晶体表面附近的光学跃迁而出现。纳米晶体的量子特性强烈地依赖于尺寸和材料。特别是，银纳米晶体显着克服了金的热电子产生的量子速率的情况下。另一个重要的因素是一个尺寸的大小。小的纳米晶体对于热电子的产生更有效，因为它们表现出更强的量子表面效应。本研究结果可为设计新型太阳能光催化材料体系提供参考。
2016-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coherent coupling between surface plasmons and excitons in semiconductor nanocrystals
我们提出了一个实验演示的强耦合之间的表面等离子体激元在平面银基板上传播，和最低的激发态的CdSe纳米晶体。可变角度的椭圆偏振光谱测量表明，形成的等离子激元激子混合状态，其特征在于由拉比分裂$\sim$ 82毫电子伏，在室温下。这种相干相互作用具有等离子体非线性器件发展的潜力，此外，该系统类似于腔量子电动力学中研究的那些，从而提供了在容易获得的实验条件下研究半导体纳米晶体中强光-物质耦合的机制的可能性。
2009-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and Characterization of Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$ Nanocrystals
在最近发现的一类被称为拓扑绝缘体的材料中，强自旋-轨道耦合的存在导致体中的某些拓扑不变量与它们在真空中的值不同。在界面处的不变量的突然变化导致金属，时间反演不变的表面状态，其性质是有用的自旋电子学和量子计算中的应用。然而，一个关键的挑战是在纳米尺度上制造这些材料，使其适合于器件和探测表面。为此，我们通过机械剥离制备了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的2 nm厚的纳米晶体。对于薄于10 nm的晶体，我们观察到的拉曼光谱中的一个额外的模式的出现。出射模强度与其他结果一起提供了Bi $_2$ Se $_3$纳米晶体的生产和厚度表征的配方。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of silicon nanocrystals using sequential Au ion implantation
硅纳米晶体是使用两阶段的金离子注入技术。使用低能量离子的第一阶段注入导致非晶Si（a-Si）层的形成。随后的高能量金照射在第二阶段中被发现产生应变硅NC。可以看出，在低至500 $^o$ C的温度下的退火导致显示量子限制效应的无应变NC。较高温度退火的样品被发现，从a-Si矩阵的再结晶导致尺寸的增长。利用拉曼散射、X射线衍射（XRD）和卢瑟福背散射光谱（RBS）研究了退火对样品的影响以及纳米硅的尺寸。这些数据可以很好地解释使用声子禁闭模型与一个非常窄的尺寸分布。XRD结果与Raman分析一致。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impacts of Surface Depletion on the Plasmonic Properties of Doped Semiconductor Nanocrystals
简并杂质半导体纳米晶体（NC）在电磁波谱的红外范围内表现出局域表面等离子体共振（LSPR）。与金属不同，半导体NC通过掺杂或通过电化学或光化学充电提供可调的LSPR特性。通过载流子密度调制来调节等离子体特性表明了其在智能光电子学、催化和传感方面的潜在应用。在这里，我们阐明了LSPR调制的基本方面，通过动态载流子密度调谐在Sn掺杂氧化铟NC。合成了具有不同掺杂水平和尺寸的单分散Sn掺杂氧化铟纳米碳，并组装成均匀的薄膜。然后在原位电化学电池中对NC膜充电，并监测LSPR调制光谱。基于LSPR的光谱位移和强度调制，结合光学建模，发现经常被忽视的半导体性质，特别是由于掺杂和表面状态引起的能带结构修改，强烈影响LSPR调制。费米能级钉扎的表面缺陷状态创建一个表面耗尽层，改变LSPR的属性，它决定了LSPR频率调制的程度，减少预期的近场增强，并大大降低了LSPR对周围环境的敏感性。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A probabilistic model of the electron transport in films of PbSe nanocrystals arranged in a cubic lattice
从胶体分散出发制备纳米碳薄膜是凝聚态物理领域的一个研究热点。NC膜可用于晶体管、发光二极管、激光器和太阳能电池。因此，对薄膜导电性的理解是非常重要的。在本文中，我们描述了一个概率模型，允许预测的NC膜的导电性，在这种情况下的立方晶格的硒化铅NC。该模型是基于跳变概率的NC显示与文献中报道的实验数据进行比较。
2016-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced photocurrent in solution processed electronically coupled CdSe nanocrystals thin films
我们已经证明了使用简单，低成本的溶液处理沉积技术的高度连续和光滑的CdSe半导体薄膜含有自组装纳米晶体（NC）的制造。示出了热退火和乙二硫醇（EDT）处理对油酸盐覆盖的CdSe纳米碳膜的影响。沉积后EDT处理通过减小颗粒间距离来增强NC之间的强电子耦合，这增强了pn器件中光电流的四个数量级。对NC薄膜进行温和的热退火处理，会引起较大的红移和明显的展宽。我们的研究结果表明，具有短程有机配体的纳米碳适用于高性能薄膜晶体管和下一代高效光电子器件。
2015-05-25 cond-mat.mtrl-sci
InAs nanocrystals with robust p-type doping
对载流子类型的鲁棒控制对于制造基于纳米晶体的光电子器件（例如p-n同质结）是基本的，但是由于半导体纳米晶体的小尺寸，在半导体纳米晶体中有效地掺入杂质及其表征是高度挑战性的。在本文中，合成后掺杂镉的InAs纳米晶体可以作为最初n型InAs纳米晶体成功p型掺杂的模型系统，正如场效应晶体管（FET）中所证明的那样。先进的结构分析，使用原子分辨电子显微镜和同步辐射X射线吸收精细结构光谱显示，镉杂质附近和上的替代p型掺杂剂取代铟的x-ray表面上。相应地，当暴露于空气中时，Cd掺杂的InAs FET随着时间的推移表现出显着的空穴传导、迁移率和滞后行为的稳定性，而本征InAs NCs FET容易被氧化，并且其性能迅速下降。因此，Cd起到了双重作用，充当p型掺杂剂，也保护纳米晶体免受氧化，直接证明了X射线光电子能谱学测量的空气暴露的样品的本征和Cd掺杂的InAs NC膜。这项研究表明，强大的p型掺杂的InAs纳米晶体，设置在印刷电子器件中的实施这样的掺杂的InAs系统的阶段。
2021-05-23 cond-mat.mtrl-sci
2D materials coated plasmonic structures for SERS applications
二维（2D）材料，如石墨烯和六方氮化硼，是一类可以作为表面增强拉曼光谱（SERS）基底的新型材料。当与传统的金属等离子体结构相结合时，混合2D材料/金属SERS平台带来了额外的好处，包括更高的SERS增强因子，金属表面的氧化保护，以及保护分子免受光致损伤。本文综述了近年来二维材料涂层等离子体结构在表面增强拉曼散射中的应用。本文主要研究二维材料/金属混合SERS平台的制备及其在拉曼增强中的应用。
2018-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Unravelling the Local Crystallographic Structure of Ferromagnetic Ga$_y$Fe$_{4-y}$N Nanocrystals Embedded in GaN
在Fe掺杂的GAN相分离磁性半导体GaFeN中，嵌入的Ga $_y$ Fe $_{4-y}$ N纳米晶的存在决定了系统的磁性。在这里，通过结合异常的X射线衍射和衍射异常精细结构，在自组装的面心立方（fcc）的Ga $_y$ Fe $_{4-y}$ N纳米晶体嵌入纤锌矿GAN薄层的局部结构的Ga进行了研究，以揭示到制造参数之间的相关性，局部结构安排和整体的材料系统的磁性。结果表明，通过调节生长参数和晶体学环境，Ga原子可以被引入到面心立方晶格的3个$c$位置，最大占据率为30%.随着Ga的掺杂，纳米晶的居里温度从450 K升高到500 K，其磁响应为铁磁响应.这些结果表明，杰出的潜力所采用的实验协议解开磁多相系统的局部结构，即使嵌入在一个矩阵中包含相同的元素进行调查。
2020-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Superior visible photoelectric response with Au/Cu2NiSnS4 core-shell nanocrystals
本研究通过胶体热注入法制备Au/CNTS核壳纳米结构，利用Au核的等离激元共振能量转移效应增强光吸收与载流子提取，实现了优于纯CNTS无栅极器件的可见光光电响应。
2023-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atom-ph
Synthesis of organic-inorganic perovskite and all-inorganic lead-free double perovskite nanocrystals by femtosecond laser pulses
Julius-Maximilian University of Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院）
利用飞秒激光脉冲合成高纯度无配体钙钛矿纳米晶体，实现可调光学性质和新型光电设备研发。
2025-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Contact conductance governs metallicity in conducting metal oxide nanocrystal films
在体半导体材料中，绝缘体-金属转变（IMT）由传导电子的浓度决定。同时，即使当由金属构建块制造时，MEMS膜通常是绝缘的，其中MEMS间接触充当电子输运瓶颈。使用不同的电子浓度，尺寸和接触面积的透明导电掺锡氧化铟薄膜的图书馆，我们测试候选标准的IMT和建立一个相图的电子输运行为。从可变温度的电导率测量，我们了解到，IMT和随后的交叉到传统的金属行为在室温附近由导电性间接触。为了穿过IMT，互连耦合必须足以克服互连的充电能量，而传统的金属行为需要接触电导来达到互连的电导。这种理解可以使金属导电材料的设计和制造从金属结构单元。
2022-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition metal nitride thin films deposited at CMOS compatible temperatures for tunable optoelectronic and plasmonic devices
过渡金属氮化物在等离子体和光电子器件中的应用受到了极大的关注。然而，沉积温度仍然是将过渡金属氮化物作为等离子体材料集成在CMOS制造工艺内的重要障碍。采用高功率脉冲磁控溅射法（HIPIMS）制备了以氮化钛和氮化铌为基体的二元、三元和层状过渡金属氮化物薄膜。在HIPIMS工艺中实现的增加的等离子体密度允许在小于300°C的CMOS兼容温度下沉积高质量等离子体薄膜。薄膜被沉积在一系列工业相关的衬底上，并在紫外到可见光谱范围内显示可调谐的等离子体频率。薄膜质量与沉积工艺的可扩展性相结合，表明氮化物膜的HIPIMS沉积是工业上可行的技术，并且可以为下一代等离子体和光电子器件的制造铺平道路。
2020-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Preparation and Properties of Er-Doped ZrO2 Nanocrystalline Phase-Separated Preforms of Optical Fibers by MCVD Process
采用MCVD和溶液掺杂技术制备了掺Er的ZrO 2基纳米晶分相石英光学预制棒。制造的预制芯是几乎透明的，并包含相分离的稀土掺杂纳米晶体颗粒，其直径主要在20至80 nm的范围内。在预制芯中的铒和铝的浓度分别为约0.3和14摩尔%，已经实现了在芯-包层界面上没有缺陷。在800-1600 nm范围内的光谱损失和铒离子的荧光光谱在1550 nm左右的光纤上从预制件上测量的报告。
2011-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unlocking klockmannite: formation of colloidal quasi-2D CuSe nanocrystals and photo-physical properties arising from crystal anisotropy
University of Rostock（罗斯托克大学）；Pidstryhach Institute for applied problems of mechanics and mathematics of NAS of Ukraine（乌克兰国家科学院彼德里哈赫应用力学与数学问题研究所）
通过热注入法合成准二维CuSe纳米晶，揭示晶格各向异性对光物理性质的影响。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Structural and optical properties of silicon nanocrystals embedded in silicon carbide
在SiC基质中的Si纳米晶体（Si NC）中的量子限制的突出表现要求制造具有窄尺寸分布的Si NC。毫无争议地理解，这种制造是困难的，并且多层（ML）结构仅在窄的参数范围内适合于这种制造。该参数范围是通过在3和9 nm之间改变化学计量SiC势垒厚度和富Si SiC阱厚度并将它们与单层（SL）进行比较来寻求的。通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）沉积用于该研究的处理的样品，随后在1000-1100 $°$ C下进行热退火以形成晶体。通过结构和光学表征方法获得关于整个样品面积和深度的大量信息：关于平均Si NC尺寸的信息由掠入射X射线衍射（GIXRD）测量确定。傅里叶变换红外光谱（FTIR）被应用于深入了解的Si-C网络的结构，和分光光度测量进行调查的吸收系数和估计的带隙$E_{04}$。所有的测量结果表明，ML结构对Si NC尺寸，Si-C网络和吸收性能的影响从属于样品中的总Si含量的影响，我们确定为结构和光学性能的关键参数。我们将这种行为归因于势垒层和阱层的相互扩散。因为所产生的Si NC对于所有层厚度变化都在2-4 nm的目标尺寸范围内，所以我们建议在未来的实验中使用Si含量来调整Si NC尺寸。
2020-05-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Modification of emission properties of ZnO layers due to plasmonic near-field coupling to Ag nanoislands
提出了一种在ZnO薄膜上制备Ag纳米岛的简单方法。连续波和时间分辨的光致发光和传输的调查修改所带来的耦合到本地化的表面等离激元驻留在银纳米岛的ZnO的可见光和紫外线发射。纳米岛的大小，决定其吸收和散射效率，被发现是一个重要的因素，管理等离子体修饰的ZnO薄膜的光学响应。适当尺寸的Ag纳米岛的存在导致发射强度的强烈（三倍）增加和高达1.5倍的快速复合。实验结果成功地描述了米氏理论内的模型计算。
2013-01-31 cond-mat.mtrl-sci
One-step Patterning of Sub-wavelength Plasmonic Gratings in Metal-Polymer Composites
基于双光子聚合（TPP）的2D和3D微/纳米制造已成为增材制造的有力竞争者，用于各种应用。在这篇手稿中，我们报告了一个步骤图案化的结构稳定，亚波长的2D和3D金纳米结构，使用飞秒激光，通过将单光子光引发剂仅在纯的和金属前体掺杂的聚合物。金属聚合物复合纳米结构是直接写入的原位减少金前体的光致抗蚀剂使用飞秒激光照射。光引发剂引发金前体的还原并基于双光子吸收现象诱导光致抗蚀剂的同时聚合。制备了不同金前驱体含量的衍射光栅，并通过测量其红外衍射效率进行了表征。最小线宽为390 nm，已达到5重量%的载金聚合物。系统地研究了激光功率、金属前驱体负载量等对线宽的影响。这些研究有望为探索新的材料组合铺平道路，以开发简单的制造方法，以显著低的成本和高产量制造金属复合材料功能结构。
2016-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Highly ordered LIPSS on Au thin film for plasmonic sensing fabricated by double femtosecond pulses
提出双飞秒脉冲技术，在薄金膜上单步制备大面积高度有序LIPSS，实现超窄表面晶格共振，为低成本生物传感等应用提供新途径。
2025-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Light-assisted hierarchical fabrication of two-dimensional surfaces using DNA-functionalized semiconductor nanocrystal quantum dots
本研究提出DNA驱动的可编程自组装方法，利用激光照射实现DNA功能化量子点在玻璃基底上的二维层级结构制备，证实了光调控其光学性质的可行性，为纳米光子结构制备提供新工具。
2023-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Oxides and nitrides as alternative plasmonic materials in the optical range
作为传统金属的替代品，新的等离子体材料在快速发展的等离子体和超材料领域提供了许多优势。这些优点包括低本征损耗、基于电容器的设计、与标准纳米纤维工艺的兼容性、可调谐性等。透明导电氧化物如Al：ZnO、Ga：ZnO和氧化铟锡（ITO）使得许多高性能超材料器件能够在近红外工作。过渡金属氮化物如TiN或ZrN可以在可见光频率中替代传统金属。在本文中，我们提供了这些新材料的制造和表征的细节，并讨论其适用于一些超材料和等离子体激元应用。
2011-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Robust and Bright Photoluminescence from Colloidal Nanocrystal / Al$_2$O$_3$ Composite Films fabricated by Atomic Layer Deposition
胶体纳米晶体是一类很有前途的荧光材料，其自发发射特征可以通过其组成、几何形状和尺寸在宽光谱范围内进行调节。然而，对嵌入纳米晶体薄膜在精心制作的设备的几何形状，一个显着的缺点是它们的发射性能的敏感性，如光刻，金属或氧化物沉积等进一步的制造工艺在这项工作中，我们展示了如何明亮的发射和强大的薄膜可以通过结合从解决方案通过spin 2涂层与随后的原子层沉积氧化铝的沉积。对于所得的复合膜，层厚度可以在纳米级上控制，并且它们的折射率可以通过沉积的氧化铝的量进行微调。椭圆偏振法用于测量介电常数的实部和虚部，其给出了直接访问膜的波长依赖的折射率吸收。详细分析的薄膜的核-壳结构的不同形状和不同的壳厚度的光致发光的行为和衰减寿命的氧化铝沉积所引起的非辐射率的变化，允许相关的物理。我们表明，这种复合薄膜的光发射性能是稳定的波长和强度超过几个月，从加热过程中完全恢复到240 $^\circ$ C的光致发光。后者特别令人感兴趣，因为它证明了对典型热处理的鲁棒性，所述典型热处理在几个工艺步骤中是需要的，如基于抗蚀剂的光刻和通过金属或氧化物的热或电子束蒸发的沉积。
2020-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Fabrication of Hybrid Nanostructures via Nanoscale Laser-Induced Reshaping for Advanced Light Manipulation
基于金属-介电纳米结构的混合纳米光子学结合了等离子体和全介电纳米光子学的优点，提供了强的光定位、磁光响应和专门设计的散射特性。在这里，我们展示了一种新的方法，通过飞秒激光熔化的非对称金属-电介质（Au-Si）纳米粒子的光刻方法创建的有序混合纳米结构的制造。该方法允许混合纳米颗粒的金属组分的选择性重塑，而不影响介电组分。我们应用开发的方法在可见光范围内的混合纳米结构的散射特性的调谐。实验结果得到了分子动力学模拟和麦克斯韦方程组数值解的支持。
2016-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Towards ultrasensitive biosensors based on virus-like particles and plasmonic surface lattice resonance
本文提出将带等离激元核心的病毒样颗粒排列成表面晶格共振纳米阵列，使蛋白质—抗体结合信号增强两个数量级，实现超灵敏生物检测。
2024-07-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
One-Step Formation of Plasmonic Cu Nanodomains in p-Type Cu$_2$O Matrix Films for Enhanced Photoconversion of n-ZnO/p-Cu$_2$O Heterojunctions
通过反应磁控溅射和调节合成过程中可用的氧气量以防止降落在膜表面上的部分铜原子的氧化，等离子体Cu纳米颗粒原位生长到Cu $_2$ O半导体基质中。仅改变氧气流速（OFR）并使用单个Cu靶，可以观察到在贫氧条件下同时形成金属Cu和Cu $_2$ O相的演变。紫外-可见分光光度法和椭圆偏振光谱法表明，Cu的表面等离子体激元带（SPB）的形成是伴随着的。含有嵌入的Cu等离子体纳米畴的精心制作的复合材料的带隙值低于单相Cu $_2$ O膜的带隙，这可能是由于与膜的纳米晶体性质相关的更高的缺陷密度，由金属Cu的存在促进。薄膜的电阻率增加与更多的氧化沉积条件，并与Cu $_2$ O/Cu比的增加和更小，更孤立的Cu颗粒，证明了高分辨率透射电子显微镜和X-射线衍射。基于所研究的纳米复合材料的光转换器件的特征在于通过I-V和光谱光电流测量，示出了光照射下的光电流密度的增加，作为等离子体激元粒子激发的结果，导致热载流子注入附近的ZnO和Cu $_2$ O半导体中。
2022-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Perovskite Nanocrystals as Emerging Single-Photon Emitters: Progress, Challenges, and Opportunities
Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Centro de Física de Materiales (CFM)（材料物理中心）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克大学）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克，巴斯克科学基金会）
本文综述了钙钛矿纳米晶体作为单光子发射体的进展、挑战与机遇，探讨了其在量子应用中的性能及改进策略。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
