采用扫描隧道显微镜（STM）和能谱（STS）结合密度泛函理论（DFT）计算，研究了分子束外延生长的相变材料Ge $_{2}$ Sb $_{2}$ Te $_{5}$亚稳相的表面和亚表面性质。（111）表面被完整的Te层覆盖，然而这允许检测由Ge和Sb原子构成的更无序的次表面层。中心，我们发现，亚稳态Ge $_{2}$ Sb $_{2}$ Te $_{5}$的次表层是显着更有序比预期的。首先，我们表明，空位几乎不存在的次表层内。其次，由价带起始的空间变化跟踪的电势波动明显小于对于原子和空位在次表面层中的随机分布的预期。涨落的强度与带电受主的电势分布相一致，而不受其它类型缺陷的影响。第三，DFT计算预测的部分四面体Ge键合内的无序次表面层，表现出清晰的指纹在局部态密度的峰值接近导带开始。在STS数据中不存在该峰，这意味着不存在四面体Ge，这可能是由于缺少较短四面体Ge键周围的结构弛豫所需的空位。最后，孤立的缺陷配置与低密度的$~10^{-4}$ /nm $^2$的STM和DFT数据的比较，证实了显着改善的顺序驱动的空位层的建立在外延膜。
英文摘要：
Scanning tunneling microscopy (STM) and spectroscopy (STS) in combination with density functional theory (DFT) calculations are employed to study the surface and subsurface properties of the metastable phase of the phase change material Ge$_{2}$Sb$_{2}$Te$_{5}$ as grown by molecular beam epitaxy. The (111) surface is covered by an intact Te layer, which nevertheless allows to detect the more disordered subsurface layer made of Ge and Sb atoms. Centrally, we find that the subsurface layer is significantly more ordered than expected for metastable Ge$_{2}$Sb$_{2}$Te$_{5}$. Firstly, we show that vacancies are nearly absent within the subsurface layer. Secondly, the potential fluctuation, tracked by the spatial variation of the valence band onset, is significantly less than expected for a random distribution of atoms and vacancies in the subsurface layer. The strength of the fluctuation is compatible with the potential distribution of charged acceptors without being influenced by other types of defects. Thirdly, DFT calculations predict a partially tetrahedral Ge bonding within a disordered subsurface layer, exhibiting a clear fingerprint in the local density of states as a peak close to the conduction band onset. This peak is absent in the STS data implying the absence of tetrahedral Ge, which is likely due to the missing vacancies required for structural relaxation around the shorter tetrahedral Ge bonds. Finally, isolated defect configurations with a low density of $~10^{-4}$/nm$^2$ are identified by comparison of STM and DFT data, which corroborates the significantly improved order in the epitaxial films driven by the build-up of vacancy layers.
Importance of Paramagnetic Background Subtraction for Determining the Magnetic Moment in Epitaxially Grown Monolayer and Few-Layer van der Waals Magnets
Crystal orientation relation and macroscopic surface roughness in hetero-epitaxially grown graphene on Cu/mica
石墨烯电子产品对衬底上的清洁、平坦和取向识别的石墨烯有很高的需求。在这项研究中，异质外延石墨烯生长Cu（111）/云母（001）的化学气相沉积进行了研究，以检查的适用性，顶栅绝缘体的石墨烯的研究，以及石墨烯沟道的研究，通过转移到SiO2/Si衬底。在调整石墨烯生长条件后，石墨烯/Cu/云母衬底的表面粗糙度和平均光滑面积分别为~0.34 nm和~100 um 2。石墨烯/Cu/云母衬底中石墨烯的取向可以通过Cu的六方空隙形态来识别。此外，我们证明了相对较高的迁移率~4500 cm ~ 2 V-1 s-1的石墨烯转移到SiO2/Si衬底上。这些结果表明，本发明的石墨烯/Cu/云母衬底可用于石墨烯上的顶栅绝缘体研究。
Revealing the (111) surface electronic structure of epitaxially grown Na$_2$KSb photocathode
Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院列扎诺夫半导体物理研究所）；Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院博列斯科夫催化研究所）；Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院强度物理学与材料科学研究所）；Ioffe Institute（约费物理技术研究所）；JSC "EKRAN FEP"
Magnetotransport in Bi$_2$Se$_3$ thin films epitaxially grown on Ge(111)
像Bi $_2$ Se $_3$的拓扑绝缘体（TI）是一类具有拓扑保护的表面态的材料，其中自旋-动量锁定可以实现自旋极化和缺陷容限传输。在本工作中，我们实现了在微电子关键材料锗上外延生长Bi $_2$ Se $_3$薄膜。锗还表现出关于电子自旋的有趣性质，例如在室温下几微米的自旋扩散长度。通过在锗上生长Bi $_2$ Se $_3$，我们旨在将Ge的长自旋扩散长度与Bi $_2$ Se $_3$表面的自旋-动量锁定结合起来。我们首先进行了彻底的结构分析的Bi $_2$ Se $_3$薄膜，使用电子和X射线衍射以及原子力显微镜。然后，在低温下的磁输运测量表明，由于二维运输的拓扑保护的表面状态的Bi $_2$ Se $_3$的签名弱反本地化。有趣的是，磁输运测量还指出，导电沟道可以通过偏置电压或施加的磁场在Bi $_2$ Se $_3$膜和下面的Ge层之间调谐。这一结果表明，Bi $_2$ Se $_3$ /Ge结是一个很有前途的候选人，用于调谐在TI和半导体之间的界面处的自旋相关现象。
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 $_…
Epitaxial germanidation of full-Heusler Co2FeGe alloy thin films formed by rapid thermal annealing
采用快速热退火诱导锗化方法，在绝缘体上硅（SOI）衬底上外延生长Fe/Co/赝Ge（001）-on-insulator（GOI）多层膜，制备了全Heusler Co2 FeGe（CFG）合金薄膜。X射线衍射（XRD）分析结果表明，薄膜沿[001]方向外延生长，且具有面内外延结构，薄膜的面内外延关系为[100]|| GOI[100]，虽然电影稍微包含纹理成分。强的（111）和（200）超晶格衍射强度表明，CFG薄膜具有高度有序的L21结构。薄膜的横截面高分辨率透射电子显微镜图像表明薄膜具有主要的外延和轻微的织构组分，这与XRD测量结果一致。外延元件直接生长在SOI衬底的BOX层上，而不形成任何界面层。
Widely Tunable Optical and Thermal Properties of Dirac Semimetal Cd$_3$As$_2$
在本文中，我们报告了一个详细的分析的温度依赖的光学性质的外延生长的砷化镉（Cd $_3$ As $_2$），一个新发现的三维狄拉克半金属。动态费米能级调谐-从线性狄拉克锥中的保利阻塞激发-和变化的德鲁德响应，产生大的变化中，远红外光学特性。我们证明了热光位移大于传统的III-V族半导体，我们归因于所获得的大的热膨胀系数所揭示的第一性原理计算。对Cd $_3$ As $_2$薄膜的电子散射率、等离子体频率边缘、费米能级位移、光学电导率和电子有效质量进行了定量分析和讨论。我们的从头算密度泛函研究和实验分析的外延生长的镉$_3$作为$_2$承诺纳米光子和纳米电子器件的应用，如可重构的超材料和超表面，纳米热发射器，和片上定向天线。
Large-scale defects hidden inside a topological insulator grown onto a 2D substrate
拓扑绝缘体（TI）材料是集成到下一代存储器和逻辑器件中的令人兴奋的候选材料，因为它们具有高效、低能耗的磁化切换的潜力。具体地，铋硫族化物家族提供有效的自旋-电荷转换，因为其大的自旋-轨道耦合和表面态的自旋-动量锁定。然而，实现TI的承诺的一个主要障碍是薄膜材料的质量，这落后于外延生长的半导体。与后一种系统相反，Bi硫族化物通过范德华外延形成，这使得它们能够成功地生长在具有不同程度晶格失配的衬底上。这种灵活性使得能够将TI集成到具有新兴材料（包括二维材料）的异质结构中。然而，了解和控制TI膜内的局部特征和缺陷对于实现突破性器件性能至关重要。在这里，我们报告的观测和建模的大规模的结构缺陷（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$薄膜生长到六方氮化硼，突出了意想不到的破坏旋转的薄膜和沿晶界共存的第二相。使用第一性原理计算，我们表明，这些缺陷可能会对依赖于这些TI薄膜的器件产生相应的影响，因此它们不能被忽略。
