Very High Interfacial Thermal Conductance in Fully hBN-Encapsulated MoS2 van der Waals Heterostructure
我们报告的实验和计算研究的热输运性质的六方氮化硼（hBN）封装二硫化钼（MoS 2）结构，使用精细的光热拉曼技术，并揭示非常高的界面之间的hBN和MoS 2的热导。通过研究hBN和MoS 2在悬浮和衬底支撑薄膜中在不同激光功率和温度下的拉曼位移，标定了hBN和MoS 2的横向（面内）热导率和hBN/MoS 2/hBN异质结构中以及异质结构与衬底之间的垂直界面热导率。关键的是，我们已经发现，hBN和封装的MoS 2之间的界面热导率在支撑和悬浮膜中分别为74 MW/m2 K和72 MW/m2 K，这显著高于MoS 2和其他衬底之间的界面热导率。并行进行的分子动力学（MD）计算显示出一致的结果。这项工作提供了hBN/MoS 2/hBN异质结构中显着有效散热的明确证据，并揭示了构建具有有效热管理的新型hBN封装纳米电子器件。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical screening effects of substrate phonons on two-dimensional excitons
原子级薄的材料对它们的电介质环境极其敏感。对于过渡金属二硫属化物，经常使用在衬底上的样品放置或在六方氮化硼（hBN）中的封装。在本文中，我们表明，介电响应由于相邻材料的光学声子的影响激子在二维晶体。我们提供了一个二维载流子与光学基片声子耦合的解析模型，它引起了类似于本征二维声子的极化子效应。我们将该模型应用于hBN封装的WSe2，发现由于动态屏蔽效应激子结合能显着降低。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall
Microscopic mechanism of van der Waals heteroepitaxy in the formation of MoS2/hBN vertical heterostructures
最近的工作已经揭示，在晶体衬底（诸如六方氮化硼（hBN））上的2D材料的范德华（vdW）外延生长导致自对准晶粒的形成，这导致晶粒之间的无缺陷缝合。然而，弱的vdW相互作用如何导致晶粒取向的强烈限制仍然没有被理解。在这项工作中，我们重点研究了在hBN上外延生长vdW时MoS 2晶粒自对准的机制。通过基于密度泛函理论和Lennard-Jones势的计算，我们发现MoS 2和hBN之间的相互作用能强烈地依赖于MoS 2的尺寸和取向。我们还发现，当MoS_2的尺寸约为0.05时，40 nm时，旋转能垒可超过~ 1 eV，这应抑制旋转以限制MoS 2的取向，即使在生长温度下。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determination of substrate pinning in epitaxial and supported graphene layers via Raman scattering
利用拉曼光谱研究了SiC和Ni表面外延石墨烯以及SiO2负载石墨烯中拉曼G线的温度诱导位移。发现6 H-SiC（0001）上外延石墨烯的热位移速率约为独立石墨烯的三倍。这个结果被定量地解释为由基板的钉扎的结果。相比之下，在多晶Ni膜上生长的石墨烯显示为未钉扎的，即，尽管与金属基底有相对较强的相互作用强相互作用，但仍表现为独立式的弹性。此外，它表明，剥离的石墨烯层转移到支撑衬底上可以导致钉扎或未钉扎层，这取决于转移协议。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall
Anomalous optical response of graphene on hexagonal boron nitride substrates
石墨烯/hBN异质结构可以被认为是下一代光电子学的基本构建块之一，主要是由于创纪录的高电子迁移率。然而，目前，尽管石墨烯/hBN异质结构的兴趣越来越大，但石墨烯的固有光学性质的研究仅限于标准衬底（SiO2/Si，玻璃，石英）。这可以归因于一个具有挑战性的任务，确定hBN的强各向异性介电张量的总光学响应。在这项研究中，我们克服了这个问题，通过成像光谱椭圆偏振利用同时分析hBN的光学响应与石墨烯单层。我们的技术使我们能够从石墨烯/hBN异质结构中检索石墨烯在250-950 nm的宽光谱范围内的光学常数。我们的结果表明，石墨烯在hBN上的吸收可能超过石墨烯在SiO2/Si上的吸收约60%。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of epitaxial graphene nanoribbons on SiC: effect of substrate
采用非平衡分子动力学方法研究了SiC衬底对外延石墨烯纳米带热导率的影响。结果表明，在热输运过程中，基底与单层GNRs之间存在强相互作用，大大降低了热导率。双层GNR的第二GNR层中，悬浮GNR的热导率特性被很好地保留，其与底层结构具有弱的范德华相互作用。发现面外声子模对由底层结构引起的第二GNR层的热导率变化起关键作用。
2012-02-04 cond-mat.mes-hall
A graphene Zener-Klein transistor cooled by a hyperbolic substrate
冷却机制的工程化是纳米电子学中的瓶颈。尽管扩散石墨烯中的热交换主要由缺陷辅助的声学声子散射驱动，但六方氮化硼（hBN）上的高迁移率石墨烯的情况完全不同，其中来自衬底的远程声子的贡献显著。在具有局部栅极的hBN晶体管上的双层石墨烯在其中通过在高偏压下补偿载流子密度和Zener-Klein隧穿（ZKT）的降低来实现几乎完美的电流饱和的状态下被驱动。使用噪声测温，我们表明，这种齐纳-克莱因隧道触发一个新的冷却途径，由于双曲声子极化激元（HPP）的发射hBN的超普朗克制度以外的平衡电子-空穴对。ZKT传输和HPP冷却的组合促进了BN晶体管上的石墨烯作为功率器件和RF电子器件的有价值的纳米技术。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Enhancing the response of NH3 graphene-sensors by using devices with different graphene-substrate distances
石墨烯（G）是一种具有特殊传感特性的二维材料。通常，石墨烯气体传感器以场效应晶体管配置在几个衬底上生产。衬底对传感器特性的作用尚未完全确定。为了进一步了解氨分子（NH3）和石墨烯器件之间的相互作用，我们报告了NH3石墨烯传感器的实验和理论研究，石墨烯支撑在三个衬底上：SiO2，滑石和六方氮化硼（hBN）。我们的研究结果表明，从NH3到石墨烯的电荷转移不仅取决于外部参数，如温度和气体浓度，但也对石墨烯片和衬底之间的平均距离。我们发现，石墨烯和hBN晶体之间的平均距离是最小的三个基板中，和石墨烯-氨气传感器的基础上的G/hBN异质结构表现出最快的恢复时间为NH3暴露，并轻微受潮湿或干燥的空气环境。此外，石墨烯-氨传感器对不同基底的依赖性表明，石墨烯传感器对NH3分子表现出两种不同的吸附过程：一种在石墨烯表面的顶部，另一种在其靠近基底的底部。因此，我们的研究结果表明，衬底工程对石墨烯基气体传感器的开发至关重要，并为更快的传感器指明了其他途径。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall
Epitaxial Graphene Nanoribbons on Bunched Steps of a 6H-SiC(0001) Substrate: Aromatic Ring Pattern and Van Hove Singularities
我们报告了在6 H-SiC（0001）衬底的成束台阶阵列上生长的石墨烯纳米带的扫描隧道显微镜和光谱研究。我们的石墨烯纳米带在台阶上的扫描隧道显微镜图像具有（sqrt（3）x sqrt（3））R30°芳香环图案，其定义了我们的扶手椅纳米带。这与基于密度泛函理论的模拟是一致的。作为一维电子结构的另一个特征，在相应的扫描隧道光谱中，我们发现了发达的，尖锐的范霍夫奇点。
2012-12-18 cond-mat.mes-hall
Indirect bandgap of hBN-encapsulated monolayer MoS2
我们目前的测量温度依赖性的光致发光强度从单层二硫化钼封装六方氮化硼（hBN）薄片。所获得的温度依赖性显示出相反的趋势，以前观察到的单层MoS2的SiO2衬底上。从头算能带结构计算表明，单层二硫化钼封装的hBN薄片不再有直接的间隙半导体，但间接的间隙半导体。这是由于MoS2和hBN之间的轨道杂交导致MoS2的γ谷向上移动。这项工作显示了一个重要的含义，hBN封装的结构，用于解决二维晶体的固有特性可以改变封装材料的基本性能。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Armchair carbon nanotube on Pt and hBN/Pt: from strong metallic contact to coherent spin transport regime
本文通过第一性原理研究 Pt(111) 上扶手椅型 (4,4) 碳纳米管的自旋轨道邻近效应，发现插入 hBN 可恢复 Dirac 锥并实现几乎完美的横向自旋极化，为相干自旋输运提供了条件。
2024-09-02 cond-mat.mes-hall
Substrate dopant induced electronic inhomogeneity in epitaxial bilayer graphene
二维（2D）材料由于其优异的可调谐性而成为探索新性质和功能的新领域。2D材料前所未有的可调性也伴随着许多同样巨大的挑战，因为它们容易出现缺陷和紊乱。缺陷和无序的存在会导致电子态的不均匀性，通常难以直接探测材料的固有性质。因此，许多努力致力于改善电子均匀性，例如，通过降低材料中和界面处的缺陷和无序的密度。然而，很少有人注意到嵌入在底层基板的障碍。本文利用低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）研究了衬底中的单个掺杂剂如何与二维材料相互作用并产生电子-空穴水坑。具体而言，我们以氮掺杂碳化硅（SiC）衬底上生长的外延双层石墨烯作为模型系统，它在许多应用和基础研究中发挥了重要作用。利用扫描隧道显微镜（STM）首次在外延石墨烯上对SiC衬底中的氮掺杂进行了成像。来自衬底的带电氮掺杂剂通过库仑相互作用在石墨烯中诱导直径约为2nm的缺电子水坑。相对于狄拉克点的费米能级被振幅为~40 meV的水坑调制，导致外延石墨烯的电子不均匀性。我们对这种原型材料的研究结果有望促进石墨烯和其他2D材料的质量改进。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall
First-principles study of luminescence in hexagonal boron nitride single layer: exciton-phonon coupling and the role of substrate
面元氮化硼（hBN）是一种宽带隙材料，具有强激子光发射和激子-声子耦合。最近合成的单层形式（m-hBN）上进行的发光实验呈现彼此不同的发射光谱，其中一些表明声子辅助和直接发射通道之间的共存。受这些结果的启发，我们使用一种新的\textit{ab initio}方法研究了（m-hBN）的光学响应，该方法考虑了原子振动对发光光谱的影响。我们构造了动态激子-声子自能，然后用它来微扰校正光学响应函数，并以体相hBN为基准测试这种方法。在我们的方法中，我们能够估计由声子辅助跃迁引起的直接峰的重正化，这使我们能够准确地描述两个过程都存在的光谱。我们发现m-hBN的发射信号强烈依赖于其与基底的相互作用，这将其性质从直接材料改变为间接材料，并改变了电子感受到的屏蔽。我们将m-hBN发射信号归因于明亮的直接激子，并考虑声子副本出现的可能性。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Mediated Persistent Photodoping in WSe2/hBN Field-Effect Transistors Enabled by Defect States in SiO2
Chungnam National University（忠南国立大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Tohoku University（东北大学）
研究多层 WSe2 场效应晶体管中紫外光致光掺杂，通过波长测量及去除 SiO2 层等方法，发现 Sio2 缺陷态是光掺杂关键，其作为电荷库利于电荷转移与载流子捕获。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous photoluminescence emission of monolayer MoS2-QD heterostructure on hBN
单层过渡金属二硫属化物（2D）和零维量子点（QD）在其各自的极限下具有独特的光学性质，例如激子的高结合能。这两个系统的组合是特别感兴趣的理解能量转移，电荷转移，激子的动力学等各个方面。在这篇手稿中，我们报告了一个这样的异质结构MoS 2-CdSe量子点的异常光致发光（PL）发射。我们观察到多个激子发射峰的异质结构上的hBN衬底上的SiO2上不存在。我们的观察提出了这样一个问题，即是否由于MoS_2和hBN之间的晶格失配引起的局域势在决定这些峰的发射中起任何作用，或者MoS_2和hBN的应变场是多重发射出现的原因。此外，由于hBN和MoS 2的存在而改变的QD的量子势也可能导致这种多重发射。
2021-07-26 cond-mat.mes-hall
Growth of High-Mobility Bi2Te2Se Nanoplatelets on hBN Sheets by van der Waals Epitaxy
拓扑绝缘体的表面状态的电检测受到体传导的干扰的强烈阻碍，体传导的干扰通常是由于与晶格缺陷的形成相关联的显著掺杂而产生的。作为示例的拓扑绝缘体Bi 2 Te 2Se，我们表明，通过范德华外延生长薄hBN衬底上的这种纳米片的结构质量可以得到大幅改善。hBN上的纳米片的表面态载流子迁移率与常规Si/SiOx衬底上的片相比增加了约3倍，这使得能够观察到良好发展的Shubnikov-de Haas振荡。此外，我们证明的可能性，以有效地调整费米能级的位置在薄膜中的帮助下的背栅。
2013-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors on Wafer-Scale Epitaxial Graphene on SiC substrates
我们报告了在大面积外延石墨烯上实现的~10 nm宽的顶栅石墨烯纳米晶体管场效应晶体管（GNRFFET），其具有~0.14 eV的带隙开口。与先前观察到的GNRs的无序输运和严重的边缘粗糙度效应相反，这里给出的实验结果清楚地表明，在精心制作的GNRFEFET中的输运机制在室温下是常规的带输运，在低温下是带间隧穿。整个空间的温度，尺寸和几何形状依赖的传输特性和静电的GNRFESTs的解释由传统的电子发射和隧穿电流模型。我们结合实验和建模工作证明，精心制作的窄GNRs的行为作为传统的半导体，仍然是电子开关器件的潜在候选人。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall
Controlling doping in graphene through a SiC substrate: A first-principles study
通过掺杂控制载流子的类型和密度是发展石墨烯电子学的关键步骤。然而，石墨烯的直接掺杂是相当大的挑战。基于第一性原理计算，提出了一种通过衬底来克服石墨烯掺杂困难的概念，发现在碳化硅衬底上外延生长的石墨烯中，掺杂可以得到强烈的增强。与自支撑石墨烯相比，掺杂剂的形成能可以降低多达8eV。外延石墨烯层的载流子的类型和密度可以通过合适的掺杂剂和表面钝化来有效地控制。更重要的是，与石墨烯的直接掺杂相比，由于掺杂剂与导电沟道之间的空间分离，外延石墨烯层中的载流子被掺杂剂弱散射。最后，我们表明，类似的想法也可以用来控制磁性，例如，诱导半金属状态的外延石墨烯没有磁性杂质掺杂。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
Charge distribution across dislocation networks induced by a strained top layer in hexagonal boron nitride substrates
University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Graphene Institute, University of Manchester（曼彻斯特大学国家石墨烯研究所）
研究揭示了在六方氮化硼基底顶部层施加应变时，位错网络引发压电电荷热点的形成机制，为二维材料的封装与调控提供了新视角。
2026-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate induced nanoscale resistance variation in epitaxial graphene
石墨烯是第一种真正的二维材料，在不断增长的二维材料中仍然显示出最显着的输运性质。虽然许多研究已经调查了基本的散射过程中，令人惊讶的大变化，在实验确定的电阻与局部缺陷仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们定量研究的局部输运性质的聚合物辅助升华生长（PASG）制备的石墨烯使用扫描隧道电位法。PASG石墨烯的特征在于空间均匀的电流密度，这允许以高精度分析局部电化学电势的变化。我们利用这种可能性，通过检查局部薄层电阻，发现在低温下高达270%的显着变化。我们确定了薄层电阻与6 H-SiC衬底的堆叠顺序以及石墨烯片与衬底之间的距离的相关性。我们的研究结果实验量化了石墨烯-衬底相互作用对石墨烯局部输运性质的强烈影响。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall
Valley relaxation of resident electrons and holes in a monolayer semiconductor: Dependence on carrier density and the role of substrate-induced disorder
利用时间分辨的光学克尔旋转，我们测量了剥离的WSe $_2$单分子膜中的电子和空穴的低温谷动力学作为载流子密度的系统函数。为了调和迄今为止报道的单层半导体中载流子谷动力学的许多不同的时间尺度，我们直接比较了具有不同介电环境的两个静电门控WSe $_2$单层中的掺杂依赖的谷弛豫。在完全封装的结构（hBN/WSe $_2$ /hBN，其中hBN是六方氮化硼）中，发现谷弛豫是单指数的。在低载流子密度下，谷弛豫时间$τ_v$相当长（$\sim$ 10~ $μ$ s），但在高电子或空穴密度下迅速减小到小于100~ns（$\gtrsim$ ~cm $^{-2}$）.相反，在直接置于二氧化硅上的部分包封的WSe $_2$单层（hBN/WSe $_2$ /SiO $_2$）中，载流子谷弛豫在低载流子密度下是多指数的。这种差异归因于来自SiO $_2$衬底的环境无序。出乎意料的是，非常小的面外磁场可以增加$τ_v$，特别是在hBN/WSe $_2$ /SiO $_2$结构中，这表明由无序诱导的局域态可以在去极化自旋和介导单层过渡金属-二硫族化物半导体中的驻留载流子的谷弛豫中起重要作用。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transfer-free electrical insulation of epitaxial graphene from its metal substrate
高质量、大面积的外延石墨烯可以在金属表面上生长，但其传输特性不能被利用，因为导电性由衬底主导。在这里，我们通过逐步插入硅和氧，并最终在石墨烯和金属之间形成SiO $_2$层，在Ru（0001）上绝缘外延石墨烯。我们遵循的反应步骤，通过X射线光电子能谱，并使用纳米尺度的多点探针技术证明电绝缘。
2012-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Directed light emission from monolayers on 2D materials via optical interferences
本文通过角分辨光谱和转移矩阵模拟，证明hBN衬底厚度决定其上方分子单层的光反射与发射方向，揭示了光学干涉机制，为通过衬底调控二维材料定向发光提供了依据。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-crystal hexagonal boron nitride monolayer epitaxially grown on Cu (111) thin film across a wafer
我们展示了在高对称指数表面平面Cu（111）上生长的晶片级六方氮化硼（hBN）单晶，其是绝缘原子薄单层。通过密度泛函理论计算证实，Cu（111）与B6N7团簇对接的A阶边和B阶边的结合能差约为0.23 eV，保证了单向外延生长.
2021-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The emergence of quantum capacitance in epitaxial graphene
我们发现，外延石墨烯，它具有内在的n型掺杂，和未掺杂的衬底之间产生的电荷的内在的重新分布。特别地，我们详细研究了在C-封端的$4H$（$SiC$（$000{\bar{1}}$））上热加工的外延石墨烯层。我们已经研究了使用拉曼光谱在石墨烯衬底系统中的电荷分布。研究了衬底等离子体激元对$SiC$衬底纵向光学声子的影响。相关的电荷再分布揭示了石墨烯和衬底之间电容的形成。因此，我们第一次给出了直接的证据，即在外延单层石墨烯中的过量负电荷可以通过没有初始掺杂的$SiC$衬底进行自补偿。这引起了先前看不见的电荷载流子密度在衬底-石墨烯界面处的重新分布。在那里，量子电容器出现了，而没有诉诸于任何有意的外部掺杂，这是外延石墨烯的基本要求。虽然我们已经确定了电容器内部存在的电场，并揭示了在$4H$ - $SiC$面封端的碳上的外延石墨烯的小间隙（$\approx 4.3meV$）的存在，但与在面封端的$Si$上的石墨烯所获得的小间隙相比，它仍然很小。在$SiC$衬底上的石墨烯中发现的基本电子性质对于开发下一代量子技术和电子/等离子体器件可能是重要的。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and transport properties of epitaxial Bi (111) films on GaAs (111) substrates
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
本研究在GaAs (111)衬底上无缓冲层外延生长Bi (111)薄膜，优化衬底处理获得高质量单畴薄膜，其输运由高迁移率表面态主导，厚度调控电导与迁移率。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic MnSn monolayer epitaxially grown on silicon substrate
二维铁磁材料在自旋电子学器件等方面具有广阔的应用前景。在硅衬底上外延生长磁性薄膜，在单层极限下，具有重要的实际意义，但也具有挑战性。在本研究中，我们在Si（111）衬底上实现了MnSn单层的外延生长，采用了原子级薄的Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$-缓冲层，并以原子级的精度控制了MnSn的厚度。我们发现MnSn单层膜具有铁磁性，居里温度（Tc）约为54 K.当MnSn膜生长到4个单层时，Tc相应地增加到~235 K.外延MnSn单层以及Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$的晶格与硅完全相容，因此在MnSn、Sn和Si之间形成尖锐的界面。该系统为研究二维铁磁性、磁性单层膜与硅基技术的集成以及自旋电子学异质结构的工程化提供了一个新的平台。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Group velocity modulation and wavelength tuning of phonon-polaritons by engineering dielectric-metallic substrates
在类比观察到的单等离子体激元极化激元，我们表明，亚衍射双曲声子极化激元（HP 2）模式限制在六方氮化硼（hBN）纳米晶体的特点波粒二象性。首先，我们使用同步辐射红外纳米光谱演示调制的HP 2的频率-动量色散关系和群速度通过改变异质结构hBN/SiO2/Au中的SiO2层的厚度。这些调制，然后，被利用的hBN晶体躺在SiO2楔，与这样的介电介质的厚度的梯度，内置到金基板。模拟结果表明，声子极化激元脉冲随着楔形厚度的增加而加速。这是一个无参数的半经典方法解释考虑脉冲作为自由量子粒子。在这幅图中，使用实验输入确定的估计平均加速度值约为1.45 × 10^18 m.s^（-2）。这一估计值与直接从理论上得到的2.0 × 10^18 m.s^（-2）的值非常吻合。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Thickness Estimation of Epitaxial Graphene on SiC using Attenuation of Substrate Raman Intensity
一种简单的，非侵入性的方法，使用拉曼光谱的碳化硅（SiC）上外延生长的石墨烯层的厚度的估计，使厚度，晶粒尺寸和无序使用光谱的同时测定。由于石墨烯覆盖层的衬底拉曼信号的衰减被发现依赖于从表面的X射线光电子能谱学和透射电子显微镜推导出的石墨烯膜厚度。我们解释这种依赖性使用吸收覆盖层模型。该方法可用于绘制区域上的石墨烯厚度，并且能够估计多层石墨烯膜的厚度，超出XPS和俄歇电子能谱（AES）的可能厚度。
2009-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic disorder in graphene on transition metal dichalcogenide heterostructures
石墨烯等二维材料的电子性质对其环境非常敏感，尤其是底层衬底。与非晶绝缘衬底相比，平面范德华键合衬底（诸如六方氮化硼（hBN））已经显示出通过减少形貌变化和电荷波动而大大改善石墨烯器件的电性能。半导体过渡金属二硫属化物（TMD）是范德华键合材料的另一个家族，其最近作为石墨烯的hBN的替代基底以及新型石墨烯基器件异质结构中的组分而受到关注。此外，它们的半导体性质允许动态栅极电压控制与石墨烯的相互作用强度。通过局部扫描探针测量，我们发现TMD固有的晶体缺陷诱导石墨烯中的散射，这导致异质结构质量的显著退化，特别是与hBN器件上的类似石墨烯相比。
2014-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous quantum Hall effect in epitaxial graphene
在剥离的石墨烯薄片中观察到的异常量子霍尔效应引发了人们对石墨烯的兴趣爆发。然而，在碳化硅衬底上生长的高质量外延石墨烯多层膜中没有观察到。量子霍尔效应显示在外延石墨烯单层上，所述外延石墨烯单层被故意生长在衬底台阶上并经受苛刻的处理程序，证明了外延石墨烯单层的稳健性以及它们的传输特性对温度、污染和衬底缺陷的免疫力。单层C面样品的迁移率为19，000 cm^2/Vs。这是实现基于外延石墨烯的电子器件的重要一步。
2009-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate dependent Raman spectroscopy of graphene on hexagonal boron nitride
拉曼光谱是一种快速且非破坏性的成像方法，可用于监测石墨烯器件中的掺杂水平。我们在原子级平坦的六方氮化硼（hBN）薄片和SiO $_2$衬底上制备了化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯。我们比较了它们的拉曼响应作为载流子密度的函数，使用离子凝胶作为顶栅。G峰位置、2D峰位置、2D峰宽度和2D峰面积与G峰面积的比率显示出与SiO $_2$相比hBN不同的对载流子密度的依赖性。使用二维映射的直方图来比较两个衬底之间的拉曼峰特性的波动。已发现hBN衬底由于其原子级平坦表面和减少的带电杂质而在相同电荷密度下产生较少波动。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate induced magnetic anisotropies and magneto-optical response in YIG nanosized epitaxial films on NdGG(111)
用激光分子束外延方法在Nd 3Ga 5 O 12衬底上生长了Y3 Fe 5 O 12纳米外延薄膜。磁光极性克尔效应、铁磁共振和自旋波传播测量表明，与YIG/GGG系统相比，与应力相关的各向异性场具有相反的符号。这导致了有效磁化强度的显著降低，这为获得具有垂直磁化强度的YIG薄膜以利用前向体自旋波开辟了前景。纵向磁光克尔效应磁强计揭示了一个大的贡献二次磁化条款到介电常数张量在光学频率。这种效果强烈增加，随着温度的降低，并解释了交换耦合到Fe 3+离子的界面Nd 3+离子的磁化。
2018-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Technique for the Dry Transfer of Epitaxial Graphene onto Arbitrary Substrates
为了使石墨烯在技术上可行，需要将石墨烯膜转移到适合于特定应用的基底上。我们演示了使用热释放胶带将外延石墨烯（EG）从4 H-SiC的C面干法转移到SiO2，GAN和Al 2 O3衬底上。我们进一步报告的影响，这个过程中的EG膜的电性能。该工艺使EG膜能够用于柔性电子器件或用作光学透明触点。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Epitaxial growth mechanisms of graphene and effects of substrates
采用密度泛函理论中的有限温度分子动力学从头算方法研究了单层石墨烯的生长过程。在原子水平上的外延石墨烯的生长机制的理解提供了通过探索发生在石墨烯的生长边缘的瞬态阶段。这些阶段是大碳环的形成和塌陷，以及像五边形-七边形缺陷的Stone-Wales的形成和愈合。使用爬像轻推弹性带方法计算了各种衬底上这些生长诱导缺陷愈合的激活势垒，并与Stone-Wales缺陷进行了比较。发现生长过程中发生在边缘附近的五边形-七边形缺陷比Stone-Wales缺陷更容易愈合。还详细研究了衬底在外延生长和修复缺陷中的作用，以及使用碳二聚体作为石墨烯生长的构建块的影响。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Temperature induced giant shift of phonon energy in epitaxial boron nitride layers
大面积氮化硼外延层生长的最新进展为未来的应用开辟了新的可能性。然而，它仍然在很大程度上不清楚如何弱连接的二维BN层与其基板相互作用，以及它们的性能是如何受到缺陷的影响。在这项工作中，我们研究了金属有机气相外延（MOVPE）生长的hBN层使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）在160-540 K的温度范围内。我们的测量揭示了强烈的差异，层-衬底相互作用的字符为生长和分层的外延层。一个弱得多的相互作用的生长层解释皱纹的形成，减少应变的层-衬底界面，这对于转移到其他基板的层只发生在有限的温度范围内。最引人注目的结果是观测到$E_{1u}$声子能量的巨大增加，在很窄的温度范围内高达$\sim6$ cm $^{-1}$。我们发现，异常的幅度和温度范围强烈修改紫外光照射。观察到的巨效应解释的应变产生浅陷阱和不同的缺陷之间的电荷重新分配，这可以被解释为在hBN强的电子-声子耦合的结果。所观察到的异常的窄温度范围表明，该效应可以例如通过电致伸缩效应而进一步增强，这对于sp $^2$氮化硼是预期的。
2022-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene on incommensurate substrates: trigonal warping and emerging Dirac cone replicas with halved group velocity
石墨烯附着在晶格稍微不匹配的表面上，例如六方氮化硼（hBN）或Ir（111），产生了狄拉克费米子的亚晶格破缺势的复杂景观。而在狄拉克点的间隙打开完美的晶格匹配的石墨烯上hBN，我们表明，小晶格不稳定性防止打开这个间隙，而是导致一个重正化狄拉克色散与三角翘曲。这种弯曲破坏了单个谷中的有效时间反演对称性。在此之上，产生了一组新的无质量狄拉克费米子，其特征在于群速度是原始石墨烯的一半。
2011-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An accurate description of the structural and electronic properties of twisted bilayer graphene-boron nitride heterostructures
扭曲双层石墨烯（TBG）自从在所谓的魔角处发现关联相以来，已经成为凝聚态领域的焦点。有趣的是，衬底对TBG的电子性质的作用尚未完全阐明。到目前为止，为了理解这种效应而进行的大部分理论工作都是使用连续介质模型进行的。在这项工作中，我们已经走了一步，并研究了异质结构的TBG和hBN使用原子紧束缚模型与半经典的分子动力学，考虑到弛豫效应。我们发现，hBN衬底的存在对TBG的能带结构具有显著的影响，即使在TBG和hBN不对齐的情况下。具体而言，衬底诱导大的质量间隙和强的伪磁场，这打破了层简并。有趣的是，这种简并可以用第二hBN层恢复。最后，我们还发展了一个描述紧束缚能带结构的连续模型。我们的研究结果表明，结合半经典分子动力学的实空间紧束缚模型是一个强大的工具来研究超莫尔系统的电子性质，并使用这种实空间的方法可能是关键，以解释某些实验结果，其中基板的效果起着重要的作用。
2021-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
In-Substrate Imaging of Diamond hBN FET Current via Widefield Quantum Diamond Microscopy
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；Tata Consultancy Services（塔塔咨询服务公司）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过宽场量子钻石显微镜研究金刚石hBN FET电流分布，揭示通道传输与非均匀门控效应。
2026-01-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Influence of graphene-substrate interactions on configurations of organic molecules on graphene: pentacene/epitaxial graphene/SiC
并五苯已广泛用于有机器件中，并且已知并五苯与衬底之间的界面结构显著影响器件性能。在这里，我们证明了石墨烯上并五苯的分子有序性取决于石墨烯与其底层SiC衬底之间的相互作用。利用扫描隧道显微镜（STM）研究了并五苯分子在Sifaced 6 H-SiC（0001）晶片上生长的零层和单层石墨烯上的吸附。并五苯分子在零层石墨烯上形成准无定形层，其与下面的SiC衬底强烈相互作用。相反，它们在具有弱石墨烯-SiC相互作用的单层石墨烯上形成均匀有序的层。此外，我们可以改变并五苯分子在单层石墨烯上的构型。结果表明，并五苯在石墨烯上的分子有序性以及并五苯/石墨烯界面结构可以通过石墨烯-基底相互作用来控制。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Ba2IrO4 thin-films grown on SrTiO3 substrates by pulsed laser deposition
用脉冲激光沉积法在SrTiO 3（001）衬底上外延生长了Ba 2 IrO 4（BIO）薄膜，并通过直流输运和光谱实验研究了其电子结构。我们已经观察到，BIO薄膜是绝缘的，但接近的金属绝缘体过渡边界的显着较小的运输和光学带隙能量比它的姐妹化合物，Sr2IrO4。此外，BIO薄膜具有增强的电子带宽和电子相关能。我们的研究结果表明，生物薄膜具有很大的潜力，实现有趣的物理性能预测层状铱酸盐。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Competing misfit relaxation mechanisms in epitaxial correlated oxides
应变工程的功能特性在外延薄膜的强相关氧化物表现出八面体框架结构的阻碍缺乏足够的失配弛豫模型。在这里，我们提出了一个四阶段的分层发展的八面体框架扰动导致电子，弹性和八面体倾斜的能量之间的渐进不平衡在La0.7Sr0.3MnO3外延薄膜生长在SrTiO 3衬底上的实验证据。电子软化的Mn-O键附近的基板导致形成的界面层夹持到基板上的强烈退化的磁输运性能，即所谓的死层，而刚性八面体倾斜成为相关的在先进的生长阶段没有显着的影响电荷传输和磁有序。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of twisted bilayer graphene suspended and encapsulated with hexagonal boron nitride
本研究采用原子紧束缚模型分析hBN衬底对转角双层石墨烯能带结构的影响，发现悬浮与封装态的TBG电子性质差异显著，且其对外电场的响应受对称性影响，相关结果可为石墨烯莫尔超晶格的实验调控提供依据。
2022-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Epitaxial Growth of Ultraflat Bismuthene with Large Topological Band Inversion Enabled by Substrate-Orbital-Filtering Effect
量子自旋霍尔（QSH）系统有望成为低功耗的自旋电子器件，但其实际应用受到小能隙的极大阻碍。特别是在设计原则的指导下，制备大间隙QSH材料，无论是在科学研究还是实际应用中都是必不可少的。在这里，我们证明了大的原子自旋轨道耦合可以直接利用通过有趣的衬底轨道过滤效应，以产生大的能隙QSH系统，并在Ag（111）上外延合成的超平铋实验实现。理论计算表明，底层衬底选择性地过滤Bi pz轨道远离费米能级，导致具有非零磁量子数的pxy轨道，导致在K点处的约1 eV的大拓扑带隙。通过扫描隧道光谱结合密度泛函理论计算确定了相应的拓扑边缘态。我们的研究结果提供了一般策略来设计大能隙QSH系统，并进一步探索其拓扑相关的物理。
2021-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of moiré superlattice potential in graphene by twisted-hBN layers
提出一种利用扭曲 hBN (thBN) 衬底通过 vdW 相互作用在石墨烯中诱导 moiré 势的新方法，克服了晶格失配限制，为研究任意材料的 moiré 物理提供了通用平台。
2024-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Substrate-induced band gap opening in epitaxial graphene
石墨烯作为下一代电子器件的主体材料显示出巨大的应用潜力。然而，尽管石墨烯具有令人感兴趣的性质，但其作为电子材料的最大障碍之一是其在电子光谱中缺乏能隙。例如，这阻止了石墨烯在制造晶体管中的使用。尽管已经提出了几种建议来打开石墨烯电子光谱的缺口，但它们都需要石墨烯层的复杂工程。在这里，我们表明，当石墨烯在SiC衬底上外延生长时，产生约0.26的间隙。该间隙随着样品厚度的增加而减小，并且当层数超过四层时最终接近于零。我们提出，这个差距的起源是由于石墨烯衬底相互作用的亚晶格对称性的破坏。我们相信我们的研究结果突出了石墨烯带隙工程的一个有前途的方向。
2007-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stratified Graphene-Noble Metal Systems for Low-Loss Plasmonics Applications
我们提出了一种用于可调谐、低损耗等离子体共振的复合层状结构，该结构由涂覆有石墨烯的贵金属薄膜和支撑在六方氮化硼（hBN）衬底上组成。我们计算了这些结构的电子能量损失谱（EELS），并通过数值计算证明，通过添加石墨烯涂层和宽带隙hBN衬底，可以显着降低贵金属薄膜中的体等离子体激元损失，并增强表面耦合。具有三层石墨烯涂层和hBN基底的银膜展示了厚达34 nm的金属层的表面等离子体激元主导的光谱分布。一个连续的分数表达式的有效介电函数，基于一个镜面反射模型，其中包括边界相互作用，是用来系统地展示等离子体激元峰的可调谐性为各种配置。变化包括衬底、等离子体金属和每种材料的单独层厚度。EELS的中尺度计算是用各层介电函数作为有效介电函数计算的输入来进行的，从有效介电函数计算中直接确定损耗谱。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Stability of a strongly anisotropic thin epitaxial film in a wetting interaction with elastic substrate
由Levine等人的Phys.Rev.B75，205312（2007）导出的长波表面扰动的线性色散关系被扩展为包括具有可变各向异性强度（从弱到强，使得在相应的Wulff形状上出现尖角和稍微弯曲的小平面）的平滑表面能各向异性函数。通过详细的参数研究表明，润湿相互作用和强各向异性的组合，甚至润湿相互作用单独导致复杂的线性稳定性特征的应变和非应变膜。PACS：68.55.J，膜的形态学; 81.15.Aa，膜生长的理论和模型; 81.16.Dn，自组装。
2011-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.AO
