Epitaxial binding and strain effects of monolayer stanene on the Al$_{2}$O$_{3}$(0001) surface
锡烯是锡的二维单层结构，由于其大的自旋-轨道相互作用，被预测为二维拓扑绝缘体。然而，一个明确的实验证明的锡烯的拓扑非平凡的性质已经逃避观察，部分原因是因为难以选择一个基板上的锡烯将保持拓扑非平凡的。在本文中，我们提出了第一性原理密度泛函理论（DFT）计算的外延单层锡烯生长在（0001）表面的氧化铝，Al $_{2}$ O $_{3}$，以及独立的装饰锡烯下的应变。通过描述单层锡烯如何与氧化铝结合的能量学和性质，我们展示了单层相干应变和外延到衬底的强大能量驱动。通过分析应变锡烯的电子结构，发现它是Al $_{2}$ O $_{3}$上的量子自旋霍尔绝缘体。我们还描述了\emph{in situ}氟装饰上的绑定锡烯单层，包括其潜在的机械剥离的效果。
2022-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Realizing an Epitaxial Stanene with an Insulating Bandgap
锡烯是一种具有蜂窝晶格结构的锡单原子层，被预测为一种候选的宽带隙二维（2D）拓扑绝缘体，通过不同的表面修饰，可以承载有趣的拓扑态，如量子反常霍尔效应和拓扑超导性。尽管密集的研究工作，人们仍然不能获得散装绝缘锡烯样品的任何运输研究和应用的锡烯的先决条件。在这里，我们展示了通过使用PbTe（111）衬底的具有绝缘体带隙的外延锡烯的实验实现。利用低温分子束外延技术，我们可以在PbTe（111）上生长单层锡烯。原位角分辨光电子能谱显示锡烯的特征带，其费米能级位于带隙内。在PbTe中掺杂Sr去除了位于锡烯间隙中的衬底状态，导致具有真正绝缘体的锡烯样品。这一实验进展为锡烯拓扑量子效应的研究奠定了基础。
2018-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Gapped Electronic Structure of Epitaxial Stanene on InSb(111)
Stanene（单层灰锡）具有类似于石墨烯的电子结构，但具有更大的自旋轨道间隙，为基于量子自旋霍尔（QSH）效应的室温电子学提供了一个有前途的平台。这种材料受到了理论上的广泛关注，但一直难以找到适合锡烯生长的基底，从而产生整体带隙的电子结构;对于室温应用来说，需要相当大的间隙。在这里，我们报告了锡烯外延生长在锑化铟（111）B面的研究。角分辨光电子能谱（ARPES）的测量结果表明，在协议与我们的第一性原理计算的间隙为0.44 eV。结果表明，锡烯在InSb（111）上是电子QSH应用的有力竞争者。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-assisted layer-by-layer growth and robust nontrivial topology of stanene films on Bi(111)
自从首次通过外延生长成功合成锡烯以来，人们一直致力于提高其整体质量，并探索其在不同生长条件下的拓扑和其他奇异性质。在这里，我们使用第一性原理的方法，揭示了原子的生长机制和强大的拓扑结构的少层锡烯Bi（111）。我们首先表明，单层锡烯生长在Bi（111）遵循一个非常理想的成核和生长机制，其特征在于吸引的Sn吸附原子的相互作用。更重要的是，我们发现，表面钝化的残余氢是必不可少的，在实现逐层生长的高品质的少层锡烯，与氢作为表面活性剂在稳定生长的薄膜。此外，我们系统地研究了锡烯的拓扑性质对薄膜厚度、氢钝化和衬底的依赖关系，并在不同的物理条件下获得了稳健的量子自旋霍尔效应。非平凡拓扑的鲁棒性归因于Bi衬底的强自旋-轨道耦合。本文还结合最近的实验结果讨论了锡烯的原子生长机制和非平凡拓扑结构。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of mechanical properties of silicene, germanene and stanene
包括硅烯、锗烯和锡烯的IV族衬底的二维同素异形体最近在纳米器件制造工业中引起了相当大的关注。这些涉及屈曲结构的材料最近已被实验制造。本研究利用第一性原理密度泛函理论计算方法研究了单层和自支撑硅烯、锗烯和锡烯的力学性质。进行单轴拉伸和压缩模拟，以探测和比较应力应变特性，如杨氏模量，泊松比和极限强度。我们评估了手性效应对2D基底的机械响应和键结构的影响。我们的第一性原理模拟表明，在所有研究的样品应用单轴加载可以改变电子性质的屈曲结构的金属字符。我们的研究为硅烯、锗烯和锡烯的力学性质提供了一个普遍而有用的观点。
2017-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Clean Freestanding Graphene by Platinum-Metal Catalysis
虽然独立的清洁石墨烯对于各种应用是必不可少的，但是在将石墨烯转移到期望的衬底之后用于去除聚合物层的现有技术仍然留下显著的污染物。我们发现了一种利用铂金属的催化性能制备超清洁独立石墨烯的方法。聚合物残留物的完全催化去除需要在175至350°C的温度下在空气中退火。低能电子全息研究证明，这种方法的结果在超干净的独立石墨烯。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Delamination-assisted ultrafast wrinkle formation in a freestanding film
本研究利用超快电子衍射直接观察无支撑薄膜中光激活的褶皱形成，发现其与边界处超快分层相关，而非固定边界条件，提供了量化褶皱动力学的通用方案并强调薄膜-基底相互作用的重要性。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-freestanding and single-atom thick layer of hexagonal boron nitride as a substrate for graphene synthesis
我们证明了通过在W（110）衬底上生长的Ni（111）薄膜的界面上插入Au原子，可以使单原子厚的六方氮化硼（hbn）层与Ni（111）薄膜脱离紧密的化学键。这一过程已被系统地研究，使用角分辨光电子能谱，X射线光电子能谱和吸收技术。已经证明，hbn层从“刚性”到“准独立”状态的转变伴随着其晶格常数的变化。利用化学气相沉积，石墨烯已成功地合成绝缘，准独立hbn单层。我们预期原位合成的弱相互作用石墨烯/六方氮化硼双层系统可以进一步发展为技术应用，并可能提供进一步探讨石墨烯的不寻常的电子性质的前景。
2010-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Large-gap quantum spin Hall state in functionalized dumbbell stanene
Tang等人提出二维哑铃（DB）锡烯是实现量子自旋霍尔效应（QSHE）的有希望的候选材料[P. Tang，P. Chen，W. Cao，H. Huang，S.卡汉吉罗夫湖Xian，Y. Xu，S. C. Zhang，W. Duan、黑腹拟步行虫A.鲁比奥B，90，121408（2014）]。然而，小的体隙限制了其在室温下的可能应用。基于第一性原理计算，我们预测，它的带隙可以提高到148 meV的甲基官能化，这可以进一步调整通过施加晶格应变。通过s-px、y带反转、拓扑不变量Z ~ 2 = 1和体带隙内的螺旋形无带隙边缘证实了QSHE。值得注意的是，边缘状态的特性，如大的费米速度和狄拉克锥，可以通过边缘修改调制。探索了衬底对拓扑性质的影响，当它生长在各种衬底上时，如SiC，h-BN和Bi 2 Te 3片。这些研究结果为基于锡烯的准分子热效应的制备及其在自旋电子学中的实际应用提供了重要的指导。
2016-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Possibility of Realizing Quantum Spin Hall Effect at Room Temperature in Stanene/Al2O3(0001)
二维量子自旋霍尔（QSH）绝缘体具有合理的宽带隙是必不可少的各种创新技术的发展。通过系统的密度泛函计算和紧束缚模拟，我们发现锡烯在α-Al 2 O3表面上可能在Γ点处具有相当大的拓扑非平凡带隙（~0.25 eV）.此外，锡烯原子键合到衬底上，但与衬底电子解耦，在很大程度上提供高结构稳定性和隔离的QSH状态。基本的物理机制是相当普遍的，这一发现可能会导致打开一个新的前景，探索QSH绝缘体的室温器件应用。
2017-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hot-Carrier cooling in Quasi Freestanding Bilayer Graphene with Hydrogen Intercalated Atoms
利用飞秒太赫兹光泵浦探测光谱研究了准自由支撑双层外延石墨烯中热载流子的冷却动力学。我们观察到较长的衰减时间常数，在2.6至6.4 ps的范围内，与以前的研究相比，单层石墨烯，这增加非线性与激发强度。增加的弛豫时间是由于在氢嵌入之后石墨烯层与SiC衬底的解耦，这增加了石墨烯与衬底之间的距离。此外，我们的测量没有表明超碰撞机制与热载流子的冷却过程有关，这最终是通过电子光学声子散射实现的。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The emergence of local wrinkling or global buckling in thin freestanding bilayer films
在可变形衬底上周期性地形成刚性覆盖层提供了一种用于为各种新颖应用模板化表面形貌的有用方法。许多实验已经研究了在相对软的预应变弹性基底上压缩刚性膜期间的褶皱形成，并且大多数实验都集中在基底厚度相对于膜厚度可以被认为是半无限的制度上。随着基底的相对厚度减小，膜的弯曲刚度占主导地位，导致双层过渡到局部屈曲或全局屈曲不稳定。在这项工作中，光学显微镜被用来研究的关键参数，确定出现的局部屈曲或全球屈曲的独立双层膜组成的薄的刚性聚合物盖层上的预应变的弹性体基板。控制膜和基底的厚度比以及预应变，并用于创建屈曲相图，其描述了随着基底的厚度比减小系统的行为。一个简单的力平衡模型的开发，以了解厚度和应变的依赖性的扭曲和屈曲模式，获得良好的定量协议与实验仅使用独立测量的材料参数。
2020-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Photoluminescence of freestanding single- and few-layer MoS2
我们提出了一个光致发光研究的独立和Si/SiO2支持的单层和几层二硫化钼。单层激子峰（A）仅在独立的MoS 2中观察到。支撑的单层MoS 2的光致发光反而源自A-（三电子）峰，因为MoS 2是从衬底n型掺杂的。在双层MoS 2中，与衬底的范德华相互作用使间接带隙能量降低高达~ 80 meV。此外，悬浮态MoS 2的光致发光光谱会受到干涉效应的影响。
2014-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in Few-Layer Stanene
α-锡-锡烯-单原子片在室温下具有量子自旋霍尔效应，为低维和拓扑物理的研究提供了一个理想的平台.虽然最近的研究集中在单层锡烯上，但少层锡烯中的量子尺寸效应可能会深刻改变材料特性，但尚未探索。通过探索层的自由度，我们意外地发现在PbTe上生长的少层锡烯到双层锡烯中具有超导电性，而体α-锡不具有超导电性。通过衬底工程，我们进一步实现了从单带到双带超导体的转变，转变温度提高了一倍。原位角分辨光电子能谱（ARPES）与第一性原理计算一起阐明了相应的能带结构。有趣的是，该理论还表明存在一个拓扑非平凡带。我们的实验结果开辟了新的战略，构建二维拓扑超导体。
2018-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Vanadium sacrificial layers as a novel approach for the fabrication of freestanding Heusler Shape Memory Alloys
在这项研究中，我们报告了一种方法，用于制备独立的磁热薄膜。采用溅射沉积法制备了Ni-Mn-Sn、Ni-Co-Mn-Sn和Ni-Co-Mn-Al非化学计量比Heusler合金。在衬底和Heusler膜之间添加牺牲钒层。通过选择性湿化学蚀刻，可以去除钒层。指出了钒层结晶和Heusler薄膜外延生长的条件。独立和制备的薄膜的磁性和结构特性进行了详细比较。本研究的主要焦点是衬底约束对马氏体相变的影响。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Self-Assembly of Magnetic Co Atoms on Stanene
利用扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）结合密度泛函理论（DFT）研究了磁性Co原子在Cu（111）衬底上超平锡烯上的自组装.通过在80 K下将Co沉积到锡烯/Cu（111）上，Co原子分别形成了含1个、2个和3个Co原子的单体、二聚体和三聚体结构。根据原子分辨的形貌图像和偏压依赖的表观高度，推导出了基于Sn原子被Co原子取代的原子结构模型，该模型与自洽DFT计算和STM模拟结果一致。除此之外，投影态密度（PDOS）已经揭示了在Co-3d 3 z2-r2少数带的约-0.5eV处的最小值，其主要贡献于在Co原子位点处获得的隧穿电导（dI/dU）谱中约-0.3eV处的峰特征。由于Co-3d主带和少带之间的交换分裂，存在非零磁矩，包括在锡烯上的Co原子组装的单体中约0.60 uB、二聚体中约0.56 uB和三聚体中约0.29 uB。因此，这种磁性Co原子组装可以提供稳定具有非平凡拓扑性质的二维（2D）锡烯上的局部磁性的重要构建块。
2022-02-02 cond-mat.mtrl-sci
The role of etching anisotropy in the fabrication of freestanding oxide microstructures on SrTiO3(100), SrTiO3(110), and SrTiO3(111) substrates
用于制造独立氧化物微结构的释放过程依赖于适当的、可控的和可重复的湿法蚀刻过程。SrTiO_3是生长氧化物薄膜最常用的衬底之一，并且在HF：水溶液中可以分解。这种工艺是强各向异性的，并受到局部缺陷和衬底切面的影响。我们分析了具有（100）、（110）和（111）切面的SrTiO 3衬底在5%HF：水溶液中浸泡期间的蚀刻行为。比较了三种衬底上抗HF（La，Sr）MnO3薄膜微图形的点蚀、各向异性、宏观腐蚀速率和欠腐蚀效应。释放的目标结构，如报告的（La，Sr）MnO 3独立的微桥，取决于衬底的晶体对称性和结构本身沿平面方向的面内取向。通过比较在两个不同的长度尺度上的蚀刻演变，我们区分两个制度的蚀刻前的传播：一个内在的，由于一个特定的晶格方向，和一个宏观的，从不同的蚀刻前的混合。我们报告的蚀刻SrTiO 3表面的形貌和欠蚀刻区域的几何形状，以及微桥夹持区。报告的分析将使复杂的MEMS器件的设计，允许模拟释放的任意结构的氧化物薄膜沉积在STO的顶部所需的蚀刻过程的演变。
2021-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Freestanding perovskite and infinite-layer nickelate membranes
本研究利用水溶性牺牲层制备自支撑钙钛矿镍酸盐薄膜并探索无基底模板的拓扑还原，发现无模板还原的薄膜表现出绝缘特性，证明模板对稳定具有最佳输运特性的无限层相至关重要。
2024-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Recycling of Perovskite Substrate
水溶性牺牲层Sr $_3$ Al $_2$ O $_6$的使用极大地促进了自支撑功能氧化物薄膜的研究，特别是由于其最终能够制备高质量的外延钙钛矿薄膜。然而，昂贵的单晶衬底，例如SrTiO $_3$，在获得独立薄膜之后通常被丢弃。在这里，我们证明了SrTiO $_3$衬底可以回收来制备具有几乎相同的结构和电学性能的La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_3$薄膜。在获得自支撑薄膜后，SrTiO $_3$上的残留物可以通过80 \degree C热水浸泡和漂洗处理来去除。因此，SrTiO $_3$的表面恢复到其原始的台阶和平台结构。
2022-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Oxygen Octahedral Tilt Controlled Topological Hall Effect in Epitaxial and Freestanding SrRuO3/SrIrO3 Heterostructures
本研究通过外延剥离技术制备独立SrRuO3/SrIrO3异质结，利用第一性原理计算和微磁模拟揭示氧八面体倾转控制Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，从而在宽温域内稳定Néel型斯格明子并诱导拓扑霍尔效应。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Millimeter-scale freestanding superconducting infinite-layer nickelate membranes
本研究开发了一种结合可溶性缓冲层的工艺，成功制备出毫米级自支撑超导无限层镍酸盐薄膜，其性能与优化薄膜相当，为无衬底实验和器件研究提供了平台。
2024-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quasi-Freestanding Multilayer Graphene Films on the Carbon Face of SiC
利用高分辨角分辨光电子能谱研究了生长在SiC碳表面上的石墨烯和掺杂石墨烯的电子能带结构，观察到相邻层之间的旋转和AB-堆叠。将准独立AB-双层的能带结构与在SiC的Si面上生长的双层石墨烯直接比较，以研究衬底对外延石墨烯的电子性质的影响。我们的研究结果表明，从电子的角度来看，由于石墨烯层之间的旋转，C面膜几乎是独立的。
2011-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Homogeneous Large-area Quasi-freestanding Monolayer and Bilayer Graphene on SiC
在这项研究中，我们首先表明，在外延石墨烯生长过程中的氩气流量是一个重要的参数，以控制缓冲层和石墨烯层的质量。原子力显微镜（AFM）和低能电子衍射（LEED）测量表明，SiC衬底的分解强烈依赖于Ar质量流率，而压力和温度保持恒定。我们的数据进行解释的SiC分解速率的竞争的基础上，由Ar流控制的模型，在SiC表面的平衡过程下形成一个均匀的石墨烯缓冲层。适当选择一组生长参数允许生长无缺陷、超光滑和连贯的无石墨烯缓冲层和无双层的单层石墨烯片，其可以通过氢插层转化为大面积高质量的准独立单层和双层石墨烯（QFMLG和QFBLG）。原子力显微镜，扫描隧道显微镜（STM），拉曼光谱和电子输运测量强调了所得到的准独立层的优异的均匀性。四探针结构下的电子输运测量结果表明，在μm和mm尺度上都存在均匀的低阻各向异性。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High sensitive quasi freestanding epitaxial graphene gassensor on 6H-SiC
我们测量了6 H-SiC衬底上外延石墨烯和准独立外延石墨烯对NO $_2$、N $_2$、NH $_3$和CO的电响应。与外延石墨烯相比，准独立式外延石墨烯显示出NO2灵敏度的6倍增加。两种样品的灵敏度均优于实验限制的1 ppb。准独立式外延石墨烯的灵敏度的强烈增加可以通过接近狄拉克点的费米能量来解释，导致强烈的表面掺杂依赖的样品电阻。两种传感器对N $_2$、NH $_3$和CO的灵敏度可忽略。
2013-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Freestanding Thin-Film Materials
School of Materials Science and Engineering, Beihang University（北京航空航天大学材料科学与工程学院）；State Key Laboratory of Tropic Ocean Engineering Materials and Materials Evaluation, Beihang University（北京航空航天大学热带海洋工程材料与材料评价国家重点实验室）；The Analysis & Testing Center, Beihang University（北京航空航天大学分析测试中心）
本研究综述了独立薄膜材料的制备技术、性能及其在柔性电子、高灵敏度传感器和量子态探索中的应用，同时分析了可扩展制备和长期稳定性的挑战。
2025-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Tuning the electronic structure of α-antimonene monolayer through interface engineering
从衬底的界面电荷转移可能会影响外延范德华（vdW）单层的电子结构，从而影响其进一步的技术应用。例如，在起皱的蜂窝状相（α-锑烯）中的独立的Sb单层，黑色磷烯的结构类似物，被预测为半导体，但是当在Td-WTe 2衬底上生长时，外延层表现为无间隙半金属。在这里，我们表明，界面工程可以应用于调整界面电荷转移，从而外延单层的电子带。结果表明，在SnSe衬底上成功地获得了带隙约为170 meV的半导体α-锑烯单层膜。此外，在双层α-锑烯中观察到半金属-半金属的交叉。这项研究铺平了道路，通过界面工程修改二维vdW材料的电子结构。
2020-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pulsed-mode metalorganic vapor-phase epitaxy of GaN on graphene-coated c-sapphire for freestanding GaN thin films
本文提出在石墨烯涂覆的c面蓝宝石上采用脉冲模式金属有机气相外延生长高质量GaN薄膜，并通过机械剥离制备自支撑GaN，用于可转移LED器件。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Substrate suppression of oxidation process in pnictogen monolayers
本文通过第一性原理计算研究As、Sb和Bi单层，发现SiC基底能显著抑制氧化过程并增强材料的抗氧化鲁棒性。
2023-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Spatially reconfigurable topological textures in freestanding antiferromagnetic nanomembranes
本文提出可剥离的α-Fe₂O₃反铁磁纳米膜，通过透射矢量成像和挠曲应变实现室温拓扑织构的三维空间重构，为曲线反铁磁学和非传统计算开辟新路径。
2023-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Quasi-Freestanding Molecular Crystals for High-Performance Organic Field-Effect Transistors
二维原子晶体由于其令人兴奋的物理和器件应用，近年来得到了广泛的研究。然而，具有可扩展加工性和竞争性器件性能的分子对应物仍然具有挑战性。在这里，我们证明了高质量的少层二辛基苯并噻吩并苯并噻吩分子晶体可以通过范德华外延生长在石墨烯或氮化硼衬底上，具有精确控制的厚度下降到单层，大面积单晶，低工艺温度和图案化能力。晶体层是原子级光滑的，并且由于弱的范德华相互作用而与衬底有效地解耦，从而为高性能有机晶体管提供原始界面。结果，氮化硼上的单层二辛基苯并噻吩并苯并噻吩分子晶体场效应晶体管显示出高达10 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1）的创纪录的高载流子迁移率和在1V左右的积极缩放的饱和电压。我们的工作揭示了一类令人兴奋的新的二维分子材料的电子和光电应用。
2014-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Multiplication of freestanding semiconductor membranes from a single wafer by advanced remote epitaxy
自支撑单晶膜是功能电子学的重要组成部分。特别是III-N和III-V族化合物半导体膜为光电子学、大功率电子学和高速计算提供了巨大的机会。然而，尽管通过将外延层与供体晶片分离来生产这种膜做出了巨大努力，但是使用实际工艺来收获外延层仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一种方法来生长和收获多个外延膜具有极高的产量在晶圆级。为此，在外延系统中在III-N和III-V衬底上直接形成2D材料，这使得能够实现由2D材料和外延层的多个交替层组成的高级远程外延方案，所述外延层可以通过单次外延运行形成。然后通过逐层剥离收获多堆叠结构中的每个外延层，从而从单个晶片产生具有前所未有的吞吐量的多个独立膜。由于2D材料允许在界面处剥离而不损坏外延层或衬底，因此晶片可以重复用于后续的膜生产。因此，这项工作代表了一个有意义的一步，高通量和低成本生产的单晶膜，可以异质整合。
2022-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-asymmetric graphene nanoribbons in graphane on silicon dioxide
采用从头计算方法研究了氧化硅衬底上氢化石墨烯（graphane）的结构。发现仅在石墨烯层的一侧上具有氢化的结构是稳定的，并且给出了其氢构型。此外，我们通过从外延石墨烷层选择性地去除氢来形成锯齿形石墨烯纳米带。在这些带中，独立的反铁磁锯齿形带的自旋简并被打破，不同大小的带隙出现相反的自旋物种。这种简并断裂是由于带下方的衬底中的电荷不平衡，其通过衬底原子相对于石墨烯带的边缘的不对称对准而引入。
2011-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Dirac states beyond $π$ orbitals for silicene on SiC(0001) surface
石墨烯中与狄拉克态相关的有趣性质的发现激发了人们对探索其二维IV族对应物（如硅烯、锗烯和锡烯）的巨大兴趣。然而，这些材料必须通过在具有强界面相互作用的基底上合成来获得，这通常会破坏其固有的$π$（$p_z$）轨道狄拉克态。本文从理论上研究了在4 H-SiC（0001）表面的硅烯中，由$p_{x,y}$轨道而不是$p_z$轨道产生的狄拉克态的存在性，尽管界面相互作用很强，但这些狄拉克态仍然存在.我们还表明，交换场与自旋-轨道耦合一起产生可检测的带隙为1.3毫电子伏。Berry曲率计算表明，这种Dirac态具有非平凡的拓扑性质，其Chern数为$C = 2$，表明硅烯在SiC（0001）上可能实现量子反常霍尔效应.最后，我们构造了一个最小有效模型来捕捉这个系统的低能物理。这一发现也适用于锗烯和锡烯，并在纳米电子学中具有巨大的应用潜力。
2017-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Super-tetragonal Sr4Al2O7: a versatile sacrificial layer for high-integrity freestanding oxide membranes
本研究提出超四方Sr4Al2O7（SAOT）作为新型水溶性牺牲层，利用其低对称结构的高应变承受能力实现无裂纹、毫米级高质量自支撑氧化物薄膜制备，推动氧化物电子与柔性器件发展。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Optical Identification of Few-Layer Graphene Obtained by Friction
提出了一种基于摩擦的方法来获得石墨层。通过在NaCl基底表面上摩擦石墨棒，然后将基底溶解在水中，获得含有几层石墨烯的石墨的独立薄结构。在所获得的结构中发现了光学透明且机械强度高的少层石墨烯薄层。
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-freestanding monolayer heterostructure of graphene and hexagonal boron nitride on Ir(111) with a chiral boundary
石墨烯/六方氮化硼（h-BNC）单层横向异质结构由于其可调的带隙特性和独特的界面物理性质而受到越来越多的关注。在此，我们首次报道了在弱耦合Ir（111）基底上合成几乎独立的h-BNC杂化物，其中石墨烯和具有不同表面高度和波纹的h-BN形成完美的单层杂化物。借助于扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS），我们证明了h-BN可以沿着预沉积的石墨烯域的边界修补，反之亦然，以形成无缝的单层混合物，在界面处实现主要的锯齿型手性边界。密度泛函理论计算和STM/STS测量帮助我们揭示了石墨烯和h-BN之间的这种界面在化学键合方面是原子尖锐的，并且从理论和实验的角度来看局部电子性质。
2014-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Extrinsic morphology of graphene
石墨烯本质上是非平坦的并且随机地起皱。由于原子级薄石墨烯的波纹物理学与其电子学性质密切相关，因此石墨烯的随机波纹形态对其在纳米电子器件中的应用构成了重大挑战，其中精确（数字）控制是关键。近年来的研究表明，衬底支撑石墨烯的形貌受到石墨烯-衬底相互作用的调控，不同于自支撑石墨烯的随机本征形貌。石墨烯的非本征形态的调控为精细调节石墨烯的性质提供了新的途径。为了指导进一步的研究探索这些丰富的机会，本文综述了在广泛的外部调控下石墨烯外在形态的建模和实验研究的最新进展，包括二维和一维基底表面特征以及一维和零维纳米尺度支架（例如，纳米线和纳米颗粒）。
2011-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in freestanding infinite-layer nickelate membranes
通过界面工程和快速转移合成自支撑La0.8Sr0.2NiO2超导薄膜（Tc=10.9 K），为研究镍酸盐超导提供新平台。
2024-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Nanostructuring Graphene by Dense Electronic Excitation
制造定制石墨烯纳米结构的能力是充分利用其巨大技术潜力的关键因素。我们研究了快速重离子诱导折叠在石墨烯中产生的纳米结构。对于我们的实验，单层的石墨烯剥离各种基板和独立的石墨烯已被照射和原子力和高分辨率透射电子显微镜以及拉曼光谱分析。我们表明，密集的电子激发后的穿越离子产生特征的纳米结构，其中每一个可以通过选择适当的照射条件制造。这些纳米结构包括独特的形态，例如具有给定手性的封闭双层边缘或支撑的以及独立的石墨烯内的纳米孔。纳米孔的长度和取向以及因此相关联的闭合双层边缘的长度和取向可以简单地通过入射离子束的方向来控制。在独立式石墨烯中，快速重离子辐照诱导极小的开口，从而提供了以受控方式包覆石墨烯膜的可能性。
2015-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Hole doping, hybridization gap, and electronic correlation in graphene on a platinum substrate
石墨烯和衬底之间的相互作用提供了一种可行的途径来增强这两种材料的功能。根据界面处电子相互作用的性质，石墨烯的电子能带结构受到强烈影响，这使得我们能够利用石墨烯的固有性质或在石墨烯中设计额外的功能。在这里，我们提出了一个角度分辨光电发射研究石墨烯和铂衬底之间的相互作用。石墨烯和铂之间的界面的形成导致石墨烯的电子结构不仅与其独立形式而且与在典型金属上观察到的行为强烈偏离。通过对实验和理论电子能带结构的结合研究，揭示了铂衬底上石墨烯独特的电子性质，从而选择石墨烯/铂作为研究金属衬底上具有强相互作用的石墨烯的模型体系。
2017-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Designing Guidance for Multiple Valley-based Topological States Driven by Magnetic Substrates: Potential Applications at High Temperatures
该研究通过构建锗烯/硅烯/锡烯磁性衬底异质结构，揭示SOC强度、磁取向与反铁磁耦合对多种谷基拓扑相变的调控规律，为高温自旋与谷电子器件提供设计策略。
2025-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale imaging of graphene nanoribbons on graphene after polymer-free substrate transfer
Universidad de Granada（格拉纳达大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；University of Bern（伯尔尼大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）
本研究利用STM/STS表征无聚合物湿法转移至石墨烯基底后的9-AGNRs，发现扶手椅型纳米带保持结构完整性而修饰边缘拓扑发生改变，并揭示费米能级对齐差异，为可靠集成原子级精确GNRs提供框架。
2025-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kagome silicene: a novel exotic form of two-dimensional epitaxial silicon
自从石墨烯被发现以来，人们一直在努力寻找新的二维（2D）材料。将材料的尺寸减小到其最终的薄度是揭示新物理现象并潜在地提高器件性能的有希望的途径。在最近的二维材料中，石墨烯的类似物，IV族元素因其意想不到的和可调的物理性质而引起了人们的广泛关注。根据生长条件和衬底，可以形成硅烯、锗烯和锡烯的几种结构。在这里，我们报告的可果美晶格硅烯铝（111）基板上的合成。我们通过扫描隧道显微镜（STM）的观察，高分辨率的核心水平（CL）和角度分辨光电子能谱学（ARPES）的测量，以及密度泛函理论计算提供了这样一个异国情调的2D硅同素异形体的证据。
2020-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of stripe-ordered structural phases in monolayer IrTe$_2$ by a gold substrate
通过金衬底抑制单层IrTe₂的条纹有序结构相，揭示金属衬底相互作用对二维材料结构相工程的重要性。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Low-energy electron holographic imaging of gold nanorods supported by ultraclean graphene
电子显微镜的理想支撑物应尽可能薄，并尽可能少地与初级电子相互作用。由于石墨烯是原子级薄的，并且由排列在蜂窝晶格中的碳原子组成，因此在电子显微镜中使用石墨烯作为基底的潜力是巨大的。到目前为止，石墨烯几乎从未用于此目的，因为在感兴趣的物体沉积之前或之后，独立石墨烯的清洁度是不够的。我们在这里通过低能电子全息成像证明，用铂-金属催化方法制备的独立石墨烯即使在重新暴露于环境条件和从液相沉积金纳米棒之后仍然保持超净。在金颗粒的全息重建中，物体周围的有机壳被成像，而在同一样品的SEM图像中无法检测到，这表明低能电子全息术在石墨烯支撑的单生物分子成像中具有巨大的潜力。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Rapid low-temperature synthesis of graphene-coated SiC substrates for remote and van der Waals epitaxy
本研究针对传统SiC高温石墨化制备石墨烯存在的表面台阶聚束问题，开发金属辅助石墨化技术，低温快速合成均匀单晶石墨烯，成功制备自支撑III-N薄膜，为超宽禁带晶体薄膜规模化制备提供新路径。
2025-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plumbene on a magnetic substrate: a combined STM and DFT study
作为石墨烯的重质类似物，铅烯是一种具有强自旋轨道耦合效应的二维材料。利用扫描隧道显微镜（STM），我们观察到Pb在Ir（111）上的Fe单层上形成了一个扁平的蜂窝晶格。相反，在没有Fe层的情况下，发现Pb在Ir（111）上的c（2x4）结构，我们使用密度泛函理论（DFT）计算来合理化这些发现，并分析杂化对铅烯能带结构的影响。在未被占用的状态下的狄拉克锥的分裂的自旋轨道相互作用被清楚地观察到，而在被占领的状态下的独立的铅，我们发现一个带反转，导致形成一个拓扑非平凡的差距。通过与Fe层的强杂化介导的交换分裂驱动量子自旋霍尔到量子反常霍尔态跃迁。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Visualizing topological edge states of single and double bilayer Bi supported on multibilayer Bi(111) films
独立的单双层Bi（111）是一种边缘态沿其周边传播的二维拓扑绝缘体。在实验上给出了层间耦合的情况下，Bi（111）薄膜的拓扑性质以及支撑衬底对最顶层Bi双层的影响仍然存在争议。本文结合扫描隧道显微镜和第一性原理计算，系统地研究了NbSe 2衬底上生长的Bi（111）薄膜的电学性质。两种类型的非磁性边缘结构，即，传统的Z字形边缘和2 × 1重构边缘交替地共存于单个双层岛的边界处，其拓扑边缘状态表现出显著不同的能量和空间分布。无论Bi（111）薄膜的底层厚度如何，在单层和双层Bi岛的边缘处都持续可见突出的边缘状态。我们提供了一个解释所观察到的边缘状态，验证了与第一性原理计算的拓扑起源。本文澄清了长期以来关于Bi（111）薄膜拓扑结构的争论，并揭示了通过边缘修饰的拓扑边缘态的可调谐性。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological phases in Bi/Sb planar and buckled honeycomb monolayers
我们研究了二维Bi/Sb蜂窝晶体中的拓扑相，考虑平面、屈曲、独立和沉积在衬底上的结构。我们使用多轨道紧束缚模型，并与密度泛函理论方法的结果进行比较。我们通过计算拓扑不变量来区分拓扑相位，分析带状几何中系统的边缘态，并通过观察它们的纠缠谱。我们发现，弱耦合到衬底的屈曲和平面晶体是足以导致过渡到$Z_2$拓扑绝缘体相。拓扑晶体绝缘体（TCI）相在半无限几何和纠缠谱中表现出一对边缘态。输运计算TCI阶段显示强大的量子化电导，即使在存在的破坏性障碍。
2018-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Defect Sizing, Separation and Substrate Effects in Ion-Irradiated Monolayer 2D Materials
在当代材料科学中，二维纳米材料的精确和可扩展的缺陷工程是非常受欢迎的。在这里，我们提出了缺陷工程单层石墨烯和二硫化钼（MoS $_2$）的照射与惰性气体离子在30千电子伏。在气体场离子源显微镜中使用两种不同质量的离子种类：氦（He $^+$）和氖（Ne $^+$）。使用拉曼光谱进行了详细的研究，所引入的缺陷尺寸和所产生的缺陷间的距离与逐步上升的离子剂量。扩展现有的模型，我们发现，平均缺陷尺寸是相当小的支持比独立的石墨烯和缺陷的生产率更大。我们的结论是，从基板的二次原子在缺陷产生中发挥了重要作用，相对于由初级离子束所产生的缺陷，产生更小的缺陷。此外，一个类似的模型也适用于支持的MoS $_2$，另一个有前途的成员的二维材料家族。两种离子的缺陷产率获得的MoS $_2$，证明它们与材料的不同的相互作用，并促进与文献中的其他照射条件的比较。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Inversion Symmetry Breaking in Epitaxial Ultrathin Bi (111) Films
该研究在InSb衬底上外延生长Bi(111)超薄膜，发现界面作用导致反演对称性破缺，并证实表面态拓扑平凡，阻止了半金属-半导体转变。
2025-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Free Standing Epitaxial Oxides Through Remote Epitaxy: The Role of the Evolving Graphene Microstructure
本研究揭示了石墨烯微结构损伤与氧化物外延质量的关联，通过采用大晶粒尺寸石墨烯和可控孔径法，成功制备并转移了高质量自支撑氧化物薄膜，推动了功能氧化物的异质集成与商业化应用。
2024-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron spectrum of epitaxial graphene monolayers
SiC上的外延石墨烯具有与独立样品类似的电子光谱。然而，耦合到基板，虽然很小，影响准粒子的属性。结合\emph{ab initio}计算和对称性分析，我们导出了石墨烯外延层的一个修正的Dirac-Weyl哈密顿量。C面外延层的狄拉克锥几乎保持不变，Si面外延层的能带分裂约为30.meV.在一定的能量下，狄拉克带被界面态的共振相互作用显著扭曲，这将导致迁移率抑制，特别是在Si面上。
2010-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Dumbbell Stanane: A large-gap quantum spin Hall insulator
量子自旋霍尔（QSH）效应在自旋电子学和量子计算中有很好的应用前景，但目前只能在超低温下实现。寻找大间隙QSH绝缘子是提高QSH运行温度的关键。使用第一性原理计算，我们证明了稳定的氢化锡烯与哑铃状结构（DB锡烷）具有大的拓扑非平凡的带隙为312 meV（伽马点）和160 meV的散装其特征在于由拓扑不变量Z 2 =1，由于s-pxy带反转。在纳米结构中出现了螺旋形的无带隙边缘态，具有与石墨烯相当的高费米速度。非平凡拓扑态对衬底效应具有鲁棒性。该材料的实现为室温下量子阱效应的应用提供了一种可行的解决方案，有利于高速自旋电子学器件的制备。
2015-05-16 cond-mat.mtrl-sci
