Novel Porous Aluminum Nitride Monolayer Structures A First-principles Study
利用密度泛函理论中的从头算方法，我们对多孔AlN单层材料的可能结构和各种性质进行了研究。通过声子色散谱和从头算分子动力学模拟，确定了两种多孔AlN单分子膜的结构。我们进一步表明，这些AlN多孔单分子膜具有明确的多孔纳米结构和更高的比表面积，即，它可以与石墨烯相媲美，也可以在高温下保持均匀。此外，这两种多孔单分子膜表现出半导体性质与2.89 eV和2.86 eV的间接带隙，分别。此外，这种多孔单分子膜的电子结构可以由应变调制。多孔氮化铝单层膜在双向应变作用下，其带隙发生间接-直接转变。适度的9%压缩可以触发这种间隙转变。这些结果表明，多孔氮化铝单分子层可能会被用于光电应用，以及在未来的底层催化剂。
2020-01-17 cond-mat.mtrl-sci
XHEMTs on Ultrawide Bandgap Single-Crystal AlN Substrates
本文提出基于单晶AlN衬底的XHEMT，通过赝晶GaN沟道实现强载流子限制，克服传统GaN HEMT的位错和热阻问题，在10 GHz下达到5.92 W/mm输出功率和65%效率，适用于下一代射频电子。
2025-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Macroscopic polarization and band offsets at nitride heterojunctions
纤锌矿III-V族氮化物的典型极性界面的从头算电子结构研究表明，大的均匀电场存在于外延氮化物覆盖层，由于整个界面的组成材料的宏观极化的不连续性。极化场禁止带偏移和形成能量的标准评估：使用新技术，我们发现一个大的前后不对称的偏移（0.2 eV的AlN/GAN（0001），0.85 eV的GAN/AlN（0001）），和微小的界面形成能量。
1997-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Consistent set of band parameters for the group-III nitrides AlN, GaN, and InN
我们已经推导出一致的组的带参数（带隙，晶体场分裂，带隙变形势，有效质量，Luttinger和EP参数）的AlN，GAN，和InN的锌-ZnO和纤锌矿相采用多体微扰理论在G 0 W 0近似。G 0 W 0方法已与密度泛函理论（DFT）计算相结合的精确交换优化有效势方法（OEPx），以克服局部密度或梯度校正的DFT泛函（LDA和GGA）的局限性。伽马点附近的能带结构已被用于直接参数化4 × 4 k.p哈密顿量，以捕获导带中的非抛物性和纤锌矿相的更复杂的价带结构。我们证明，以这种方式得到的带参数与现有的实验数据非常吻合，并提供可靠的预测，迄今为止尚未确定的所有参数的实验。
2008-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electrical properties of fiber textured and epitaxial molybdenum thin films prepared by magnetron sputter epitaxy
本文系统研究生长温度对纤维织构与外延AlN上磁控溅射Mo薄膜结构及电学性能的影响，揭示晶粒尺寸和晶界类型对电阻率的作用规律。
2024-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Self-compensation by silicon $DX$ centers in ultrawide-bandgap nitrides
US Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
研究揭示硅在宽禁带氮化物中通过捕获电子实现自补偿，限制自由电子浓度，影响掺杂激活效率。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Deep-level engineering in aluminum nitride (AlN) enables reliable photodetection in extreme conditions
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文展示基于AlN的亚带隙光电探测器，利用深能级缺陷实现非饱和线性响应，可测量超过40 W/cm²的超亮蓝光，并在高达300°C下保持线性，通过窄空间电荷区设计实现超宽带隙半导体在极端条件下的可靠应用。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strain and crystal field splitting inversion in III-Nitrides
自90年代以来，纤锌矿相III族氮化物（AlN，GAN，InN）由于其在光电子学中的成功应用而引起了人们极大的兴趣。在本文中，我们进行了全面的研究AlN，GAN和InN的结构弹性和电子性质的混合和传统的密度泛函理论，提出了比较的特点，三个化合物。我们进行了直接比较的电子结构的功能，包括顶部价带的反转与负晶场分裂和它的关系的AlN系统上的受主掺杂的挑战。通过确定弹性常数和杨氏模量，我们提供了一个简单的模型来连接与参数$u$相关的变形能和有效晶场分裂，显示了内部应变和晶场分裂之间的直接关系。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of structure, energetics, formation enthalpy, elastic constants, polarization, and piezoelectric constants of AlN, GaN, and InN: comparison of local and gradient-corrected density-functional theory
采用平面波超软赝势方法，在交换相关泛函的LDA（局域密度）和GGA（广义梯度）近似下，从密度泛函理论中的第一性原理预测了氧化锌和纤锌矿III-V族氮化物AlN、GAN和InN的许多不同的体性质。除了结构和凝聚力，我们还研究了形成hoppies（预测缺陷溶解度和表面稳定性的关键成分），自发极化和压电常数（纳米结构建模的中心参数）和弹性常数。我们的研究证实了这两种密度泛函方法在描述III-V族氮化物（以及母种N $_2$、Al、Ga和In）的不同性质方面的相对优点，并使我们得出结论，与高精度技术（如多投影仪超软赝势或现代全电子方法）相关联的GGA近似在III-V族氮化物的研究中是优选的。
2000-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the growth temperature and the AlN mole fraction on In incorporation and properties of quaternary III-nitride layers grown by molecular beam epitaxy
该研究探究了生长温度和AlN摩尔分数对等离子体辅助分子束外延生长的四元III族氮化物InₓAlᵧGa₁₋ₓ₋ᵧN层中In掺入及性能的影响，明确了In掺入的变化规律与材料结构、光学特性的关联。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Photochromism and influence of point defect charge states on optical absorption in aluminum nitride (AlN)
Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼茨晶体生长研究所）
在这项工作中，我们研究了AlN在1.5 - 5.5 eV范围内的吸收特性，以及由紫外线（UV）照射引起的亚稳态吸收变化（光致变色），以及在2 - 4 eV的照射或升高的温度下的初始状态的恢复。在4.7 eV处，UV辐照导致吸收系数从110 cm $^{-1}$降低至55 cm $^{-1}$，而在可见光范围内，吸收系数从低于5 cm $^{-1}$的值增加至~35 cm $^{-1}$。用平行和垂直于光轴的两个线性偏振进行测量，可以确定2.6、2.8、3.4、4.0、4.5和4.8 eV处的几个不同吸收带。在2.6 eV和3.4 eV处的能带识别靠近价带的缺陷能级，而在2.8 eV处的能带峰值与导带相关。光致变色允许在两个相关的光谱范围内控制光的吸收，因为UV吸收的减少和可见光吸收的增加与切换相同缺陷的电荷状态有关。
2021-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam homoepitaxy of N-polar AlN: enabling role of Al-assisted surface cleaning
N-极性氮化铝（AlN）是下一代高功率RF电子器件的重要组成部分。我们报告成功的同质外延生长的N-极性氮化铝分子束外延（MBE）的大面积成本效益的N-极性氮化铝模板。没有任何原位表面清洁的直接生长导致具有反转的Al极性的膜。研究发现，生长前的Al辅助清洗使外延膜保持N极性。生长的N-极性AlN外延层与其光滑，无坑的表面复制的衬底的结构质量，证明了一个干净和光滑的生长界面，没有明显的扩展缺陷的产生。近带边的光致发光峰在室温下观察到的样品与MBE生长层，但不是在裸AlN衬底上，这意味着抑制非辐射复合中心的外延N-极性AlN。这些结果是基于N极AlN平台的未来高功率RF电子学和深紫外光子学的关键步骤。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phonon-Assisted Photoluminescence and Exciton Recombination in Monolayer Aluminum Nitride
该研究证明单层六方AlN在3.94–4.05 eV紫外范围具有强光致发光，并揭示其间接带隙发射由有限晶格动量声子辅助电子-空穴从Γ点到K点复合实现，为高效紫外光源和光电器件开发提供基础。
2024-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-loss, silicon integrated, aluminum nitride photonic circuits and their use for electro-optic signal processing
光子小型化要求线性和非线性光学元件的无缝集成，以同时实现无源和有源功能。在现有的材料系统中，硅光子学在光信号处理和片上光网络方面具有巨大的前景。然而，硅限于1100 nm以上的波长，并且不提供用于有源信号处理的期望的最低阶光学非线性。在这里，我们报告的集成氮化铝（AlN）薄膜在硅衬底上带来积极的功能，芯片级光子学。使用CMOS兼容的溅射薄膜，我们制作AlN绝缘体波导，表现出低传播损耗（0.6 dB/cm）。利用AlN固有的普克尔斯效应，我们展示了高达4.5 Gb/s的电光调制，具有非常低的能耗（低至10 fJ/bit）。AlN器件的超宽透明窗口还可以在可见光波长下实现高速调制。我们的低成本、宽带、无载波光子电路有望在微处理器芯片级实现超低功耗和高速信号处理。
2014-01-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Aluminum nitride as a new material for chip-scale optomechanics and nonlinear optics
硅光子学为集成光机械电路的最新发展提供了一个通用平台。然而，硅限于1100 nm以上的波长，并且不允许器件在可见光谱范围内操作，在可见光谱范围内可以方便地获得低噪声激光器。硅的窄禁带也使得硅光机械器件容易受到强双光子吸收和自由载流子吸收的影响，这通常会引入强烈的热效应，限制了器件的稳定性和冷却性能。此外，硅也不提供用于与芯片上的其它有源电部件接口的期望的最低阶光学非线性。另一方面，氮化铝（AlN）是一种宽带半导体，由于其低机械损耗和高机电耦合强度而广泛用于微机械谐振器。在这里，我们报告的低损耗，宽带光导，以及它的使用，同时实现高光学质量和机械质量的光机设备的硅上AlN平台的发展。利用AlN固有的二阶非线性，我们进一步证明了AlN光子电路中的电光调制和有效的二次谐波产生。我们的研究结果表明，低成本的AlN-硅光子电路是CMOS兼容的光子电路的优秀替代品，用于构建新的功能光机械器件，是免费的载流子效应。
2012-10-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spotting 2-D Atomic Layers on Aluminum Nitride Thin Films
大面积衬底的可用性对由层状材料制成的装置的技术和商业实现施加了重要约束。硅上的氮化铝薄膜被证明是有前途的候选材料，作为大面积的衬底，这样的设备。在此，作为在这些衬底上实现器件的必要的第一步，已经研究了AlN膜上的示例性2D层-MoS 2和石墨烯-的光学对比度。显着的对比度增强的预测和观察AlN薄膜相比，传统的SiO2薄膜。实验对比度的定量估计，使用反射光谱显示非常好的协议与预测值。
2015-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Thick adherent diamond films on AlN with low thermal barrier resistance
本文介绍了在氮化铝衬底上生长$>$ 100 $μ$ m厚金刚石薄膜的方法。虽然厚膜未能坚持未经处理的AlN薄膜，氢/氮等离子体处理的AlN薄膜保留了厚的金刚石层。zeta电位测量的明显差异证实了由于氢/氮等离子体处理而引起的表面改性。区域拉曼图谱显示，在预处理的AlN上生长的金刚石的初始层中的非金刚石碳增加。非金刚石碳的存在对金刚石和AlN之间的界面具有最小的影响。用X-射线光电子能谱学（XPS）研究的表面揭示了预处理和未处理的样品之间的明显区别。经过预处理后，表面铝从富氮环境转变为富氧环境。截面透射电子显微镜显示金刚石和AlN之间的清洁界面。发现金刚石和AlN之间的热障电阻在16 m $^2$ K/GW的范围内，这是对当前最先进技术的很大改进。
2019-07-04 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
Thickness dependence of the mechanical properties of piezoelectric high-$Q_m$ nanomechanical resonators made from aluminium nitride
本研究表征不同厚度的张应变AlN压电薄膜，制备利用耗散稀释提升品质因子的纳米机械谐振器，发现200 nm以下厚度器件的$Q_f$乘积达$10^{12}$ Hz量级，为相关光电器件发展提供支撑。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic Layer Etching of Aluminum Nitride: Mechanistic Insights from First-Principles Studies of Chlorine Chemistry
通过第一性原理计算，研究了氯在氮化铝表面的吸附与解离，发现Cl2解离为无势垒放热过程，为优化AlN原子层刻蚀提供微观机理指导。
2025-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Impact of ALD-Deposited Ultrathin Nitride Layers on Carrier Lifetimes and Photoluminescence Efficiency in CdTe/MgCdTe Double Heterostructures
本研究评估ALD沉积的SiNx、AlN、TiN超薄氮化物层对CdTe/MgCdTe双异质结构的钝化效果，证实其可提升载流子寿命、减少表面复合，指出SiNx是提升CdTe太阳能电池效率的潜在钝化材料。
2024-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In situ resonant x-ray study of vertical correlation and capping e ects during GaN/AlN quantum dots growth
采用掠入射反常X射线散射对GAN/AlN量子点的分子束外延生长过程进行了原位监测。通过掠入射多波长反常衍射（MAD）研究了量子点和AlN在AlN单分子膜逐渐覆盖量子点过程中的应变状态。垂直相关的GAN量子点的位置也研究了掠入射MAD和异常掠入射小角散射（GISAXS）作为GAN平面的数量和AlN间隔物厚度的函数。在GAN量子点和氮化铝盖相互应变影响的制度，在量子点的位置的垂直相关性被发现与作为一个侧面效应的量子点宽度的平均增加。
2005-08-04 cond-mat.mtrl-sci
High quality factor nitride-based optical cavities: microdisks with embedded GaN/Al(Ga)N quantum dots
通过室温光致发光（PL）光谱比较了AlN和AlGaN势垒上生长的GAN量子点（QD）的微盘的晶须画廊模式的品质因数值。PL测量显示了大量的高Q因子（Q）谐振模式的整个频谱，使我们能够识别不同的径向模式的家庭，并将它们与模拟。我们报告了一个相当大的改善的Q因子，反映了蚀刻质量和相对较低的腔损耗插入量子点到腔。基于GAN/AlN量子点的微盘显示出非常高的Q值（Q > 7000），而在AlGaN势垒层上生长的嵌入量子点的微盘中的Q因子仅高达2000。我们将这种差异归因于AlN势垒层在我们的实验研究的能量下的带隙以下的较低吸收。
2011-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A DFT Study on the Mechanical, Electronic, Thermodynamic, and Optical Properties of GaN and AlN Counterparts of Biphenylene Network
本研究通过DFT计算，揭示了BPN-GaN和BPN-AlN的电子、力学、热力学及光学性质，其中BPN-AlN稳定且带隙3.2 eV，两者具有紫外收集潜力。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust Aluminum Nitride Passivation of Silicon Carbide with Near-Surface Quantum Emitters for Quantum Computing and Sensing Applications
Howard University（霍华德大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）
本研究利用氮化铝钝化硅碳化物表面，有效去除表面态并恢复缺陷的光学性质，同时发现界面处的新缺陷具有独特的自旋和光学特性。
2026-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Al$_{5+α}$Si$_{5+δ}$N$_{12}$, a new Nitride compound
本文报道了在硅气氛下，在1350 $^\circ$ C ~ 1550 $^\circ$ C温度范围内，通过退火AlN异质外延层，合成新的氮化物基化合物。通过高分辨率扫描透射电子显微镜（HRSTEM），能量色散X射线（EDX）光谱和密度泛函理论（DFT）计算研究了该化合物的结构和化学计量。所确定的结构是母纤锌矿AlN晶体的衍生物，其中阴离子亚晶格完全被N原子占据，阳离子亚晶格是沿2个不同平面的堆叠<0001>。第一个显示出$\times$ 3周期性，<10-10>以及1/3的位点是空的。阳离子亚晶格中的其余位点被相同数量的Si和Al原子占据。假设半导体合金预期具有宽带隙，提出了一系列化学计量，Al $_{5+α}$ Si $_{5+δ}$ N $_{12}$，其中$α$在0和1/3之间，$δ$在0和1/4之间。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Role of semicore states in the electronic structure of group-III nitrides: An exact exchange study
采用精确交换（EXX）Kohn-Sham密度泛函理论和赝势平面波方法计算了AlN、GAN、InN的Zn掺杂相的能带结构。阳离子的半核电子既作为价态又作为核态处理。AlN和GAN的EXX带隙（用Ga 3d电子作为芯态获得）与以前的EXX结果，GW计算和实验非常一致。包含半芯电子作为价态导致GAN和InN的EXX带隙大幅减小。与通常的看法相反，通过EXX方法去除自相互作用并不能解释LDA结果与实验之间半芯电子位置的巨大差异。
2005-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Vapor Deposition of Nitrides by Carbon-free Brominated Precursors
Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF（弗劳恩霍夫应用固态物理研究所）
本研究采用无碳溴化前驱体进行氮化物化学气相沉积，以减少碳相关缺陷并提升高频高功率器件性能。
2025-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion-based Generative Machine Learning Model for Predicting Crack Propagation in Aluminum Nitride at the Atomic Scale
Purdue University（普渡大学）
本文提出一种基于扩散的生成机器学习模型，用于预测氮化铝中原子尺度的裂纹扩展，通过仅使用初始微观结构嵌入进行条件预测，实现了快速且准确的动态断裂过程模拟，包括应力驱动的裂纹萌生、裂纹分叉和原子尺度的桥接连接。
2026-03-13 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Trends in the elastic response of binary early transition metal nitrides
出于对可用于选择具有针对特定应用要求的特性的材料的相干数据的日益增长的需求，我们研究了九种二元前过渡金属氮化物（ScN，TiN，VN，YN，ZrN，NbN，LaN，HfN和TaN）和AlN的弹性响应。特别是，单晶体的弹性常数，杨氏模量在不同的结晶方向，多晶值的剪切和杨氏模量，和弹性各向异性因子进行了计算。此外，我们提供了十个二元氮化物的三阶弹性常数的估计。
2011-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Cross-plane thermal conductivity of GaN/AlN superlattices
由交替的GAN/AlN外延层组成的异质结构代表了用于主动冷却和节能闪电的最先进器件的构建块。深入了解这些结构的热传导对于改善未来应用的热管理至关重要。在这里，作为层的厚度的函数的GAN/AlN超晶格的交叉平面（垂直于样品的表面）的热导率通过采用$3ω$ -方法建立。此外，相互扩散的作用在界面上的声子散射被考虑在建模和数据处理。据发现，跨平面的外延异质结构的热导率可以被驱动到低至5.9 W/（m $\cdot$ K）的值与那些报道的非晶薄膜相媲美，从而打开广泛的前景，优化热管理III族氮化物为基础的外延多层膜。
2021-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Correlative Theoretical and Experimental Study of the Polycarbonate | X Interfacial Bond Formation (X = AlN, TiN, TiAlN) during Magnetron Sputtering
本文结合从头算模拟与X射线光电子能谱，系统研究了聚碳酸酯与AlN、TiN、TiAlN薄膜的界面键形成机制，揭示了不同金属氮化物与聚合物官能团的选择性反应规律，并预测PC | TiAlN界面最强。
2023-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Thickness Dependent Parasitic Channel Formation at AlN/Si Interfaces
硅基GaN电子器件的性能由于氮化物-衬底界面处的寄生传导通路的存在而严重退化，该寄生传导通路导致开关损耗和较低的击穿电压。然而，这种寄生沟道的物理性质及其特性还没有很好地理解。我们报告了一个显着的厚度依赖性的寄生沟道形成在AlN/Si界面，由于在硅中的界面处的表面受主密度增加。这些表面受体的起源进行了分析，使用二次离子质谱测量和跟踪热受体的形成，由于Si-O-N复合物。低温（5 K）的磁阻（MR）的数据揭示了一个过渡，从积极到负的MR与AlN膜厚度的增加，表明存在的反型层的电子，也有助于寄生沟道的形成，但其贡献是次要的在室温下。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Growth of C-Axis Textured AlN Films on Vertical Sidewalls of Silicon Micro-Fins
提出了一种在单晶硅（Si）微鳍侧壁上生长c轴织构氮化铝（AlN）薄膜的方法，实现鳍式体声波谐振器（FinBAR）。FinBAR能够在小芯片尺寸上实现高品质因数（Q）谐振器和低损耗滤波器的超密集集成，并在超高频和超高频范围内提供极端的光刻频率可扩展性。对具有大深宽比的硅微鳍进行图案化，并对它们的侧壁表面进行原子级光滑化。设计了反应磁控溅射AlN沉积工艺，优化了AlN薄膜侧壁的六方结晶度，c轴垂直于Si微鳍侧壁。研究了底部金属电极和表面粗糙度对侧壁AlN薄膜织构和结晶度的影响。具有（111）结晶度的原子层沉积的铂膜被确定为用于在侧壁上沉积c轴织构AlN的合适的底电极，c轴取向为88.5 °，在膜厚度上围绕（002）衍射斑点的弧角为~12 °。4.2 GHz的FinBAR原型实现显示的Q值为1,574和有效的机电耦合（keff 2）的2.75%，当在第三宽度延伸谐振模式下工作。与模拟相比，较低的测量Q和keff 2突出了侧壁AlN膜的颗粒织构对限制FinBAR性能的影响。所开发的c轴织构侧壁AlN膜技术为新兴的载波聚合无线通信系统的多频和多频带FinBAR频谱处理器的实现和单片集成铺平了道路。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polar optical phonon states and their dispersive spectra of a wurtzite nitride superlattice with complex bases: transfer-matrix method
基于介电连续介质模型和传输矩阵方法，研究了具有任意层复基底的纤锌矿GaN基超晶格中完全极性光学声子态.证明了在具有$n$层复合基底的纤锌矿氮化物SL中可能存在$2^n$型声子模。得到了纤锌矿GAN/Al $_{x}$ Ga $_{1-x}$ N SL结构中这些模式的声子态解析解及其色散方程。对三层GAN/Al $_{0.15}$ Ga $_{0.85}$ N/AlN复合基底SL进行了数值计算。结果表明，在三层GAN/Al $_{0.15}$ Ga $_{0.85}$ N/AlN复合基底超晶格中，只存在一种界面光学（IO）声子模和四种准受限（QC）声子模。复杂基底超晶格中声子模的色散谱扩展为一系列频带。观察到了QC模退化为IO模的行为。本文的理论方案和数值计算结果对于分析纤锌矿GaN基复合基底超晶格中完全声子模的色散谱及其极化效应是十分有用的。
2011-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Beam Homoepitaxy of N-polar AlN on bulk AlN substrates
本研究采用PA-MBE技术结合原位热脱氧与Al辅助热脱附方法，在体AlN衬底N面实现N极性AlN同质外延，获得低缺陷、低杂质的光滑外延层。
2022-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Growth-induced trade-off between polarity, electrical isolation, and structural quality in AlN grown on Si(111) by plasma-assisted molecular beam epitaxy
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik (PDI), Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.（柏林莱布尼茨研究联合体保罗·德鲁德固体电子学研究所）；Institute of Physics of Materials and CEITEC IPM, Czech Academy of Sciences（捷克科学院材料物理与CEITEC IPM研究所）；School of Electrical and Computer Engineering, Cornell University（康奈尔大学电气与计算机工程学院）
该研究探究等离子体辅助分子束外延生长AlN/Si时衬底温度与Al通量对极性、电隔离性、结构质量的影响，发现三者存在生长诱导的权衡，优化参数后获特定性能的N极性AlN/Si，为相关模板优化提供指导。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Rock-salt ScN(113) layers grown on AlN$(11\bar{2}2)$ by plasma-assisted molecular beam epitaxy
本研究利用等离子体辅助分子束外延在 AlN 模板上制备纯岩盐 ScN(113) 层，阐明其孪晶取向关系、发光与输运性质。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-principles band alignment engineering in polar and nonpolar orientations for wurtzite AlN, GaN, and B$_x$Al$_{1-x}$N alloys
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文通过密度泛函理论等方法计算了B$_x$Al$_{1-x}$N在不同取向下的能带对齐，发现低xB$_x$Al$_{1-x}$N/AlN具有近零价带对齐，高xB$_x$Al$_{1-x}$N则呈现I型或II型对齐，为高电子迁移率晶体管和紫外发光二极管设计提供指导。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Tunable optoelectronic and ferroelectric properties in Sc-based III-nitrides
使用具有特殊准随机结构的密度泛函理论研究了Sc基III族氮化物合金，发现其保持直接高达x = 0.125（ScxAl 1-xN）和x = 0.375（ScxGa 1-xN）的宽带隙。外延应变稳定防止亚稳分解高达x = 0.3（GAN上的ScxAl 1-xN）和x = 0.24（GAN上的ScxGa 1-xN），应变弛豫的临界厚度范围从3 nm到接近无穷大。Sc含量的增加引入了相对于AlN和GAN的压缩面内应力，并导致成分和应力可调的带隙和极化，并最终在x = 0.625处引入ScxGa 1-xN中的铁电功能。
2013-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Structural and optical properties of self-assembled AlN nanowires grown on SiO2/Si substrates by molecular beam epitaxy
本研究通过PAMBE在SiO₂/Si(111)衬底上生长自组装AlN纳米线，表征其结构与光学特性，证实纳米线近乎无应变、结构质量高且光学性能与体材料一致，为相关器件制备提供了材料基础。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Second-Order Optical Nonlinearity of AlScN Films Grown By Molecular Beam Epitaxy
Cornell University（康奈尔大学）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）
研究通过分子束外延测量AlScN薄膜二阶光学非线性，绕过AlN缓冲层直接生长以分离真实响应，结果显示d31增强、d33受抑，d31高达4.92 pm/V，为基于AlScN的光子器件与其他器件外延集成及节能非线性光学操作奠定基础。
2026-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Auger parameter analysis for TiN and AlN thin films via combined in-situ XPS and HAXPES
该研究利用配备 Al Kα 与 Cr Kα 源的原位 XPS/HAXPES 系统测量 TiN 和 AlN 薄膜的 Auger 参数，并考察空气暴露与 Ar+ 溅射刻蚀的影响。
2025-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous relaxations and chemical trends at III-V nitride non-polar surfaces
III-V族化合物的非极性表面的弛豫是由去杂化和电荷转移之间的竞争引起的。第一性原理计算结果表明，与普通的III-V族半导体材料相比，ZnO和纤锌矿结构的AlN、GAN和InN的（110）和（10 $\bar{1}$ 0）晶面具有反常的行为。GaAs和ZnO的额外计算表明与后者密切类似。我们解释我们的结果在较大的离子性（电荷不对称性）和键合强度（内聚能）的氮化物相对于其他III-V族化合物，基本上是由于较强的价电位和没有$p$核心状态的较轻的阴离子。同样的解释适用于Zn II-VI化合物。
1998-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Incorporation in the MBE growth of ScxGa1-xN and ScxAl1-xN
采用二次离子质谱（SIMS）技术对分子束外延（MBE）生长的两种含钪氮化物半导体多层异质结构：ScxGa 1-xN/GAN和ScxAl 1-xN/AlN中的碳和氧杂质浓度进行了测定。在富含金属的条件下在具有高达28原子百分比的Sc含量的GaN-SiC模板衬底上生长的ScxGa 1-xN/GAN异质结构中，发现氧浓度低于1 × 1019/cm 3，其增加与钪含量直接相关。在富氮条件下在Sc含量高达26原子百分比的AlN-Al 2 O3模板衬底上生长的ScxAl 1-xN-AlN异质结构中，发现氧浓度在1019至1021/cm 3之间，再次与Sc含量直接相关。增加的氧和碳在钪合金层的沉积期间出现。
2019-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric AlBN Films by Molecular Beam Epitaxy
本研究通过分子束外延在Nb2N电极上生长AlBN薄膜，发现其具有铁电性，剩余极化15 uC/cm2，矫顽场1.45 MV/cm，因漏电导致唤醒不完整，但保留AlN超宽带隙，可外延集成于GaN/AlN，为电子、光子和存储器件提供新机遇。
2024-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
AlN interlayer to improve the epitaxial growth of SmN on GaN (0001)
报道了用分子束外延技术在Ga极性GAN（0001）模板上原位外延生长SmN薄膜的研究。使用X射线光电子能谱学，我们发现，Ga偏析在生长的第一阶段的表面。我们发现，有关Ga表面偏析的问题，可以简单地通过生长几个单层的氮化铝开始SmN生长之前抑制。这导致通过X射线衍射评估的SmN薄膜的结晶度的显著改善。
2016-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Metastable defects in III-Nitrides
V.Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NASU（V.拉什科巴罗夫半导体物理研究所，乌克兰国家科学院）
本文综述III族氮化物亚稳态缺陷的相关内容，提出通过生长掺杂控制、电子构型稳定及器件结构设计等措施，提升III族氮化物基器件的性能与可靠性。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Real-time X-ray Monitoring of the Nucleation and Growth of AlN Epitaxial Films on Sapphire (0001)
我们报告的X射线散射研究的结果AlN在c面蓝宝石在反应射频磁控溅射。原位X射线测量的灵敏度使我们能够跟踪从初始成核层到完全弛豫的AlN膜的应变和粗糙度的结构演变。观察到的生长速率瞬变，与初始形成的非聚结的岛屿与显着的氧掺入从基板一致。岛聚结后，看到一个稳定的状态的生长速率与连续移位的c和晶格参数朝着松弛的体值作为生长进展，与膜达到完全松弛状态，厚度约30 nm。
2017-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Interaction between point defects and vertical inversion domain walls in wurtzite AlN
Université de Toulouse, CNRS, CEMES（图卢兹大学，法国国家科学研究中心，材料科学与化学研究所）；Smart Ferroic Materials Center, Physics Department and Institute for Nanoscience and Engineering, University of Arkansas（阿肯色大学智能铁电材料中心、物理系与纳米科学与工程研究所）；Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, CNRS, Laboratoire SPMS（巴黎萨克雷大学，中央理工-高等电力学院，法国国家科学研究中心，SPMS实验室）；Department of Materials Science and Engineering, Tel Aviv University（特拉维夫大学材料科学与工程系）；CEMES-CNRS, Université de Toulouse（材料科学与化学研究所-法国国家科学研究中心，图卢兹大学）
通过第一性原理计算，研究了纤锌矿AlN中垂直反转畴壁附近孤立点缺陷的稳定性，发现缺陷在畴壁处更稳定，且不同缺陷对极化翻转中畴壁位移有相反影响，并讨论了缺陷对漏电流和铁电性能退化的作用。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Structure of Native Two-dimensional Oxides on III--Nitride Surfaces
当原始材料表面暴露在空气中时，高反应性的断裂键可以促进表面氧化物的形成，其结构和性质与本体有很大不同。然而，通过使用间接衍射方法或仅探测最外层的技术来确定氧化物结构通常是难以捉摸的。因此，在广泛使用的材料上形成的表面氧化物，如III族氮化物，尚未明确解决，即使关键性能可能敏感地取决于它们的存在。在这项工作中，像差校正的扫描透射电子显微镜直接揭示，并与深度相关，原生的二维氧化物的结构上形成的AlN和GAN表面。通过原子分辨率成像和光谱，我们表明，氧化物层是由四面体-八面体阳离子-氧单元，类似于散装$θ$ -Al $_2$ O $_3$和$β$ -Ga $_2$ O $_3$。通过应用密度泛函理论，我们表明，所观察到的结构比以前提出的表面氧化物模型更稳定。我们把这些观察结果的影响的背景下，关键III-氮化物的生长，器件的问题，和最近发现的二维氮化物。
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Low Temperature Halide Assisted HVPE Growth of Single Crystal AlN Films
Kyma Technologies Inc（Kyma科技公司）；National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）
本研究提出在石英反应室中直接注入HCl气体抑制反向极性晶粒，实现1000°C低温HVPE生长高质量单晶AlN薄膜，厚度5微米，生长速率20微米/小时。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Grain Coalescence on Dislocation and Stress Evolution of GaN Films Grown on Nanoscale Patterned Sapphire Substrates
本研究对比了LT-GaN与PVD-AlN两种成核层对纳米图形化蓝宝石衬底上GaN薄膜的影响，发现PVD-AlN能抑制奥斯特瓦尔德熟化，使位错密度降低超50%，但残余压应力增加约0.5 GPa。
2023-08-21 cond-mat.mtrl-sci
In-Situ Growth of Graphene on Hexagonal Boron Nitride for Electronic Transport Applications
将石墨烯片转移到六方氮化硼（h-BN）上是迄今为止制备石墨烯/h-BN异质结构最流行的方法。然而，石墨烯和h-BN晶格之间的取向是不可控制的，并且h-BN/石墨烯界面在这个复杂的过程中容易被污染。在h-BN上直接合成石墨烯是一种替代且快速增长的方法。通过这种方法合成的石墨烯被个人定制以符合每个特定的h-BN薄片，因此克服了常规制造方法的限制。报道的工艺为提高工业应用设备制造的可扩展性铺平了最初的步骤。回顾该领域的发展，从诞生点到目前的地位是这封信的重点。我们将展示该领域是如何发展的，以克服现有的挑战，并讨论该领域的发展方向。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci
