N-doped graphitic carbon materials hybridized with transition metals (compounds) for hydrogen evolution reaction: Understanding the synergistic effect from atomistic level
氮掺杂碳材料和非贵金属过渡金属的混合纳米结构是最有前途的电催化剂之一，以取代贵金属催化剂用于可再生能源应用。然而，这种杂化材料的催化活性的基本原理仍然难以捉摸。本文系统地研究了氮掺杂石墨片覆盖的过渡金属、过渡金属氧化物和碳化物基体对析氢反应的电催化性能。我们的第一性原理计算表明，氮的掺杂和石墨片与金属（化合物）衬底通过层内和层间电荷转移形成的配位键显著激活了石墨片。这种杂化材料可以为HER催化提供最佳的结合能力，其中Tafel势垒低至1.0 eV。HER活性与C pz带中心有关，而C pz带中心又与石墨片与金属基体之间的电子耦合强度有关，从而为合理设计高性能的石墨碳/过渡金属复合电催化剂奠定了基础。
2018-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen-Doped Graphene Sheets Grown by Chemical Vapor Deposition: Synthesis and Influence of Nitrogen Impurities on Carrier Transport
通过成功合成n型和p型掺杂的石墨烯，将为实现石墨烯作为纳米电子学中的二维材料的实际应用提供重大进展。然而，仍然缺乏可靠的掺杂和对石墨烯晶格中由电离的施主或受主控制的带电杂质存在下的载流子输运的透彻理解。在这里，我们报告的实验实现少层氮掺杂（N掺杂）石墨烯片的化学气相沉积的有机分子1，3，5-三嗪铜金属催化剂。通过降低生长温度，氮掺杂的原子百分比从2.1%提高到5.6%。随着掺杂浓度的增加，N掺杂石墨烯片表现出从p型到n型的交叉行为，伴随着电子-空穴输运不对称性的强烈增强，表现出掺入的氮杂质的影响。此外，通过对X射线光电子能谱学、拉曼光谱和电学测量数据的分析，我们发现吡啶类和吡咯类N杂质在决定N掺杂石墨烯片中载流子输运行为方面起着重要作用。
2013-10-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Fermi-Surface Dependent Pairing in a Self-Doped High-Tc Superconductor
本文报道了一种自掺杂多层高温超导体Ba_2Ca_3Cu_4O_8F_2（F_（0234）），它沿其两个费米面（FS）具有明显不同的超导能隙大小。虽然正式的化合价计算意味着这种材料是一种未掺杂的绝缘体，但它是一种自掺杂的超导体，Tc为60 K，同时拥有电子和空穴掺杂的FS片。有趣的是，具有更大间隙的FS片是电子掺杂的，其形状不利于被认为对配对机制很重要的两个电子特征：范霍夫奇点和反铁磁（Pi/a，Pi/a）散射。
2006-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Simultaneous Nitrogen-Doping and Reduction of Graphene Oxide
我们开发了一种简单的化学方法，通过在氨中对GO进行热退火来获得大量的N掺杂的还原氧化石墨烯（GO）片。X射线光电子能谱学（XPS）研究表明，在300 ℃的低温下，GO片中的N掺杂量最高，在500 ℃时达到约5%N。N掺杂伴随着GO的还原，其中氧水平从所制备的GO中的~28%下降到1100 C NH3反应的GO中的~2%。掺杂的GO的N结合构型的XPS分析在掺杂的样品中发现吡啶N，在较高温度（> 90 ℃）下退火的GO中具有增加的季N（取代石墨烯平面中的碳原子的N）。发现GO中的氧基团负责与NH3和C-N键形成的反应。通过在H2中热退火的具有较少氧基团的预还原GO表现出与NH3的反应性大大降低和较低的N掺杂水平。单个GO片器件的电测量表明，在NH3中退火的GO比在H2中退火的GO表现出更高的电导率，表明通过在NH3中退火比在H2中退火更有效地还原GO，与XPS数据一致。在三端器件中，N掺杂的还原GO在负栅压下显示出明显的n型电子掺杂行为，具有狄拉克点（DP）。我们的方法可以导致大量的N-掺杂的，还原的GO片的合成，可用于各种实际应用。
2009-10-05 cond-mat.mtrl-sci
A Graphene-Carbon Nanotube Hybrid Material for Photovoltaic Applications
如果通过化学气相沉积生长的大面积石墨烯片的薄层电阻可以显著降低，则它们可以潜在地用作光致发光器件中的透明电极，而不损失任何透明度。在这里，我们报告了石墨烯导电碳纳米管（CCNT）混合材料的制造，其薄层电阻显著低于纯石墨烯，并且透明度有必要的小降低。石墨烯沉积在自组装的CCNT单层的顶部，其在石墨烯表面上产生平行的导电路径。该混合物从而避免了由于石墨烯片中的缺陷引起的电子散射，并且将薄层电阻降低了两倍。电阻可以通过化学掺杂混合物进一步降低。此外，化学掺杂的混合物比独立的化学掺杂的石墨烯片更稳定，因为CCNT网络增强了掺杂剂结合。为了理解结果，我们开发了一个2D电阻网络模型，其中我们将CCNT层耦合到石墨烯片，并证明该模型定量地解释了电阻降低。我们的研究结果表明，石墨烯-CCNT杂化系统具有用作具有高透明度和低薄层电阻的透明电极的高潜力。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Core-level spectra from graphene
我们计算原始和掺杂的独立石墨烯片的核心水平的光谱。详细说明了如何进行计算。虽然原始石墨烯不是金属的，但核心水平光谱呈现出低能量拖尾，这是金属系统的特征。峰形随掺杂水平以特征方式变化。光谱与实验进行了比较，并显示出良好的协议。我们比较两个不同的原始样品和一个掺杂样品。原始样品是具有通过氢嵌入获得的SiC上的准自立式外延石墨烯的样品和具有悬浮的石墨烯片的样品。掺杂的样品是金负载的石墨烯片。金衬底充当受体，因此石墨烯片被p掺杂。
2015-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heterostructures of MXenes and N-doped graphene as highly active bifunctional electrocatalysts
具有多功能化学性质和优异导电性的MXene是用于能量存储和催化剂的普遍候选材料。受最近将MXene与碳材料杂化的实验的启发，本文从理论上设计了一系列由MXene单层支撑的N掺杂石墨烯异质结构作为氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）的双功能电催化剂。我们的第一性原理计算表明，V2C和Mo2C MXene上的石墨片具有高活性，ORR过电位低至0.36 V，HER的反应自由能接近于零，两者都具有低动力学势垒。这种优异的催化活性来源于石墨片与MXene之间的电子耦合，并与表面碳原子的pz带中心和异质结构的功函数有关。我们的研究结果通过利用MXenes的快速电荷转移动力学和强界面耦合来筛选一种新型的高活性电催化剂，并阐明了调节二维杂化材料催化性能的通用机制。
2018-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Formation of atomic nanoclusters on graphene sheets
采用分子动力学模拟研究了有限温度下悬浮石墨烯片上原子纳米团簇的形成。我们的系统研究是基于温度依赖的分子动力学模拟的一些过渡和碱金属原子悬浮在石墨烯片。我们发现过渡原子在石墨烯表面聚集形成了随机分布的各种尺寸的纳米团簇。我们还报告说，大多数碱金属原子在石墨烯片上形成一个原子层。有趣的是，钾原子在低温下几乎规则地沉积在表面上。我们从这种行为中预期，在低温下，由钾原子掺杂的悬浮石墨烯的电导率将比由其他原子掺杂的情况高得多。
2009-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
LiMn1-xFexPO4 Nanorods Grown on Graphene Sheets for Ultra-High Rate Performance Lithium Ion Batteries
随着LiFePO 4作为可再充电锂电池的新型正极材料的成功应用，另一种橄榄石结构的材料LiMnPO 4由于其较高的工作电势电压和能量密度而引起了人们的兴趣和努力。然而，由于其极低的电导率和离子电导率，基于LiMnPO 4的阴极材料的高倍率性能一直具有挑战性。在这里，我们开发了一种直接结合在石墨烯片（从氧化石墨烯还原）上的Fe掺杂的LiMnPO 4（LiMn0.75Fe0.25PO4）纳米棒的合成，以使LiMn0.75Fe0.25PO4纳米棒具有优异的导电性。LiMn0.75Fe0.25PO4纳米棒的形貌是石墨烯上生长的材料所特有的，并且对于Li+的快速扩散是理想的，其扩散路径为[010]晶轴沿着纳米棒的短径向方向（~20- 30 nm）。这些共同导致在约30-40秒内的超快放电，而不使用高碳含量。我们的LiMn0.75Fe0.25PO4纳米棒/石墨烯混合物在高工作电压下具有99.5%以上的高库仑效率，在所有掺杂的锂离子电池LiMnPO 4正极材料中表现出最佳的倍率性能。
2011-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Mg decorated Boron doped Graphene for Hydrogen Storage
基于第一性原理的密度泛函理论研究了硼掺杂镁原子修饰石墨烯的结构和电子性质。四个H2分子稳定地将镁原子与硼掺杂的石墨烯片结合。计算得到的平均结合能在-0.566 ~-0.687 eV/H2之间。复杂系统的分态密度表明，在-0.1 eV处，H2分子和Mg原子的s和d轨道有重叠，说明H2和Mg原子的s和d轨道分别有很强的杂化和结合。所研究的复杂系统的重量容量达到约8.26重量%的氢。HOMO和LUMO研究揭示了复杂系统的稳定性，DOS研究揭示了复杂系统的电子态密度。
2020-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Temperature dependence of the paramagnetic spin susceptibility of doped graphene
在这项工作中，我们提出了一个半解析表达式的自旋分辨动力学密度-密度响应函数的无质量狄拉克费米子内的随机相位近似的温度依赖性。这个结果是至关重要的，以描述相互作用系统的热力学性质。特别是，我们用它来定量预测掺杂石墨烯片的顺磁自旋磁化率。我们发现，在低温下，自旋磁化率的行为类似于$T^{-2}$，这是完全不同的温度依赖性的磁化率在未掺杂的石墨烯片。
2012-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen-Nitrogen Bonds Violate Stability of N-Doped Graphene
二维碳氮合金由于在纳米机械和光电子器件中的潜在应用而引起人们的迫切兴趣。这些化学结构的稳定性必须理解为它们的组成的函数。采用混合密度泛函理论和反应分子动力学模拟研究了氮原子在石墨烯中的掺入量，得出如下结论：（1）C：N=56：28结构和所有贫氮结构在1000 K下保持稳定;（2）稳定性受到N-N键的影响;（3）电子密度分布严重依赖于氮掺杂石墨烯的结构模式.我们的计算支持实验工作的生产高度N-掺杂的石墨烯和调整石墨烯的机械和光电性能。
2015-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Covalent Hybrid of Spinel Manganese-Cobalt Oxide and Gra-phene as Advanced Oxygen Reduction Electrocatalysts
通过在氮掺杂的还原氧化石墨烯片上直接成核和生长纳米颗粒以及阳离子取代尖晶石Co 3 O 4纳米颗粒，开发了锰-钴尖晶石MnCo 2 O 4/石墨烯杂化物作为碱性条件下氧还原反应（ORR）的高效电催化剂。电化学和X射线近边结构（XANES）研究表明，形成无机纳米碳杂化物的成核和生长方法导致尖晶石氧化物纳米颗粒和N掺杂的还原氧化石墨烯（N-rmGO）片之间的共价偶联。碳K边和氮K边XANES显示N-rmGO片中的C-O和C-N键强烈扰动，表明N掺杂的氧化石墨烯和尖晶石氧化物纳米颗粒之间形成C-O-金属和C-N-金属键。Co L-edge和Mn L-edge XANES分析表明，Mn 3+取代了Co 3+位，提高了杂化材料中催化位的活性，从而进一步提高了杂化材料的ORR活性.共价键合的杂化物比纳米颗粒和包括N-rmGO的碳材料的物理混合物提供更大的活性和耐久性。在相同的质量负载下，MnCo 2 O 4/N-graphene杂化物在中等过电位下的ORR电流密度可以超过Pt/C，并且在碱性溶液中具有优于Pt/C的稳定性。
2012-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Catalytic Properties of Monolayer MoS2 through doping and sulfur vacancies
车辆中的燃料电池是一氧化碳排放的主要原因。一氧化碳是大气中最危险的气体之一，因为它与血细胞中的血红蛋白结合比O2容易200倍。随着血流中CO含量的增加，氧气水平下降，这可能导致许多神经系统问题。为了减少大气中的CO含量，科学家们把重点放在了氧气的吸附上。目前使用的最好的基底是铂和钯单层，它们非常昂贵。正因为如此，研究人员一直在寻找廉价的材料，如二硫化钼，能够吸附氧气。然而，硫是氧的化学惰性位点，这大大降低了单层MoS 2片的催化潜力。因此，我们进行了第一性原理计算，研究替代掺杂和硫空位对MoS 2催化性能的影响。我们计算了O在掺杂MoS 2片上的吸附能，并将其与O在Pd单层上的吸附能进行了比较。我们发现用Ir、Rh、Co和Fe掺杂MoS 2显著降低吸附能至低于-4eV，表明掺杂的MoS 2是比Pd更有效的催化剂。将硫空位引入掺杂的MoS 2片中是非常有效的，并且将吸附能降低到-6eV以下。我们的研究结果表明，铱是最好的催化剂，因为它具有最低的吸附能之前和之后的硫空位诱导。我们得出结论，在单层MoS 2片中掺杂和产生空位的组合可以极大地影响催化行为，并使其成为比Pt和Pd更有效、更便宜的催化剂。
2019-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of nitrogen polar p-type doped GaN/AlxGa(1-x)N superlattices for applications in wide-bandgap p-type field effect transistors
本论文研究了N极性调制掺杂p-AlGaN/GAN超晶格的MOCVD生长及其电学性质。空穴层电荷密度和迁移率作为SL中的p型掺杂剂Mg的浓度和SL周期数的函数进行了研究。进行室温霍尔测量以确定空穴迁移率和薄层电荷密度。当空穴密度随着SL周期数的增加而增加时，空穴迁移率基本上不受影响，对于Mg调制掺杂为7.5e18 cm-3的N极性SL，在同时具有6.5e13 cm-2的高空穴密度时，空穴迁移率高达18 cm 2/Vs。对于可比较的均匀掺杂的Ga极性SL样品，测量到11 cm 2/Vs的迁移率。还报道了GAN/AlGaN材料系统的最低薄层电阻为5 kOhm/sq。测试结构的晶体管也被制造来研究这些SL结构的适用性，其中平面器件导致5 mA/mm的电流，并且FinFET结构导致超过100 mA/mm的电流。
2019-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Improving Hydrogen evolution catalytic activity of 2D carbon allotrope Biphenylene with B, N, P doping: Density Functional Theory Investigations
本研究通过密度泛函理论发现，P掺杂联苯撑（吉布斯自由能0.022 eV，过电位22 mV）显著优于原始材料并接近Pt，是一种高效无金属析氢反应催化剂。
2023-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Enhancement of photocatalytic performance of V2O5 by rare-earth ions doping, synthesized by facile hydrothermal technique
稀土（RE）元素[钬（Ho）和镱（Yb）]以一系列掺杂浓度（1摩尔%，3摩尔%，和5摩尔%）采用环境友好的水热法成功合成了三聚氰胺。并分析了稀土离子对掺杂V_2O_5光催化效率的影响。通过X射线衍射证实了掺杂V2O5具有稳定的正交晶系晶体结构，没有第二相，并且对于3摩尔%产生了高应力条件。计算了晶粒尺寸、应变和位错密度，以了解掺杂对裸V2O5的影响。用紫外-可见光谱法测定了其光学特性。发现随着掺杂浓度的增加而增加的折射率;然而，带隙保持在可见光范围内。的光催化性能进行了检查的化合物与不同的pH值，并观察到，较高的效率表现为pH值为7和催化剂浓度为500 ppm。在3mol. %时，降解率最高，分别为93%和95的Ho和Yb掺杂的V2O5样品在2小时内，分别。结果表明，稀土离子对V_2O_5的催化性能有显著的影响，并解释了其催化性能优异的机理。
2023-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic and Geometrical Structure of Potassium doped Phenanthrene
采用第一性原理密度泛函理论研究了钾掺杂菲（\ce{K3C14H10}）的几何结构和电子结构.钾掺杂的主要作用是在窄的菲导带中注入电荷，使系统具有金属性。实验X射线结构的费米面由两个分别具有显著一维和二维特征的薄片组成。
2011-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Delta-doped \b{eta}-Ga2O3 Films With Low FWHM Charge Profile Grown By Metalorganic Vapor-Phase Epitaxy
本文报道了用低温MOVPE法生长低半高宽的硅δ掺杂\b{eta} -Ga_2 O_3薄膜。使用二次离子质谱、电容电压和霍尔技术对生长的薄膜进行了表征。二次离子质谱测量表明，表面偏析是MOVPE生长薄膜大半峰宽的主要原因。观察到表面偏析系数（R）随着生长温度的降低而降低。在600 °C下生长的膜显示出9.7 X 1012 cm-2的电子浓度和3.2nm的FWHM。外延膜的高分辨率扫描/透射电子显微镜没有揭示δ片层和周围区域的晶体质量的任何显著的可观察到的退化。在Fe掺杂衬底上的δ掺杂膜的霍尔测量显示，薄层电荷密度为6.1 × 1012 cm-2，载流子迁移率为83 cm 2/V. s。在MOVPE生长的\b{eta} -Ga 2 O 3中实现尖锐的delta掺杂分布对于高性能器件应用是有希望的。
2020-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum ATK Analysis and Detection of Toxic Gases Nitrogen Oxide using Pristine, Defective, and Doped Graphene
本研究针对一氧化氮有毒气体检测需求，探究原始、过渡金属掺杂及单空位缺陷石墨烯的传感性能，结合NEGF方法分析传感机制，发现缺陷石墨烯吸附能与灵敏度最优，为气体传感器研发提供了新方向。
2025-03-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Large Microwave Inductance of Granular Boron-Doped Diamond Superconducting Films
掺硼金刚石颗粒薄膜具有超导电性，其最佳临界温度为Tc = 7.2K。在这里，我们报告的测量复杂的表面阻抗的掺硼金刚石薄膜在微波频率范围内使用的谐振技术。实验测得的电感值与从材料的正常状态薄层电阻获得的估计值吻合良好。磁穿透深度的温度依赖性是一致的，一个完全带隙的s波超导体。掺硼金刚石薄膜应该在需要高动力学电感的地方找到应用，例如微波动力学电感探测器和量子阻抗器件。
2021-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A multi-scale approach to the electronic structure of doped semiconductor surfaces
半导体掺杂的全局效应的包含对第一原理模拟提出了独特的挑战，因为通常低浓度的掺杂剂使得显式处理变得棘手。在不显示长程能带弯曲的系统中，通过使用具有与体掺杂浓度匹配的分数核电荷的“伪原子”来提供令人满意的补救。然而，这本身并不总是足够的充电表面，其中的空间电荷区（SCR）的宽度往往超过现实的超级电池尺寸。克服这一困难的伪原子方法的一个概括依赖于在平板计算中引入人工高掺杂水平，结合多尺度静电能量校正。在这里，我们提出了一种替代技术，自然地扩展了伪原子的方法，同时绕过了计算与不切实际的高掺杂水平的需要。它是基于引入过量电荷，模仿来自SCR的自由载流子，以及模仿SCR相关场的固定反电荷片。通过施加电荷守恒和费米能级之间的平衡，半经典处理，和电子状态的板/表面，这是量子力学处理的自洽性。我们称之为CREST的方法-电荷库静电片技术-可以与标准电子结构代码一起使用。我们验证的方法，使用一个简单的紧束缚模型，它允许比较其结果与计算包含完整的SCR明确。然后，我们采用它与密度泛函理论，在那里它是用来获得洞察的电子结构的“干净解理”的Si（111）表面和它的屈曲（2 × 1）重建，在不同的掺杂密度。
2014-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Nanometer-Scale Materials Contrast Imaging with a Near-Field Microwave Microscope
我们报告无形貌材料对比度成像纳米制造的掺硼硅样品测量近场扫描微波显微镜在一个广泛的频率范围。硼掺杂使用聚焦离子束技术在标称电阻率为61 Ohm.cm的硅晶片上进行。无形貌掺杂区的薄层电阻在4微米的横向距离内从1000欧姆/平方变化到约400千欧姆/平方。薄层电阻成像对比度的定性空间分辨率不差于100 nm，如从频移信号估计的。
2007-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
BN Doping in the Realm of Two-Dimensional Fullerene Network for Unparalleled Structural, Electronic, Optical, and HER Advancements: A Cutting-Edge DFT Investigation
本研究利用含vdW作用的PBE与HSE密度泛函理论，分析BN掺杂二维富勒烯网络的结构、电子、光学及输运性质，证明单对BN掺杂可调控带隙并实现高温超高电导率。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Transport phenomena in a free-standing two-dimensional sodium sheet
生长技术的进步为探索新的2D材料的潜在应用提供了许多可能性。借助第一性原理计算，我们表明，2D钠可以是一个新的除了家庭的晶体学稳定的2D材料的器件应用。毫不奇怪，由于半占据的$3s$轨道，2D Na具有2D电子气（2DEG）的特征。基于玻尔兹曼输运方程的精确解，研究了其输运性质。在2D材料中具有实际可调的载流子密度的情况下，电子掺杂的2D Na的本征电阻率是石墨烯的本征电阻率的$\sim$ 1.4倍，并且在450 K之前低于后者。布洛赫-格吕奈森温度几乎恒定在50 K，与载流子的类型或密度无关。在300 K时，纯2D Na的电子热导率是其体相对应物的$\sim$的1.24倍。Wiedemann-Franz定律在2D Na中很高，在室温下计算的洛伦兹数为2.41 $\times 10^{-8} V^2/deg^2$。这里提出的输运机制预计将发生在所有的Na类系统与干净的费米表面。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Control of Magnetism of Mn dimer supported on Carbon-doped-h-BN surface
Harish-Chandra Research Institute（哈里斯-昌德拉研究所）；Indian Institute of Technology Bhubaneswar（印度理工学院布巴内斯瓦尔分校）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）
通过电场调控Mn二聚体在碳掺杂h-BN表面的磁性状态，实现反铁磁到铁磁的切换，为自旋电子学应用提供新方法。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Direct imaging of dopant and impurity distributions in 2D MoS$_2$
二硫化钼（MoS $_2$）纳米片是一种具有高电子迁移率的二维材料，在催化和电子学领域具有很高的应用潜力。我们使用一锅法湿化学合成路线合成了具有和不具有Re掺杂的MoS $_2$纳米片。原子探针断层扫描显示，3.8at.% Re均匀地分布在Re掺杂的片材内。其他杂质也被发现整合在材料中：轻元素包括C、N、O和Na，局部富集高达0.1原子%，以及V和W等重元素。对未掺杂样品的分析表明，W和V可能源自Mo前体。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in electron-doped arsenene
基于第一性原理密度泛函理论的电子结构计算，研究了电子掺杂下砷烯（一种二维弯曲的砷原子片）中声子介导的超导电性.发现砷原子的类$p_z$电子和$K$点附近的$A_1$声子模是产生强超导对相互作用的主要原因，在单胞掺杂电子数为0.2，双轴拉伸应变为12%时，砷烯的超导转变温度可达30.8 K.该转变温度比高压下本体砷的转变温度高约10倍。它也是电子掺杂二维元素超导体（包括石墨烯、硅烯、磷烯和硼氢化物）的最高转变温度。
2018-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Work function tuning of graphene oxide by using cesium applied to low work function tethers
低功函数系链（LWT）是具有涂覆有具有松散束缚电子的材料的段的长导体。与配备有源电子发射器的标准裸系绳不同，LWT由于电子和光电效应而以被动方式与环境等离子体闭合电路（阴极接触）。这项工作提出了一种新的程序制造LWT样品的实验结果。导电基板（铝和铜）已通过使用喷枪的可扩展、简单且具有成本效益的涂覆方法涂覆有掺杂铯的氧化石墨烯。GO和Cs掺杂的GO（GO/Cs）样品均利用X射线光谱、场发射扫描电子显微镜、四点探针和紫外光电子能谱学（UPS）表征。他们表明，GO片成功地掺杂了Cs原子，Cs原子不会在石墨烯片上团聚，也不会形成颗粒。UPS结果表明，通过用Cs掺杂GO片，GO的功函数从4.6eV降低到3.09eV，从而增加了GO作为电子发射体材料的适用性。
2019-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.plasm-ph
Growth and Characterization of Metalorganic Vapor-Phase Epitaxy-Grown \b{eta}-(AlxGa1-x)2O3/\b{eta}-Ga2O3 Heterostructure Channels
本文报道了金属有机气相外延生长的\b{eta} -（AlxGa 1-x）2 O3/ \b{eta} -Ga 2 O3调制掺杂异质结的生长和表征。通过利用δ掺杂的\b{eta} -（AlxGa 1-x）2 O3势垒在异质结构中实现电子沟道。采用传输长度法、电容-电压法和霍尔法研究了电子沟道特性。在室温下测得霍尔片电荷密度为1.06 × 1013 cm-2，迁移率为111 cm 2/Vs。制造的晶体管显示出22 mA/mm的峰值电流和8 X IO 6的通断比。在室温下测得薄层电阻为5.3 kΩ/平方，其中包括来自\b{eta} -（AlxGa 1-x）2 O3中的平行沟道的贡献。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nonlinear screening and charge redistribution in periodically doped graphene
本文建立周期性掺杂石墨烯中考虑长程二维屏蔽的电子势与浓度理论，将问题归结为非线性积分—微分方程并以低成本算法数值求解。
2024-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Sr-doping of LaMnO3 spacer on modulation-doped two-dimensional electron gases at oxide interfaces
调制掺杂氧化物二维电子气（2DEG）在LaMnO 3（LMO）缓冲无序-LaAlO 3/SrTiO 3（d-LAO/LMO/STO）异质界面处形成，为电子学和量子物理学提供了新的机会。本文研究了Sr掺杂对La_（1-x）Sr_xMnO_3（LSMO，x=0，1/8，1/3，1/2和1）的依赖性，从而研究了Mn_（eg）子带的填充以及LSMO极性对d-LAO/LSMO/STO输运性质的影响。当LSMO薄膜厚度从1 μ c增加到2 μ c时，观察到界面导电的急剧的金属-绝缘体转变，与x无关。在2K下，所得的电子迁移率通常高于1900 cm 2 V-1 s-1，其随着x的减小而增加。另一方面，对于所有的金属d-LAO/LSMO（1 μ c）/STO界面，片载流子密度在6.9E1012~ 1.8E1013cm-2（0.01~ 0.03e/uc）范围内，并且在很大程度上与x无关。这些结果是一致的电荷转移诱导调制掺杂方案，并澄清了缓冲层的极性上的调制掺杂起着微不足道的作用。载流子密度的可忽略的可调谐性可能是由于在无序LAO的沉积过程中LSMO的还原，或者即使将LSMO的组成从LMO改变为SrMnO 3，LSMO/STO界面处的Mn 3d电子的能级也几乎没有变化。
2017-02-17 cond-mat.mtrl-sci
High electron density $β-(Al_{0.18}Ga_{0.82})_2O_3/Ga_2O_3$ modulation doping using ultra-thin (1 nm) spacer layer
我们报告的设计和演示的$β-(Al_{0.18}Ga_{0.82})_2O_3/Ga_2O_3$调制掺杂异质结构，以实现高的薄层电荷密度。研究了在$β-(Al_{0.18}Ga_{0.82})_2O_3/Ga_2O_3$调制掺杂结构中在Si δ掺杂和异质结界面之间使用薄间隔层。我们发现，这种策略使更高的2DEG片电荷密度高达6.1x10^12 cm ^2，迁移率为147 cm ^2/Vs。通过测量378 cm ^2/V-s的低温有效迁移率和缺乏低温电容电压测量的载流子冻结，证实了简并2DEG沟道的存在。6.1 × 10^12 cm ^2的电子密度是在$(Al_{0.18}Ga_{0.82})_2O_3/Ga_2O_3$异质结构系统中没有平行导电通道时获得的最高报道的电荷密度。
2019-10-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
Unusual magnetoelectric effect in paramagnetic rare-earth langasite
违反时间反演和空间反演对称性对基本粒子和宇宙学有着深远的影响。这些对称性在相变时的自发破缺会在凝聚态系统中产生非常规的物理现象，例如由磁螺旋、电磁振子、光和自旋波的非互易传播以及线性磁电（ME）效应（与所施加的磁场成比例的电极化的强度以及由电场诱导的磁化强度）引起的铁电性。在这里，我们报告的实验研究的钬掺杂的硅酸镓镧，Ho $_{x}$ La $_{3-x}$ Ga $_5$ SiO $_{14}$，显示了一个令人费解的组合的线性和高度非线性ME响应在无序顺磁状态：其电极化的强度增长线性的磁场，但振荡多次旋转后的磁场矢量。我们提出了一个简单的唯象哈密顿量来描述这种不寻常的行为，并从微观上利用稀土离子的磁多极与电场的耦合来推导它。
2020-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetothermopower of $δ$-doped LaTiO$_3$/SrTiO$_3$ interfaces in the Kondo regime
报道了用等结构反铁磁钙钛矿LaCrO $_3$测量界面δ掺杂LaTiO $_3$ /SrTiO $_3$（LTO/STO）异质结构的磁热电势（S（H，T））。纯LTO/STO界面在300 K下的热电功率为$\approx$ 118 $μ$ V/K，但在$δ$掺杂时显著增加。在100 ~ 300 K温度范围内，观测到的S（T）与温度的线性关系与二维电子气的扩散热势理论一致。在薄层电阻显示Kondo型最小值的温度范围（T $<$ 100 K）内，S（T）显示出明显的增强。我们把S（T）的最大值归因于导电电子在界面处被局域杂质自旋的近藤散射。磁场对S的抑制以及面外和面内场几何结构中抑制的各向同性性质进一步加强了基于近藤模型的S（H，T）的解释。
2014-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain induced lithium functionalized graphane as a high capacity hydrogen storage material
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了应变对锂掺杂石墨烷（CHLi）稳定性、电子结构和储氢容量的影响.分子动力学（MD）模拟已经证实了当石墨烷片经受10%的拉伸应变时Li在其上的稳定性。在双轴非对称应变下，石墨烯（CH）片层Li的结合能相对于其本体结合能增加了52%。当Li掺杂浓度为25%时，储氢材料的重量密度可达12.12wt%。H2的吸附能被发现是在实际的H2存储应用的范围内。
2012-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Enhanced spin-orbit interaction and Kondo scattering in $δ$-doped LaTiO$_3$/SrTiO$_3$ interfaces
我们提出了一个研究的δ（$δ$）掺杂在LaTiO $_3$ /SrTiO $_3$（LTO/STO）界面与同构的反铁磁钙钛矿LaCrO $_3$（LCO），显着地改变了二维电子气（2-DEG）在界面处的属性。这些效应包括减少片状载流子密度，突出的低温电阻率最小值，增强弱反局域化低于10 K和观察到强各向异性磁电阻（MR）。正和负的MR分别为面外和面内场和MR的场和温度的依赖性建议近藤散射局部Ti $^{3+}$矩重整化的自旋轨道相互作用在T $<$ 10 K，随着$δ$层厚度的增加。电子能量损失谱和密度泛函计算为$δ$层阻止电子从LTO转移到STO提供了令人信服的证据。
2014-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stoner ferromagnetic phase of a graphene in the presence of an in-plane magnetic field
在随机相位近似下，研究了面内磁场对无带隙和带隙石墨烯片的基态性质的影响。临界磁场导致一个完全自旋极化相增加，通过减少零间隙的载流子密度，表明没有自发的磁性相变发生。然而，在大的能隙值处，它通过减小密度而减小。我们发现了一个连续的量子磁相变（斯通纳相）的狄拉克费米子在掺杂的石墨烯片。新的面内磁场依赖的电荷和自旋磁化率被揭露。
2009-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Current Density in Monolayer MoS$_2$ Doped by AlO$_x$
半导体在晶体管、光电子学和热电学中的应用需要稳定的掺杂。然而，这对于二维（2D）材料是具有挑战性的，其中现有方法要么与常规半导体处理不兼容，要么引入时间依赖性滞后行为。在这里，我们表明，低温（< 200 $^\circ$ C）的亚化学计量的AlO $_x$提供了一个稳定的n掺杂层的单层MoS $_2$，与电路集成兼容。该方法在通过化学气相沉积生长的单层MoS $_2$的晶体管中实现了> 2 × 10 $^{13}$ 1/cm $^2$的载流子密度、低至约7 kOhm/sq的薄层电阻和约480 Ohm.um的良好接触电阻。我们还达到了近700 μ A/μ m（>110 MA/cm $^2$）的记录电流密度在这个三原子厚的半导体，同时保持晶体管的开/关电流比> $10^6$。最大电流最终受到自热的限制，并且在器件散热更好的情况下可以超过1 mA/um。这种掺杂的MoS $_2$器件的截止电流为0.1 nA/um，接近国际技术路线图所要求的几个低功率晶体管指标
2020-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Total light absorption in graphene
我们证明，100%的光吸收可以发生在一个单一的图案化的掺杂石墨烯片。一般的分析表明，一个平面阵列的小损耗粒子表现出充分的吸收临界耦合条件下提供的截面的每个单独的颗粒是可比的晶格晶胞的面积。具体地，掺杂的石墨烯纳米盘的阵列当在全内反射下支撑在衬底上时，以及当位于涂覆金属的介电层上时，显示出完全吸收。我们的研究结果是相关的红外线探测器和源，可以通过静电掺杂的石墨烯可调。
2011-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhancing the Electron Mobility in Si-doped (010) $β$-Ga$_2$O$_3$ films with Low-Temperature Buffer Layers
我们展示了一种新的衬底清洗和缓冲层生长计划在$β$ -镓$_2$ O $_3$外延薄膜使用金属有机气相外延（MOVPE）。对于沟道结构，生长低温（LT，600 $^\circ$ C）未掺杂的Ga $_2$ O $_3$缓冲层，随后是过渡层到高温（HT，810 $^\circ$ C）Si掺杂的Ga $_2$ O $_3$沟道层，而没有生长中断。掺杂Fe的（010）Ga $_2$ 0 $_3$衬底清洁使用溶剂清洁，随后在外延层生长之前进行额外的HF（49%的水溶液）处理30分钟。示出了该步骤以补偿在外延层-衬底界面处的寄生Si沟道，该寄生Si沟道源自衬底抛光过程或来自环境的污染。SIMS分析显示，衬底界面处的Si峰值原子密度比衬底中的Fe原子密度低几倍，表明完全补偿。消除寄生电子通道在外延基板界面也验证了电气（电容-电压分布）测量。在LT生长的缓冲层中，可以看到来自衬底的Fe正向衰减尾部非常尖锐，衰减率为$\sim$ 9 nm $/$ dec。这些通道在非故意掺杂和Si掺杂薄膜中显示出创纪录的高电子迁移率，范围为196 - 85 cm $^2$ /Vs，掺杂范围为2 $\times$ 10 $^{16}$至1 $\times$ 10 $^{20}$ cm $^{-3}$。Si δ掺杂沟道也利用该衬底清洁和混合LT缓冲器生长。对于9.2 $\times$ × 10 $^{12}$ cm …
2023-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ab initio electronic and geometrical structures of tripotassium-intercalated phenanthrene
采用第一性原理密度泛函理论研究了三钾掺杂菲（\ce{K3C14H10}）的几何结构和电子结构.钾掺杂的主要作用是在窄的菲导带中注入电荷，使系统具有金属性。实验X射线单胞的费米面由两个分别具有显著一维和二维特征的薄片组成。
2011-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Area-selective deposition and B $δ$-doping of Si(100) with BCl$_{3}$
使用BCl-$_{3}$作为掺杂剂前体，在真空中在Si（100）中制备B掺杂的$δ$ -层。BC 1 PDMATHAMN在室温下容易吸附，如通过扫描隧道显微镜（STM）成像所揭示的。在升高的温度下退火促进B并入到Si衬底中。二次离子质谱（SIMS）深度分析表明，在150 $^{\circ}$ C下，30 L BCl $_{3}$剂量产生的峰B浓度$>$ 1.2（1）$\times$ 10 $^{21}$ cm $^{-3}$，总面积剂量为1.85（1）$\times$ 10 $^{14}$ cm $^{-2}$。在3.0 K下进行类似样品的霍尔棒测量，显示出在不进行退火掺入的情况下，薄层电阻为$R_{\mathrm{s}}$ = 1.91 k $Ω\square^{-1}$，空穴浓度为$n$ = 1.90 $\times$ × 10 $^{14}$ cm $^{-2}$，空穴迁移率为$μ$ = 38.0 cm $^{2}$ × $^{-1}$ × $^{-1}$。此外，几个B-掺杂的$δ$ -层的电导率显示出对温度的对数依赖性，暗示了二维系统。选择性区域沉积的BC 1 $_{3}$也证明了使用H-和Cl-基单原子抗蚀剂。与裸Si上的剂量区域相比，通过SIMS确定H和Cl抗蚀剂的吸附选择性比分别为310（10）：1和1529（5）：1，进一步验证了BCl $_{3}$作为掺杂剂前体用…
2021-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suppression of mid-infrared plasma resonance due to quantum confinement in delta-doped silicon
本文建立考虑强电荷密度限制、能谷简并及各向异性的 P:δ 层模型，解释其中红外等离子体共振缺失机制，并指出扩散恢复共振的原因。
2023-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
