Atomically Controlled Epitaxial Growth of Single-Crystalline Germanium Films on a Metallic Silicide
我们展示了高质量的外延锗（Ge）薄膜上的金属硅化物，Fe 3Si，直接生长在Ge（111）衬底上。利用分子束外延技术，我们可以在Fe_3Si（111）表面获得人为控制的硅（Si）或铁（Fe）原子排列。Si终止的Fe 3Si（111）表面使我们能够生长二维外延Ge薄膜，而Fe终止的表面导致Ge薄膜的三维外延生长。生长在Si终止表面上的高质量Ge几乎没有应变，这意味着Ge膜不是生长在低温生长的Si缓冲层上，而是生长在晶格匹配的金属Fe 3Si上。这项研究将为具有金属源极/漏极接触的垂直型锗沟道晶体管开辟一条新的途径。
2012-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Pinhole-seeded lateral epitaxy and exfoliation of GaSb films on graphene-terminated surfaces
远程外延是一种很有前途的方法，用于合成可剥离的结晶膜，并使具有大晶格失配的材料的外延成为可能。然而，远程外延的原子尺度机制仍然不清楚。在这里，我们的实验表明，GaSb薄膜生长在石墨烯终止的GaSb（001）通过种子横向外延机制，其中针孔缺陷的石墨烯作为选择性的成核位点，然后通过横向外延和合并成一个连续的膜。远距离的相互作用并不是解释增长的必要条件。重要的是，针孔的小尺寸允许连续的、独立的GaSb膜的剥离。由于GaSb和其他III-V族材料之间的化学相似性，我们预计这种机制将更普遍地应用于其他材料。通过结合分子束外延与\textit{in-situ}电子衍射和光电发射，加上\textit{ex-situ}原子力显微镜和拉曼光谱，我们跟踪石墨烯缺陷的产生和GaSb生长演变的几个单层的时间。我们的研究结果表明，在石墨烯中可控地引入纳米级开口提供了一条强有力的途径，可以调节2D材料上外延薄膜和膜的生长和性能。
2022-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio thermodynamics of hydrocarbons relevant to graphene growth at solid and liquid Cu surfaces
使用从头算热力学，各种化学气相沉积（CVD）条件下（温度，甲烷和氢气压力）在固体和液体Cu表面的实验石墨烯生长协议中使用的各种烃吸附物的稳定性进行了探索。在所采用的高生长温度附近的熔点的铜，我们发现，常用的热力学模型，如谐振子模型可能不再是准确的。相反，我们考虑的平移和旋转流动性的吸附物使用最近开发的受阻翻译和旋转模型或二维理想气体模型。热力学的考虑是至关重要的解释实验结果，并使我们能够改善和扩展早期的理论研究的结果，氢和烃类物质在CVD中的作用。特别是，我们发现较小的烃类在大多数CVD条件下将完全分解。对于较大的集群，我们的研究结果表明，金属终止和氢终止的边缘有非常相似的稳定性。虽然这两种类型的集群可能因此在实验过程中形成，我们表明，低结合强度的氢终止边缘的集群可能会导致不稳定的解吸。
2019-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Interface stability of beta-Ga2O3 (100) on oxidized Si- and C-terminated 3C-SiC (001) substrates: a first-principles investigation
Department of Materials Science, University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学材料科学系）
通过第一性原理计算研究β-Ga₂O₃与氧化Si/C-终止3C-SiC界面的稳定性，优化异质外延生长条件。
2026-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Role of structure of C-terminated 4H-SiC(000) surface in growth of graphene layers - transmission electron microscopy and density functional theory studies
采用显微镜方法研究了在4 H-SiC衬底的SiC（000）面上合成的石墨烯层的主要结构缺陷。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的结果揭示了它们的原子排列。这种缺陷的产生机制，直接关系到SiC衬底的底层晶体结构，阐明。揭示了4 H-SiC（000）表面形貌（包括单原子台阶、原子台阶序列和宏观台阶的存在）与相应的平面缺陷结构（碳层不连续和褶皱）之间的联系。它示出的多步岛的消失导致在石墨烯层中的皱纹的创建。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，在接近1600°C的高温下，Si和碳原子都有可能在Si封端的SiC表面扩散。在Si封端的表面处形成缓冲层有效地阻止了水平扩散，防止了厚石墨烯层在该面上的生长。在碳终止的SiC表面处，不存在缓冲层，从而为硅和碳原子两者的有效水平扩散留下空间。DFT结果表明，过量的碳原子将最顶层的碳层转化为sp2键结构，在无势垒过程中释放出Si原子。硅原子通过在弯曲层缺陷处产生的通道逃逸，而碳原子被并入生长的石墨烯层中。这些结果解释了厚石墨烯在现有石墨烯覆盖层下的生长以及在C端SiC（0001）表面的主要缺陷的产生
2011-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth and organization of (3-Trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine within reactive amino-terminated self-assembled monolayer on silica
烷烃链是单层制造中最常用的分子。长链用于它们的强范德华相互作用，诱导良好的层组织。胺官能封端的烷基链是非常令人感兴趣的，并且被广泛用于进一步的表面官能化。由于它是强制性的，这样的层组织在表面提供胺部分，本研究涉及探索胺封端的SAM形成作为一种替代通常的氨丙基烷基硅烷SAM。此外，使用长的NH 2封端的烷基链允许形成氢键，这要归功于沿着链产生的两个NH部分。此外，这样的氢键使得可以缩短分子长度，同时保持良好组织的单层。为此目的，我们进行了一个完整的研究（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）二亚乙基三胺（MATRIS）的天然氧化硅使用各种溶剂，相对湿度和温度值的接枝。接枝动力学进行了监测椭圆偏振和测角法，SAM的结构和组织使用AFM和ATR-FTIR光谱。氢键被证明在SAM的生长过程中，并在最终完成SAM。我们相信，这样的研究能够更好地控制高质量的C18 S SAM，以提高它们在进一步表面官能化应用中的效率。
2020-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
The growth of bismuth on Bi$_2$Se$_3$ and the stability of the first bilayer
在Se封端的Bi $_2$ Se $_3$（0001）表面上生长了多层Bi（0001）薄膜，利用低能电子衍射（LEED）、低能离子散射（LEIS）和原子力显微镜（AFM）研究了薄膜的表面成分、形貌和原子结构.对于单个沉积的Bi BL，晶格常数与衬底的晶格常数相匹配，并且与最上面的Se原子相邻的Bi原子位于类面心立方的位置。当沉积第二个Bi双层时，它与衬底不相称。随着沉积的Bi膜的厚度进一步增加，晶格参数演变为体Bi（0001）的晶格参数。在120°C下退火多BL膜之后，第一相称Bi BL保持完整，但是附加BL聚集以形成较厚的Bi岛。这些结果表明，Bi $_2$ Se $_3$上的单个Bi BL是特别稳定的结构。在退火至490°C之后，所有过量的Bi解吸并且Se封端的Bi $_2$ Se $_3$表面被恢复。
2018-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Self-organized formation of step-terrace structure in SrRuO3 thin films grown on mixed-terminated SrTiO3 (100) substrates
Nagoya University（名古屋大学）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Nagoya Institute of Technology（名古屋工业大学）
通过脉冲激光沉积在未处理的混合终止SrTiO3(100)衬底上生长SrRuO3薄膜，发现其从三维岛状生长转变为台阶流生长，自组织形成台阶-平台结构，且平均台阶宽度可通过衬底温度和靶-衬底距离调控，该结构可改善后续BiFeO3薄膜的表面平整度和结晶质量。
2026-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Graphenes on Silicon Carbide
综述了在SiC晶体六方基面上外延生长石墨烯的材料科学研究进展。结果表明，在Si端SiC（0001）表面上外延生长的石墨烯与在C端SiC（000 - 1）表面上外延生长的石墨烯有很大的不同，并讨论了这些石墨烯的物理结构。描述了每种类型的外延石墨烯的独特的电子结构和输运性质，以及外延石墨烯器件的发展进展。这种材料系统具有丰富的微妙之处，并且在两个极性面上生长的石墨烯在重要方面有所不同，但是在这些外延石墨烯中发现了理想石墨烯的所有显着特征，并且已经实现了多GHz器件的晶圆级制造。
2010-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomically flat interface between a single-terminated LaAlO3 substrate and SrTiO3 thin film is insulating
用原子力显微镜研究了（100）取向的LaAlO 3（LAO）单晶的表面终止，并通过退火优化得到单终止原子级平坦表面。然后在单端LAO衬底上实现原子级平坦的STO膜，预期其类似于二维电子气（2DEG）的n型界面，即，（LaO）-（TiO 2）。特别地，其可以作为典型的2DEG异质结构的镜像结构，以进一步阐明2DEG的起源。这种新开发的界面被确定为高度绝缘。此外，这项研究表明了一种方法，以实现原子级平坦的薄膜生长的LAO基板的基础上。
2012-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room-temperature ferromagnetism in epitaxial bilayer FeSb/SrTiO3(001) terminated with a Kagome lattice
本研究在SrTiO3(001)衬底上外延生长了二维非范德华铁磁双层FeSb，其居里温度高于300K且具有面内磁各向异性，终止层为Fe Kagome层，为自旋电子学中探索铁磁与拓扑相互作用开辟了新途径。
2023-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Atomically flat single terminated oxide substrate surfaces
为了获得具有原子控制界面的过渡金属氧化物的高质量外延薄膜和异质结构，一个关键的要求是使用原子级平坦的单端氧化物衬底，因为衬底的最顶表面层的原子排列和反应化学决定了上覆膜的生长和随后的性质。然而，实现市售基材的原子级平坦和化学单封端的表面状态需要明智的努力，因为所接收的基材的表面具有化学混合性质并且通常也是极性的。在这篇综述中，我们总结了表面处理程序，以实现原子级平坦的表面与单一终止层的各种金属氧化物基板。我们特别关注晶格常数在4.00到3.70埃范围内的衬底，因为大多数钙钛矿材料的晶格常数都在这个范围内。对于该范围之外的材料，可以利用衬底在膜上诱导压缩或拉伸应变，并探索在体中不可用的新状态。在这篇评论中所涵盖的基板，这已被选择与商业可用性，最重要的是，实验的实用性作为一个标准，是KTaO 3，REScO 3（RE =稀土元素），SrTiO 3，La0.18Sr0.82Al0.59Ta0.41O3（LSAT），NdGaO 3，LaAlO 3，SrLaAlO 4，和YAlO 3。分析所有已建立的程序，我们得出结论，原子级平坦的表面与选择性的A-或B-网站单终止将获得大多数市售的氧化物衬底。我们还注意到，这种最顶层的表面层的选择性将提供一个额外的自由度，在外延氧化物薄膜和异质结构与原子控制界面的不可预见的新兴现象和功能应用的搜索。
2017-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Bi monocrystal formation on InAs(111)A and B substrates
用低能电子衍射、扫描隧道显微镜和同步辐射光电子能谱学研究了在InAs（111）A面和B面上沉积Bi薄膜的生长。In 4d和Bi 5d 5/2光电子信号在Bi沉积时的变化允许获得Bi/InAs（111）界面的全面图像。从初始阶段的Bi生长在A面（In-终止的InAs）是外延的，相反，在B面（As-终止的InAs），通过岛的形成进行。角分辨光电子能谱表明，沉积在A面上的$\approx 10$ ~BL的电子结构与体相Bi的电子结构相同，而沉积在B面上的$\approx 30$ ~ BL的电子结构则多于此。体态和表面态都很好地占完全相对论从头自旋分辨光电发射计算。
2018-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Programmable phase selection between altermagnetic and non-centrosymmetric polymorphs of MnTe on InP via molecular beam epitaxy
本研究利用 InP（111）A/B 表面终止差异，在 MBE 生长中可编程选择 MnTe 的 NiAs 反铁磁相或 ZnS 非中心对称相，并结合表征与第一性原理揭示界面稳定机制。
2025-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Instability and Surface Potential Modulation of Self-Patterned (001)SrTiO3 Surfaces
在氧化性气氛中高温退火可以使（001）SrTiO_3晶体表面呈现出自组织的有序结构，即SrO和TiO_2区域相互分离，且几乎为纯的单端结构。通过使用表面敏感技术，我们已经获得了这样的表面化学自结构的证据，在所制备的晶体和明确地确定了当地的组成。在最初由多数单终端（SrO和TiO 2）的区域的接触表面电位被确定为小于SrO比TiO 2，与理论预测一致，虽然低于100毫电子伏的测量差是绝对小于理论预测的理想纯单终止SrO和TiO 2表面。如果样品在高达200摄氏度的UHV中退火，则这些相对值保持不变。在超高真空中在更高的温度（400摄氏度）下退火保留了自组装的TiO 2和SrO丰富的区域的表面形态，尽管观察到不可忽略的化学混合。最戏剧性的结果是表面电位被反转。因此，广泛用于氧化物薄膜生长的（001）SrTiO 3的电子和化学性质在生长开始之前可以以强烈依赖于温度和压力条件的方式发生很大变化。
2015-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Growth Structure and Work Function of Bilayer Graphene on Pd(111)
利用原位低能电子显微镜和密度泛函理论研究了双层石墨烯在Pd（111）表面的生长结构和功函数。低能电子衍射分析确定，两个石墨烯层具有相对于彼此和衬底平面的多个旋转取向。我们观察到异质成核和同时生长的多个，多面层完成之前的第二层。我们提出，小面的形状是由于在较大的覆盖层下生长的石墨烯层的边界终止的边缘。我们还发现，双层石墨烯域的功函数高于单层石墨烯的功函数，并且敏感地依赖于两层相对于衬底的取向。基于第一性原理模拟，我们将这种行为归因于石墨烯/Pd和石墨烯/石墨烯界面处的相反取向的静电偶极子，其强度取决于两个石墨烯层的取向。
2012-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Towards predictive atomistic simulations of SiC crystal growth
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）；Ebner European Mono Crystalline Operations (EEMCO) GmbH（Ebner欧洲单晶运营有限公司）；Infineon Technologies Austria AG（英飞凌奥地利股份公司）
本文提出MEAD方法用于预测SiC晶体生长，通过精确原子沉积模拟稳定台阶流动生长，克服传统MD模拟的局限性。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Growth process and crystallographic properties of ammonia-induced vaterite
采用氨扩散法，通过提高溶液的pH值，从而提高含Ca和CO3溶液的饱和状态，合成了亚稳球霰石晶体。SEM和TEM分析表明，该方法制备的球文石颗粒是多晶聚集体，其最终形貌具有六重对称性。一级结构在一小时内形成，几乎是具有随机取向的纳米颗粒（5至10 nm）的球形集合体，随后形成六边形片晶（1至2 μ m），其首先由纳米颗粒组成，然后进一步发展成单晶。如使用透射电子显微镜所确定的，这些六方微晶由（001）表面终止，并由110个边限定。六边形晶体随后堆叠形成最终花状球文石形态的花瓣（20 μ m宽，1 μ m厚）。随着生长的进行，大的薄片逐渐向中心倾斜，使得它们的位置变得越来越垂直，这最终导致中心的凹陷。由于这个序列包含了在以前的研究中观察到的几种形态（球形、六边形、花形等），它们实际上可能代表了不同的生长阶段，而不是特定生长条件下的平衡形态
2012-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Formation of Epitaxial MnBi Layers on (Ga,Mn)As
用同步辐射光电子能谱学研究了MnBi在MnAs封端的（GaMn）As上的初始生长。从表面芯能级位移的分析，我们得出结论，形成了连续的外延MnBi层，其中MnAs/MnBi界面发生在As和Bi原子平面之间。MnAs表面的良好定义的1x 2表面重建在发生明显的表面降解之前保留了高达2 ML的MnBi。
2009-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Interface Structure and Electronic Properties in Cubic Boron Nitride - Diamond Heterostructures
本研究通过密度泛函理论揭示了立方氮化硼-金刚石异质界面的稳定性、导电类型及可调带排列，为高功率电子器件设计提供了理论指导。
2025-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly of iron nanoclusters on the Fe3O4(111) superstructured surface
我们报告的自组织生长的规则阵列的Fe纳米团簇的纳米图案化的磁铁矿表面。在氧化制备条件下，磁铁矿的（111）面呈现规则的超结构，具有三重对称性和42埃的周期性。该超结构表示氧终止的（111）表面，其被重构以形成周期性应变表面。该应变图案化表面已被用作用于生长半导体金属膜的模板。在室温下在衬底上沉积厚度为0.5A的Fe膜。Fe纳米团簇形成在表面超结构的顶部，产生具有超结构周期的规则阵列。我们还表明，至少在初始阶段的Fe生长发生在二维模式。在没有形成应变图案的表面区域中，观察到Fe的随机成核。
2004-07-16 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure hydrothermal growth and characterization of Sr3Os4O14 single crystals
本文利用高压高温水热法成功生长出新型锇酸锶Sr3Os4O14单晶，通过X射线衍射和电热测量表征了其四方烧绿石型晶体结构、金属性顺磁性及增强的Sommerfeld系数。
2023-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Heterogeneous ice nucleation on silver-iodide-like surfaces
我们试图模拟冰在模型碘化银表面上的非均质成核，发现在Ag+终止的基面上的冰成核和生长相对容易，但从未看到在I-终止的基面或棱柱和正常面上的成核。水分子强烈吸附到Ag+终止d面，得到一个有序的六方冰状双层，然后作为进一步的冰生长的模板。
2014-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
In-situ Investigation of the Early Stage of TiO2 epitaxy on (001) SrTiO3
我们报告了一个系统的研究的外延TiO 2薄膜的生长脉冲激光沉积钛终止（001）SrTiO 3单晶。通过原位反射高能电子衍射、低能电子衍射、X射线光电子能谱和扫描探针显微镜的研究，我们发现在Sr-Ti-O（001）相稳定化之前，先生长了一层厚度为2 ~ 4 nm的假晶Sr-Ti-O中间层。数据表明，该相的形成与激活从衬底到膜的长距离Sr迁移有关。讨论了界面吉布斯能最小化作为Sr扩散驱动力的作用。我们的研究结果丰富了Sr-Ti-O系在外延应变下的相图，并打开了粗糙缺陷的SrTiO相。
2011-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Superconducting Diamond on Silicon Nitride for Device Applications
化学气相沉积（CVD）生长的纳米金刚石是一种具有吸引力的器件材料。对于某些器件结构，优化其在氮化硅上的生长是必不可少的。在这里，三个生长前的表面处理，经常采用的清洗方法的氮化硅的效果进行了研究。这样的处理通过表面功能的改性提供对基底的表面电荷的控制，允许静电金刚石晶种密度的优化。Zeta电位测量和X射线光电子能谱学（XPS）用于分析每次处理后的氮化硅表面。将氮化硅暴露于氧等离子体中为氢封端的金刚石纳米颗粒单层的静电自组装提供了最佳的表面条件。随后在CVD条件下在改性的氮化硅衬底上生长硼掺杂的纳米晶金刚石薄膜，产生用于氧等离子体和溶剂处理的聚结膜，而在RCA-1处理后观察到金刚石膜的针孔。在氧等离子体处理的氮化硅上生长的金刚石具有最强的超导转变，表明它具有最小的结构无序性。对衬底表面的改性优化了在氮化硅器件上制造金刚石的播种和生长过程。
2018-10-24 cond-mat.mtrl-sci
LaCrO3 heteroepitaxy on SrTiO3(001) by molecular beam epitaxy
采用分子束外延技术，以O2为氧化剂，在TiO2封端的SrTiO3（001）衬底上生长了化学计量比的LaCrO3外延薄膜。薄膜生长发生在一个层一层的方式，产生结构优良的薄膜和表面，保持了基板的台阶结构。临界厚度超过500 μ m。近表面的Cr（III）极易进一步氧化成Cr（V），导致在暴露于原子氧时形成无序相。原始外延LaCrO3相的恢复很容易通过真空退火实现。
2011-05-21 cond-mat.mtrl-sci
The (3$\times$3)-SiC-($\bar{1}\bar{1}\bar{1}$) Reconstruction: Atomic Structure of the Graphene Precursor Surface from a Large-Scale First-Principles Structure Search
碳化硅（SiC）是用于大规模、高质量外延石墨烯的生长和操作的优良衬底。在碳面（（$\bar{1}\bar{1}\bar{1}$）或$(000\bar{1}$）面，取决于多型体）上，石墨烯生长的开始与几种竞争表面相的形成交织在一起，其中（3 $\times$ 3）前体相被怀疑阻碍石墨烯的受控、近平衡生长的开始。尽管经过了二十多年的研究，这个阶段的精确原子结构仍然不清楚。基于包含范德华效应的密度泛函理论，从{ \it ab initio}随机结构搜索出发，提出了（3 $\times$ 3）-SiC-（$\bar{1}\bar{1}\bar{1}$）重构的新模型.该结构由一个简单的图案的五个硅吸附原子在桥接和顶部的位置上的底层，C-终止的衬底层，留下一个C原子每（3 $\times$ 3）单电池形式上不饱和。模拟的扫描隧道显微镜（STM）的图像与先前报道的实验STM图像非常一致。
2019-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Interface Studies of Molecular Beam Epitaxy (MBE) Grown ZnSe-GaAs Heterovalent Structures
为了实现高质量的ZnSe-GaAs（100）异质结结构，利用光致发光（PL）和透射电子显微镜（TEM）对ZnSe/GaAs和GaAs/ZnSe界面进行了全面的研究。研究了不同GaAs表面终端下ZnSe/GaAs界面的性质。ZnSe/Ga-终止的GaAs被发现具有优越的光学和微结构质量，具有由GaAs和ZnSe原子成分的混合物组成的化学界面。对于GaAs/ZnSe界面的研究，低温迁移增强外延（LT-CVD）生长技术被用来生长GaAs层的条件下兼容的ZnSe的生长。Ga和As初始化的LT-GaAs/ZnSe界面进行了研究。沿As初始化的GaAs/ZnSe界面观察到有缺陷的过渡层，这可能归因于形成Zn $_3$ As $_2$化合物。所观察到的光学以及结构特性的（GaAs/ZnSe和ZnSe/GaAs）界面和在这项研究中使用的生长条件之间的相关性进行了详细讨论。这项研究可以提供一个有价值的洞察ZnSe-GaAs HS的界面性质。
2020-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Depth-Resolved Subsurface Defects in Chemically Etched SrTiO3
深度分辨阴极射线发光光谱的原子级平坦的TiO 2-终止SrTiO 3单晶表面揭示了显着的差异，在原生点缺陷产生的常规蚀刻与缓冲HF（BHF）和替代程序使用盐酸-硝酸酸性溶液（HCLNO），产生三倍少的氧空位前和近一个数量级后，纯氧退火。BHF产生的缺陷密度在表面以下延伸数百nm，而较低的HCLNO处理的密度延伸小于50 nm。这种“Arkansas”HCLNO蚀刻和退火方法避免了HF处理，并为复杂氧化物异质结构生长提供了具有低原生缺陷密度的高质量SrTiO 3表面
2009-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Modification of electronic structure and morphology of Ni2MnGa(100) by Cr adlayers
本文研究了Cr吸附层在Ni_2MnGa（100）端表面的生长。我们发现形成的岛屿的外延Cr层高达4个原子层的高度，使用扫描隧道显微镜，而核心级的X-射线光电子能谱学（XPS）表明没有任何混合的adlayer和衬底。通过扫描隧道光谱测量的薄Cr层（2.7 ML）的态密度（DOS）与确定其为铁磁的密度泛函理论（DFT）表现出良好的一致性。相反，通过比较XPS价带与DFT计算的体Cr的DOS，表明也在Ni 2 MnGa（100）上外延生长的Cr的厚层是反铁磁的。
2021-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Structural and magnetic properties of Fe/ZnSe(001) interfaces
我们利用第一性原理电子结构计算研究了Fe/ZnSe（001）界面的结构和磁性。计算涉及全几何优化已经进行了广泛的厚度范围内的Fe层（0.5单层至10单层）的顶部的ZnSe（001）衬底。Zn和Se终止的界面已经被探索。总能量的计算表明，硒偏析在表面，这是与最近的实验。对于Zn和Se终端，界面Fe磁矩高于体bcc Fe磁矩。我们还研究了在重构的ZnSe表面上添加Fe原子的效果，以探索半导体表面的重构在确定金属-半导体界面的性质中的作用。Fe破坏了Se二聚体键，形成了一个富Se（2 × 1）重建表面。最后，我们研究了Zn和Se原子在bcc Fe（001）衬底上的反向生长，以研究磁隧道结第二界面的性质。计算结果与理论和实验结果吻合较好。
2002-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Combining advanced photoelectron spectroscopy approaches to analyse deeply buried GaP(As)/Si(100) interfaces: Interfacial chemical states and complete band energy diagrams
极性GaP（100）在非极性Si（100）衬底上的外延生长遭受反相畴边界处的不可避免的缺陷，这是由Si（100）表面上的单原子台阶引起的。用砷稳定Si（100）衬底表面是一个有前途的技术步骤，能够制备具有双原子台阶和降低APD密度的Si衬底。本文采用金属有机物气相外延方法在不同掺杂、错切和As表面终止的As终止Si（100）衬底上生长了4-50 nm厚的GaP外延薄膜。用X射线光电子能谱学（XPS）结合气体团簇离子束（GCIB）溅射和硬X射线光电子能谱学（HAXPES）研究了GaP（As）/Si（100）异质结构。我们在GaP晶格中发现了砷原子的残留（0.2- 0.3at.%）以及As原子在GaP（As）/Si（100）界面处的局域化（1at.%）。核心水平峰的反卷积揭示了界面核心水平的变化。在作为核心水平，0.5-0.8 eV之间的化学位移进行了测量和确定的角度分辨XPS测量。获得了0.6 eV的类似的价带偏移（VBO）值，而不管Si衬底的掺杂类型、Si衬底的误切或As终止的Si衬底表面的类型。推导了异质结的能带排列图。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Polar discontinuities and interfacial electronic properties of Bi$_2$O$_2$Se on SrTiO$_3$
本研究通过第一性原理计算，揭示了极性不连续性和界面接触构型对Bi$_2$O$_2$Se/SrTiO$_3$界面电子特性的调控规律，为该异质结的功能设计与应用提供了理论依据。
2023-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kinetic model of II-VI(001) semiconductor surfaces: Growth rates in atomic layer epitaxy
本文提出了一个II-VI（001）表面的锌-锡格子气模型，并利用动力学蒙特卡罗（KMC）模拟方法对其进行了研究。表面金属原子之间的各向异性有效相互作用允许描述，例如，CdTe（001）的升华，包括Cd端表面的重构及其对衬底温度T的依赖性。我们的模型还包括Te-二聚和潜在的存在下，多余的Te在水库的弱结合原子在表面。我们研究了原子层外延（ALE）的自我调节，并演示了如何在两个不同的制度的结果与表面动力学的水库占用的相互作用：在高T的生长速率被限制为0.5层，每个ALE周期，而在足够低的T每个周期添加一个完整的层的CdTe。两个政权之间的过渡发生在一个特征温度和外部参数的依赖关系进行了研究。在我们的模型与实验结果CdTe的ALE生长速率的温度依赖性进行比较，我们发现定性的协议。
2003-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Resolving the Intrinsic Bandgap and Edge Effect of BiI3 Film Epitaxially Grown on Graphene
具有层状结构、适当带隙和高载流子迁移率的二维材料在光电子和光伏器件中具有潜在的应用前景，引起了人们极大的兴趣。采用分子束外延（MBE）方法在石墨烯封端的6 H-SiC（0001）衬底上生长了原子厚度可控的BiI 3薄膜。利用扫描隧道显微镜（STM）研究了BiI 3薄膜的生长动力学过程和结晶特性。扫描隧道光谱（STS）揭示了2.8 eV的单层BiI 3的带隙与膜厚度的几层BiI 3，这大大超过了以前报道的宏观光学测量确定的值弱依赖。这种差异源于BiI 3的边缘效应，其使带隙下移至1.5 - 1.6 eV，如STS曲线所示，并由密度泛函理论（DFT）计算进一步证实。我们的工作提供了一种制备高质量单层BiI 3薄膜的方法，解决了BiI 3薄膜的本征带隙以及边缘效应对带隙减小的影响，不仅对基础研究，而且对纳米电子和光电应用都有重要意义。
2021-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Density-functional study of Cu atoms, monolayers, and coadsorbates on polar ZnO surfaces
采用周期密度泛函方法研究了ZnO极性氧和锌封端表面上单个铜原子、铜单层和铜薄膜的结构和电子性质。我们发现，铜原子的结合能敏感地依赖于如何实现极性表面的电荷中性。如果表面通过电子机制稳定，则键合非常强，这导致部分填充的表面带。一旦表面能带被填充（通过部分Cu覆盖，通过共吸附物，或通过形成缺陷），结合能显着降低。在这种情况下，得到的值非常相似的非极性表面和有限的ZnO簇上的铜。这些观察结果有关的生长模式的铜在极性ZnO表面及其在催化的重要性可能产生的影响进行了讨论。
2003-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Surface Reconstructions of Heusler Compounds in the Ni-Ti-Sn (001) System
随着Heusler化合物薄膜合成的进展，需要对表面有更全面的了解，以控制其性能，特别是探索功能异质结构。在这里，半导体Heusler NiTiSn（001），和Ni 1 + xTiSn（001）（x = 0.0 - 1.0）的表面重建探索作为一种方式，以优化生长条件在分子束外延。用密度泛函理论（DFT）计算了实验结果。对于NiTiSn（001），对于富Sn样品观察到c（2x2）表面重构，而对于富Ti样品观察到（1x1）未重构表面。约1：1：1化学计量的窄范围表现出（2x1）表面重构。电输运是用来与所观察到的反射高能电子衍射（RHEED）图案与载流子浓度和化学计量生长期间和之后。用扫描隧道显微镜和RHEED研究了表面重构，其结果与密度泛函计算结果吻合得很好。X-射线光电子能谱学用于确定表面终止和化学计量。提出了原子表面模型，这表明Sn二聚体在重构的Ni 1 + xTiSn（001）半Heusler表面（x <0.25）中形成，当x> 0.25时过渡到Ni终止表面。
2019-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and bonding properties of the Ni/$β$-SiC (001) interface: an ab-initio study
采用高精度的第一性原理全电子FLAPW方法研究了Ni单分子层在$β$ -SiC（001）表面的吸附.总能量计算的Si-和C-终止表面显示高Ni-SiC吸附能，相对于其他金属，确认强反应性和稳定性的过渡金属/SiC界面。这些高结合能，约7.3-7.4 eV，显示与强的$p$ - $d$杂化有关，这对于表面终止和不同的吸附位点是共同的，尽管存在大的失配，但可以稳定覆盖层生长。详细分析了成键机理、表面态杂化、电荷转移和表面核能级移动，揭示了成键的强共价性。适当的会计后的Madelung长期，核心水平的转变是遵循电荷转移的趋势。
2001-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Effects of thermal, elastic, and surface properties on the stability of SiC polytypes
SiC多型体已经研究了几十年，无论是实验还是原子模拟，但在决定其稳定性和生长的因素上尚未达成共识。建议的控制因素是温度依赖的差异，在体能量，双轴应变诱导通过点缺陷，和表面性能。本文采用密度泛函理论研究了3C、2 H、4 H和6 H多型体的热力学稳定性。多型体之间的体积能量的微小差异可能导致其能量排序的复杂变化，这取决于计算方法。因此，我们采用和比较各种DFT代码：VASP，CP 2K和FHI目标;交换相关泛函：LDA，PBE，PBESol，PW 91，HSE 06，SCAN和RTPSS;和九种不同的范德华（vdW）校正。在$T=0$ ~K，4 H-SiC比3C-SiC稍微更稳定，并且通过包括来自晶格振动的熵效应，稳定性进一步随温度增加。无论是最先进的vdW校正，也没有应变的晶格上的相对多型稳定性有显着的影响。我们进一步研究的（0001）多型表面，通常暴露在外延生长过程中的能量。对于Si终止的表面，我们发现3C-SiC是显着更稳定的比4 H-SiC。我们得出结论，表面能的差异可能是3C-成核的驱动力，而在体热力学稳定性的差异略有有利于4 H和6 H多型体。为了正确描述晶体生长过程中的多型体稳定性，因此至关重要的是要考虑到这两种影响。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Non-Classical Crystal Growth Recipe using nanocrystalline ceria a detailed review
在这篇综述中，室温（RT）沉淀的纳米c-ceria（nc-ceria）的再分散，随后通过20 kHz的探头超声在25%乙二醇/75% DI-水的混合介质中的尺寸减小进行了研究。超声处理产生三种纳米结构化产物：（1）水溶性上清液nc-二氧化铈（Ce_Sl@RT），（2）沉降的凝胶状nc-二氧化铈物质（Ce_SS@RT），和（3）环境干燥的nc-二氧化铈固体粉末（Ce_SP@RT）产物连同母体RT nc-二氧化铈（Ce@RT）沉淀物。表面/界面属性进行了系统的研究与适当的光谱探针的帮助下。通过遵循该合成方案，使nc-二氧化铈与导致不同的表面和界面终止的各种邻居（水、乙二醇、空气）共居。这些品种的专门的表面封端的nc-二氧化铈的物理和化学方面的探索连贯相对于Ce@RT沉淀。本文的第二个方面是致力于生物矿化的超声衍生Ce_Sl@RT的候选人的选择。Ce_Sl@RT的老化被物理跟踪以通过生物矿化过程模拟天然水介质晶体生长。原位透射电子显微镜（In-situ TEM）被广泛地用于从物理上揭示非经典晶体生长机制。独特的TEM电子束（电子束）被用来帮助材料操作和探测。
2019-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface termination effect of SrTiO3 substrate on ultrathin SrRuO3
本研究通过原子分辨扫描透射电子显微镜揭示了SrTiO3衬底台阶效应对超薄SrRuO3薄膜横向不均匀性的影响，发现II型台阶导致单层SrRuO3横向不连续，强调使用单一终止衬底的重要性。
2023-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unintentional F doping of the surface of SrTiO3(001) etched in HF acid -- structure and electronic properties
我们表明，HF酸蚀刻通常用于制备SrTiO 3（001）的异质外延生长的复合氧化物的结果在一个不可忽略的F掺杂水平内的终端表面层的TiO 2。使用X射线光电子能谱学和扫描角X射线光电子衍射的组合，我们确定，平均约13%的O阴离子在表面层被F取代，但F不占据O的网站在更深的层。尽管这种扰动的表面，费米能级保持unpinned，和表面态密度，它决定了带弯曲的量，是由F掺杂以外的因素。在STO表面的F的存在下，预计会导致在复杂的氧化物异质结涉及STO衬底，因为杂质散射的电子迁移率较低。通过用去离子水中的沸腾代替HF蚀刻步骤，可以显著减少无意的F掺杂，这与氧气管式炉退火结合，使表面平坦并且TiO 2终止。
2011-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Large area and structured epitaxial graphene produced by confinement controlled sublimation of silicon carbide
在佐治亚理工学院（GT）对石墨烯基电子产品进行开创性研究之后，在碳化硅（EG）上开发外延石墨烯作为一种新的电子材料方面取得了巨大进展。EG不仅展示了其大规模应用的潜力，它还成为基础二维电子气物理学的宝贵材料，表明只有EG才能定义未来的石墨烯科学。众所周知，石墨烯单层和多层在超高真空中的高温下在SiC晶体上生长。在这些温度下，硅从表面升华，富碳表面层转化为石墨烯。然而，由于在相对较低的温度下的高升华速率，在真空中生产的石墨烯的质量较差。GT团队开发了将SiC晶体封装在石墨外壳中的生长方法，从而隔离蒸发的硅并使生长过程更接近平衡。在这种约束控制升华（CCS）工艺中，在SiC晶体的两个极性面上生长非常高质量的石墨烯。自2003年以来，超过50篇出版物使用CCS生长的石墨烯，其中它被称为“炉生长”石墨烯。使用CCS方法在SiC的碳终止面上生长的石墨烯多层膜被示出由解耦的高迁移率石墨烯层组成。CCS方法现在应用于结构化碳化硅表面，以产生高迁移率的纳米图案化石墨烯结构，从而证明EG是下一代电子产品的可行竞争者。在这里，我们介绍了CCS方法，并展示了几个外延石墨烯的突出性能和应用。
2011-03-18 cond-mat.mtrl-sci
The Unreconstructed α-Al$_{2}$O$_{3}$(0001) Surface is Inhomogeneous and Rough
Institute of Applied Physics, TU Wien（维也纳工业大学应用物理研究所）
通过非接触原子力显微镜和密度泛函理论计算，发现未重构的α-Al$_{2}$O$_{3}$(0001)表面并非原子级平坦且均匀Al终止，而是本质亚稳态、粗糙且不均匀，挑战了常用原子模型的有效性。
2026-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High Mobility in LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures: Origin, Dimensionality and Perspectives
我们研究了在SrTiO_3（001）衬底上外延生长的LaAl_3薄膜的磁输运性质的维度和起源。在低沉积氧压（PO 2 < 10^-5 mbar）下观察到高迁移率导电，并具有三维特征。然而，在较高的PO 2的传导显着抑制和非金属行为出现。实验数据强烈支持这些属性的解释的基础上创建的氧空位在SrTiO 3基板的LaAlO 3层的生长过程中。当生长在SrTiO 3衬底在低PO 2，其他氧化物产生相同的高迁移率的LaAlO 3薄膜。这为全氧化物电子开辟了有趣的前景。
2007-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Towards Weyltronics: Realization of epitaxial NbP and TaP Weyl Semimetal thin films
外尔半金属（Weyl Semimetals，WSMs）是最近发现的一种拓扑态物质，其电子结构受线性带色散和简并（Weyl）点的控制，导致了丰富的物理现象，这些物理现象在薄膜器件中尚待开发。虽然WSM在几年前建立在铌酸盐化合物家族中，但薄膜的生长仍然是一个挑战。在这里，我们报告的NbP和TaP的外延薄膜的生长通过分子束外延。单晶薄膜生长在MgO（001）衬底上使用薄的Nb（Ta）缓冲层，并被发现是拉伸应变（1%）和轻微的P-丰富的化学计量相对于散装晶体。所得电子结构表现出P-终止表面和线性色散带的拓扑表面状态特征，与计算的能带结构一致，费米能级相对于Weyl点的位移为-0.2 eV。因此，电子输运由空穴和电子主导，室温下载流子迁移率接近10^3 cm 2/Vs。外延薄膜的生长开辟了应变和受控掺杂的使用，以按需访问和调整Weyl Semimetals的电子结构，为合理设计和制造受拓扑结构支配的电子器件铺平了道路。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Reduction Electrocatalysis with Epitaxially Grown Spinel MnFe$_{2}$O$_{4}$ and Fe$_{3}$O$_{4}$
纳米晶MnFe $_{2}$ O $_{4}$已显示出作为碱性溶液中的氧还原反应（ORR）的催化剂的前景，但该材料作为高度有序的薄膜催化剂的研究很少。为了研究表面终止和Mn和Fe位置占据的作用，使用分子束外延在（001）和（111）取向的Nb：SrTiO $_{3}$钙钛矿衬底上生长外延MnFe $_{2}$ O $_{4}$和Fe $_{3}$ O $_{4}$尖晶石氧化物膜，并研究其作为氧还原反应（ORR）的电催化剂。HRXRD和XPS显示了纯相材料的合成，而STEM和RHEED分析表明在（001）和（111）取向的基底上（111）表面终止的金字塔的岛状生长，与文献一致，并且归因于尖晶石膜和钙钛矿基底之间的晶格失配。在N $_{2}$气氛下的循环伏安图基于MnFe $_{2}$ O $_{4}$和Fe $_{3}$ O $_{4}$的比较揭示了Mn和Fe表面终止的不同氧化还原特征。在O $_{2}$气氛下，在Mn和Fe氧化还原特征下观察到氧的电催化还原;然而，仅在与Fe还原一致的电位下实现扩散限制电流。该结果与文献中报道的纳米晶MnFe $_{2}$ O $_{4}$的结果形成对比，其中扩散限制电流是用Mn基催化剂实现的。这种差异归因于Mn表面终止的低密度，如通过来自在N $_{2}$下收集的CV的电流的积分所确定的，除了由于反转程度而导致的通过MnFe $_{2}$ O $_…
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Atomic resolution interface structure and vertical current injection in highly uniform $MoS_{2}$ heterojunctions with bulk GaN
本文通过硫化预沉积MoOₓ薄膜在体GaN衬底上生长超薄单层MoS₂，利用像差校正电镜揭示了近乎理想的范德华界面，并证实该2D/3D异质结具有整流特性的垂直电流注入行为。
2023-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of a Single-Crystal Hybridized Boron Nitride and Graphene layer on a Wide-Band Gap Semiconductor
二维（2D）材料的垂直和横向异质结构为2D材料的物理和应用的开创性研究铺平了道路。通过化学气相沉积（CVD）在单晶金属或金属箔上制备了混杂的六方氮化硼（h-BN）和石墨烯横向结构（异质2D结构）。然而，一旦在金属上制造，h-BN/石墨烯横向结构就需要用于器件应用的附加转移过程，如对于在金属箔上生长的CVD石墨烯所报道的。在这里，我们证明了单晶h-BN/石墨烯横向结构可以在宽禁带半导体SiC（0001）上外延生长。首先，在850 oC下，使用环硼氮烷分子在Si封端的SiC衬底上生长了具有与块状SiC相同取向的单晶h-BN层。其次，当在真空中加热到1150 ℃以上时，h-BN层被部分去除，随后被石墨烯域取代。有趣的是，这些石墨烯域具有与h-BN层相同的取向，从而在整个样品区域上产生单晶h-BN/石墨烯横向结构。对于高于1600 ℃的温度，单晶h-BN层完全被单晶石墨烯层取代。利用低能电子衍射、角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜分别研究了h-BN/石墨烯横向结构的晶体结构、电子能带结构和原子结构。在宽禁带半导体衬底上制造的h-BN/石墨烯横向结构可以直接应用于器件，而无需进一步的转移过程，如对于SiC衬底上的外延石墨烯所报道的。
2015-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on the binding and diffusion energies of Au adatoms and CeO2 admolcules on Au, CeO2, MgO and SrTiO3 surfaces
Purdue University（普渡大学）
该研究利用DFT计算探讨了应变对不同表面吸附物结合能和扩散能的影响，揭示了应变诱导的各向异性及对表面扩散行为的调控作用。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Interaction and Kondo Scattering at the PrAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interface: Effects of Oxygen Content
本文报道了生长过程中氧分压（$P_{O_{2}}$）对在$\rm TiO_{2}$封端的SrTiO $_3$衬底上生长的PrAlO $_3$薄膜的电磁性质的影响。电阻率测量显示，随着$P_{O_{2}}$的增加，薄层电阻增加。在低温下薄层电阻的温度依赖性与$P_{O_{2}} \ge 10^{-5}$的近藤理论一致。霍尔效应数据表现出复杂的温度依赖性，表明补偿载流子密度。我们观察到的行为与两种不同类型的运营商在界面生长在$P_{O_{2}} \ge 10^{-4}$硅。对于这些接口，我们测量到一个温和的正磁阻（MR）由于一个强大的自旋轨道（SO）在低磁场的相互作用，演变成一个更大的负MR在高场。正的高MR值与其中一部分载流子来自氧空位的样品相关联。MR数据的分析允许提取SO相互作用临界场（例如，对于$P_{O_{2}}=10^{-5}$，$ H_{SO}=$ 1.25 T）。弱的反本地化效应，由于一个强大的SO相互作用变得更小的$P_{O_{2}}$生长的样品，其中MR值是由近藤效应，特别是在高磁场占主导地位。
2016-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering interfacial quantum states and electronic landscapes by molecular nanoarchitectures
曲面是所有已知立体的边界。它们为功能性纳米结构提供多功能支持，并介导重要的物理化学过程。与2D材料密切相关，界面和原子薄膜通常具有相对于本体不同的电子状态，这是许多相关性质的关键，例如催化活性，界面电荷转移或晶体生长机制。特别感兴趣的是减少表面电子的维数和原子精度的传播，通过横向散射和限制诱导新的量子特性。原子操纵和超分子原理都提供了定制设计的分子超晶格，其定制表面电子景观并影响纳米级的基本化学和物理性质。在此，我们回顾了限制表面态电子集中在他们的相互作用与分子为基础的支架创建的分子操纵和自组装协议在真空条件下。从贵金属（111）-终止表面平面处存在的准自由2D电子气开始，我们说明了与简单原子相比增强的基于分子的结构复杂性和多功能性。我们调查低维约束结构的形式，人工晶格，分子纳米光栅或量子点阵列，这是建立在适当的选择其建筑成分。每当实现的（金属）有机网络表现出长程序，改性的表面能带结构的特征出现，揭示有趣的物理性质，如离散化，量子耦合或能量和有效质量重整化。这种集体电子状态可以通过将客体物质定位在开放纳米结构的空隙处来进行额外的修改[...]。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
