Epitaxy of Fe3O4 on Si(001) by pulsed laser deposition using a TiN/MgO buffer layer
氧化物材料在硅（Si）衬底上的外延对于使用氧化物的各种物理性质如铁电性、铁磁性或超导性的未来功能器件具有极大的兴趣。最近，具有高自旋极化的载流子的材料已经成为自旋电子学中的氧化物-氧化物混合器件的关注点。在这里，我们报告的脉冲激光沉积磁铁矿（Fe 3 O 4）在Si（001）衬底上清洁的原位激光束高温处理。在沉积氮化钛（TiN）和氧化镁（MgO）的双缓冲层之后，可以生长高质量的外延磁铁矿层，如通过RHEED强度振荡和高分辨率X射线衍射所验证的。
2003-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic and spectroscopic evidences for multiple ion-exchange reactions controlling biomineralization of CaO.MgO.2SiO2 nanoceramics
Faculty of Materials Science and Engineering, K.N. Toosi University of Technology（材料科学与工程学院，K.N. 托基技术大学）
本研究通过微观和光谱分析揭示了CaO.MgO.2SiO2纳米陶瓷在体外生物矿化过程中，Ca、Mg、Si和P等多种离子交换反应的作用机制。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
Decoupling interface and thickness effects on hydrogen absorption in V/MgO: experiments and DFT
通过实验与DFT计算研究V/MgO薄膜中界面和厚度对氢吸收的影响，发现界面电子杂化削弱氢结合，超薄极限下熵变增大且相变临界温度被抑制，表明层厚与界面工程可调控可逆氢吸收。
2025-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Impurity induced enhancement of perpendicular magnetic anisotropy in Fe/MgO tunnel junctions
采用第一性原理计算，研究了Cr和V杂质对Fe/MgO磁性隧道结的磁各向异性和自旋极化的影响.它表明使用层分辨各向异性计算技术，而在界面附近的杂质有一个激烈的影响，在降低垂直磁各向异性（PMA），它的位置在体内允许保持高表面PMA。此外，有效磁各向异性具有强烈的趋势，从面内到面外的字符作为Cr和V浓度的函数，有利于面外的磁化方向为约1.5 nm厚的Fe层在杂质浓度高于20%。同时，自旋极化不受影响，甚至在大多数情况下增强，有利于增加隧道磁电阻（TMR）值。
2014-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Hard x-ray standing-wave photoemission insights into the structure of an epitaxial Fe/MgO multilayer magnetic tunnel junction
Fe/MgO磁性隧道结是一种经典的自旋电子学系统，具有当前重要的技术意义，并具有未来创新的兴趣。关键的磁性与难以接近的掩埋界面的结构直接相关，并且表面附近的Fe和MgO成分在暴露于空气时不稳定，因此更深的探测，非破坏性的原位测量非常适合该系统。因此，我们应用硬X射线光电子能谱（HXPS）和驻波（SW）HXPS在几keV的能量范围内探测外延生长的MgO/Fe超晶格的结构。超晶格由9个重复的MgO在Fe上通过磁控溅射在MgO（001）衬底上生长，具有保护性的Al 2 O3覆盖层。我们通过SW-HXPS确定9个重复中的8个是相似的和有序的，具有33 $\pm$ 4埃的周期，在界面处存在少量的FeO，并且具有约100 μ m的显著扭曲的顶部双层。在顶部MgO/Fe界面处的下层的氧化的3倍。在铁层的顶部和底部有不对称氧化的证据。我们发现暗场扫描透射电子显微镜（STEM）和X射线反射率测量的协议。通过STEM测量，我们确认了一个整体的外延堆叠与位错和翘曲的界面处的CA。5埃。我们还注意到一个明显的差异，在顶部的双层，特别是MgO，与可能的铁夹杂物。因此，我们表明，SW-HXPS可用于探测深埋界面的新型磁性器件与几埃的精度。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Online in-situ X-ray diffraction setup for structural modification studies during swift heavy ion irradiation
由于快速重离子的撞击而引起的电子激发的高能量密度可以诱导材料中的结构修改。我们提出了一种称为ALIX的X射线衍射仪，它已被设置在低能量IRRSUD束线的GANIL设施，允许作为离子注量的函数的结构修饰动力学的研究。对X射线装置进行了改进和优化，使快速重离子辐照与X射线图案记录同时进行。我们提出了ALIX的能力，通过使用从衍射和从离子-靶相互作用的X射线之间的能量歧视进行同时照射-衍射。为了说明其潜力，本文介绍了顺序或同时辐照-衍射的结果，以显示辐射对陶瓷结构性能的影响。本文研究了多晶MgO和SrTiO_3在氙离子辐照下的相变动力学。我们已经观察到，MgO氧化物是耐辐射的高电子激发，相反的SrTiO 3，它表现出从结晶到非晶态的过渡在照射过程中的高灵敏度。通过解释SrTiO 3的非晶化动力学，缺陷重叠模型进行了讨论，以及潜在的轨道特性。结合透射电子显微镜研究，我们得出结论，一个单一的影响模型描述的相变机制。
2012-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure and local ordering in epitaxial Fe$_{100-x}$Ga$_x$/MgO(001) films
在这项工作中，我们研究了通过分子束外延在Mg 0（100）上生长的Fe $_{100-x}$ Ga $_x$的结构特性。我们结合了长距离和局部/化学选择性X射线探针（X射线衍射和X射线吸收光谱），以及通过透射电子显微镜和表面敏感$in situ$反射高能电子衍射的真实空间成像。对于衬底温度低于400 $^o$ ℃的$T_s$，我们获得$bcc$膜，而对于$x \approx$ 24和$T_s \geq$ 400 $^o$ ℃，观察到$fcc$相的成核。对于这两个系统的Ga anticlustering或局部范围有序现象出现。$bcc$膜的第一和第二配位壳层中的Ga/Fe组成与随机Ga分布所预期的不同，并且接近D 0 $_3$样有序相，导致Ga-Ga对数量最小化。另一方面，没有观察到真正的长程D 0 $_3$相，表明原子有序化仅发生在局部尺度上。总体而言，在这项工作中提出的外延生长程序，首先，避免了形成的长程有序的D 0 $_3$相，这是已知的是有害的磁致伸缩性能，第二，证明了生长$fcc$膜的可能性在温度远低于那些需要获得散装$fcc$样品。
2018-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic CuCrO2 under High Pressure: In-Situ X-Ray Diffraction and Raman Spectroscopic Studies
用原位X射线衍射和拉曼光谱研究了铜铁矿化合物CuCrO_2在23.2和34 GPa压力下的压缩行为。X射线衍射数据表明，周围菱面体结构的稳定性高达~ 23 GPa。材料在轴向压缩中表现出大的各向异性，c轴压缩系数c= 1.2610-3（1）GPa-1，a轴压缩系数a= 8.9010-3（6）GPa-1。我们的XRD数据显示衍射峰的不可逆加宽。压力体积数据当拟合到三阶Birch-Murnaghan状态方程时给出体积模量值，B 0 = 156.7（2.8）GPa，其压力导数B 0 '为5.3（0.5）。拉曼测量中观察到的所有振动模式都显示出压力硬化。在~24 GPa出现了一个新的模，表明化合物发生了结构相变。我们的XRD和拉曼光谱的结果表明，CuCrO 2在压缩下可能会转变为有序的岩盐型结构。
2014-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Towards a full Heusler alloy showing room temperature half-metallicity at the surface
利用自旋分辨光电子能谱研究了在MgO（100）衬底上外延生长的100 nm Co2Cr0.6Fe0.4Al（CCFA）薄膜的表面自旋极化特性。我们表明，一个仔细的原位制备的样品表面导致的值为室温自旋极化高达45%的费米能级。据我们所知，这是迄今为止在室温下在全Heusler合金的表面区域测得的最高值。
2006-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Trimethylaluminum Diffusion in PMMA Thin Films during Sequential Infiltration Synthesis: In Situ Dynamic Spectroscopic Ellipsometric Investigation
顺序渗透合成（SIS）提供了一种通过将气态前体渗透到聚合物中来将无机材料生长成聚合物膜的成功途径，这两种途径都是为了增强聚合物的功能性质，从而产生有机-无机杂化材料，并且当渗透到图案化聚合物膜或自组装嵌段共聚物中时制造无机纳米结构。SIS工艺包括在原子层沉积（ALD）反应器中聚合物膜的金属有机前体和共反应物蒸气暴露循环的受控顺序。在这项工作中，我们提出了一个研究的SIS过程中的氧化铝使用三甲基铝（TMA）和水在各种聚合物膜使用原位动态光谱椭圆偏振法（SE）。原位动态SE能够对聚合物的溶胀进行时间分辨监测，这与金属前体向聚合物本身中的扩散和保留有关。研究了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚苯乙烯（PS）在TMA蒸汽中的溶胀行为。PMMA膜比PS膜溶胀更显著，导致在O2等离子体中去除聚合物后渗透的Al 2 O3厚度非常不同。PMMA膜在TMA暴露和与H2O反应时达到不同的溶胀状态，这取决于TMA剂量和TMA暴露后的吹扫持续时间，这对应于保留在聚合物内部并转化为氧化铝的不同量的金属前体。TMA在PMMA中的扩散系数被提取出来，研究TMA渗透过程中原始PMMA膜的溶胀，并显示出依赖于聚合物分子量。原位动态SE监测允许控制SIS工艺，将其从用于长时间吹扫的ALD类工艺调整为选择性地限制在聚合物膜内的化学气相沉积类工艺
2020-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Multi-modal Spectroscopic Study of Surface Termination Evolution in Cr2TiC2Tx MXene
MXene的表面功能化的控制具有很大的潜力，特别是，可能会导致最近报道的磁性Cr2 TiC 2 Tx的磁和电子顺序的调谐。在这里，Cr2 TiC 2 Tx的真空退火实验报告与原位电子能量损失谱和新的原位Cr K边扩展能量损失精细结构分析，直接跟踪MXene表面配位环境的演变。这些原位探针伴随着基准同步加速器X射线吸收精细结构测量和密度泛函理论计算。使用这里使用的蚀刻方法，MXene具有Cr2TiC2O1.3F0.8的初始终止化学。退火至600 C会导致-F完全消失，但-O末端在高达（至少）700 C的温度下仍保持热稳定。这些研究结果表明，在Cr2 TiC 2 Tx的-F终止热控制，并提供了第一步终止工程这MXene的磁性应用。此外，这项工作表明，高能电子能谱作为一个强大的方法在二维材料的表面表征。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Pulsed laser deposition with simultaneous in situ real-time monitoring of optical spectroscopic ellipsometry and reflection high-energy electron diffraction
我们提出了一个脉冲激光沉积（PLD）系统，可以同时使用在原位光学椭圆偏振光谱（SE）和反射高能电子衍射（RHEED）监测生长。RHEED可精确监测沉积过程中薄膜层的数量和表面结构，SE可同时测量样品的光谱。从RHEED获得的薄膜厚度信息有利于SE建模过程，这允许提取原位光谱，即在生长过程中的薄膜的介电函数。原位介电函数包含了薄膜电子结构的重要信息。我们通过在SrTiO 3（001）衬底上生长LaMnO 3 +δ（LMO）薄膜来展示该系统的性能。通过同时使用原位SE和RHEED，我们表明，实时的LMO薄膜的厚度和介电函数可以有效地提取。光学SE和RHEED的同时监测为理解原子尺度薄膜的生长机制提供了重要线索。
2013-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spectroscopic signature of surface states and bunching of bulk subbands in topological insulator (Bi$_{0.4}$Sb$_{0.6}$)$_2$Te$_3$ thin films
用分子束外延法在SrTiO $_3$（111）衬底上生长了高质量的拓扑绝缘体（Bi $_{0.4}$ Sb $_{0.6}$）$_2$ Te $_3$薄膜。用原位角分辨光电子能谱和原位扫描隧道谱研究了它们的电子结构。实验结果显示出惊人的相似之处，相对论从头算紧束缚计算。我们发现三维拓扑绝缘体（Bi $_{0.4}$ Sb $_{0.6}$）$_2$ Te $_3$的晶体板显示拓扑表面态、在最外层Te原子层上具有大权重的表面态以及量子化的色散体能级。我们观察到，体能级的带宽大大减少。这些聚束的体态以及表面态在局域态密度中产生强峰。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning-enhanced Efficient Spectroscopic Ellipsometry Modeling
University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
近年来，机器学习（ML）在现实世界的大量应用中得到了广泛的采用，从计算机视觉到数据挖掘和药物发现。在本文中，我们利用ML来促进高效的薄膜制造，特别是原子层沉积（ALD）。为了在ALD工艺开发中取得进展，其用于产生薄膜，以及其随后在工业中的加速采用，必须理解潜在的原子工艺。为此，已经提出了用于监测膜生长的原位技术，例如光谱椭圆偏振法（SE）。然而，原位SE与复杂的硬件相关联，因此是资源密集型的。为了解决这些挑战，我们提出了一种基于ML的方法来加快膜厚估计。所提出的方法具有更快的数据采集，降低硬件的复杂性和更容易集成的光谱椭偏膜厚度沉积的原位监测的巨大影响。我们的实验结果涉及二氧化钛的SE表明，所提出的ML为基础的方法证实了有前途的厚度预测精度结果的88.76%内+/-1.5 nm和85.14%内+/-0.5 nm的间隔。此外，我们在较低的厚度下提供高达98%的准确度结果，这是对现有基于SE的分析的显著改进，从而使我们的解决方案成为薄膜厚度估计的可行选择。
2022-02-08 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Observation of the Surface Layer of Lithium Metal using In Situ Spectroscopy
我们用x射线光电子能谱和椭圆偏振光谱研究了金属锂的表面。即使我们在手套箱中通过化学清洁和机械抛光严格准备锂金属表面，两项光谱研究都显示存在几十纳米厚的表面层，由锂氧化物和碳酸锂组成。当锂金属暴露于室内空气（约50%水分）时，光谱的原位实时监测表明表面层以约24 nm/min的速率生长，推测是由界面控制过程驱动的。我们的研究结果表明，通过简单的清洁/抛光方法难以实现无表面层的锂金属，这表明在制造的锂金属电池中锂金属电极和固态电解质之间的初始界面可能不同于理想的锂/电解质接触。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Disorder and cavity evolution in single-crystalline Ge during implantation of Sb ions monitored in-situ by spectroscopic ellipsometry
本研究利用原位光谱椭偏技术监测200-keV Sb离子注入单晶Ge过程中的损伤积累，发现约1E15 cm-2注量下发生完全非晶化与空腔形成，最终形成约200 nm改性层，并观察到准周期重组行为。
2023-05-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Depth profile high-energy spectroscopic study of Mn-doped GaN prepared by thermal diffusion
我们已经进行了$in$ - $situ$的深度分布研究Mn掺杂GAN的低温热扩散方法，使用光电子能谱和X射线吸收光谱。芯层光电子能谱测量结果表明，Mn离子扩散到GAN衬底的较深区域（$\sim$ 70 nm），共振光电子能谱测量得到的Mn 3 $d$分态密度的线形与分子束外延生长的Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ N薄膜的线形接近.从X射线吸收光谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）测量在Mn $L$ -边缘，它被揭示，掺杂的Mn离子是在二价Mn $^{2+}$状态和主要顺磁性。在磁化测量中，在使用$p$型GAN衬底制备的样品中检测到弱磁滞，而使用$n$型GAN衬底的样品仅显示顺磁性。
2007-03-16 cond-mat.mtrl-sci
In Situ Detection of Active Edge Sites in Single-Layer MoS$_2$ Catalysts
MoS 2纳米颗粒是加氢脱硫和析氢等工艺的成熟催化剂，但在催化工作条件下解开其原子级结构仍然具有重大挑战性。环境压力X-射线光电子能谱学（AP-XPS）使我们能够跟踪原位形成的催化相关的二硫化钼边缘网站在其活性状态。XPS指纹被描述为独立的贡献的Mo 3d核心水平的光谱，其相对强度是敏感的热力学条件。采用密度泛函理论（DFT）对Au（111）表面的三角形MoS 2颗粒进行了模拟，并确定了其边缘位置的硫化状态。一个一致的图片出现在边缘钼原子的核心能级位移的发展反直觉向更高的结合能时，减少活跃的边缘。这种转变的解释是一个令人惊讶的改变，在金属字符的边缘网站，这是一个独特的光谱特征的二硫化钼边缘工作条件下。
2015-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic characterization of graphene films grown on Pt (111) surface by chemical vapor deposition of ethylene
本工作报告了通过在高真空中在保持在高温下的良好取向和仔细清洁的Pt（111）晶体表面上化学气相沉积（CVD）乙烯制备的石墨烯膜的独特性质。原位和非原位表征技术（低能电子衍射，高分辨率电子能量损失谱，扫描电子显微镜和拉曼显微光谱）在这里使用的指示的单层区域和两个不同的取向的石墨烯片相对于Pt（111）衬底的存在下的流行。在大多数沉积区域中，发现石墨烯晶格的压缩应力的证据，这是金属基底上生长过程的净结果。这种生长在Pt（111）上的石墨烯膜相对于Si/SiO2上的剥离的石墨烯表现出较低的有序度和均匀度，正如通常对于金属上的石墨烯所发现的那样，但是几种表征技术表明比先前在相同金属基底上的沉积实验中更好的质量。
2013-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon effects on x-ray absorption and nuclear magnetic resonance spectroscopies
在材料科学中，从头计算和实验相结合的光谱方法通常用于精确分析实验光谱数据。大多数最先进的第一原理计算通常是假设一个平衡的静态晶格。然而，核运动影响光谱，即使当减少到零点运动在0 K。我们提出了一个基于密度泛函理论的框架，该框架包括理论X射线吸收近边结构（XANES）和固态核磁共振（NMR）光谱中的量子热涨落，并允许很好地描述实验观察到的温度效应。在玻恩-奥本海默近似和准谐波近似中，我们通过从动力学矩阵生成几个非平衡组态来引入核运动。平均计算的XANES和NMR光谱数据进行了比较，在MgO，证明的原则化合物的实验。实验和计算之间获得的良好的协议验证了开发的方法，这表明，计算XANES光谱在有限的温度下平均个别非平衡配置是一个合适的近似。这项研究突出了声子重整化的相关性和热膨胀和核动力学对NMR和XANES谱在很宽的温度范围内的相对贡献。
2015-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic evidence for electron correlations in the interface-modulated epitaxial bilayer graphene
理论上预测超晶格势可以改变单粒子的电子结构。由此产生的库仑相互作用主导的低能物理学将产生非常新颖的多体现象。在这里，通过原位隧道光谱，我们显示了超结构调制的相关电子态在6 H-SiC（0001）上的外延双层石墨烯（BLG）的签名。由于载流子密度是局部准“调谐”的超晶格电位的6x6接口重建阶段，光谱重量转移之间发生的两个宽峰两侧的电荷中性点。这种检测到的非刚性带位移超出了单粒子带的描述意味着相关效应的存在，可能是由于修改层间耦合在外延BLG的6x6重建魔角BLG的莫尔电位。定量分析表明，本征界面重构显示出约1/2填充范围的高载流子可调谐性，相当于典型栅控BLG/SiO2/Si器件中约70 V电压的背栅。在界面调制的外延BLG与重构相的发现扩展了BLG平台与电子相关超出魔角的情况下，并可能激发在石墨烯系统和其他范德华材料的相关态的进一步研究。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A 350 mK, 9 T scanning tunneling microscope for the study of superconducting thin films and single crystals
我们报道了一种低温、高场扫描隧道显微镜（STM）的结构和性能，该显微镜工作温度低至350 mK，磁场高达9 T，具有薄膜沉积和原位劈裂能力。主要的重点在于STM头的简单设计，允许顶部加载的样品和创新的样品架设计，使我们能够获得光谱数据的超导薄膜原位生长在绝缘衬底上。文中还介绍了样品输送、样品室和隔振方案等其他设计细节。我们通过对NbSe 2单晶的原子分辨率成像和光谱以及对均匀无序的NbN薄膜的光谱图证明了我们的仪器的能力。
2013-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Atomic Layer Deposition Nucleation Dependence on Diamond Surface Termination
本研究针对金刚石表面终端调控需求，利用高分辨率原位光谱椭偏仪探究不同表面处理与形貌对ALD Al₂O₃成核的影响，明确了最优成核条件及不同钝化方式的适用场景，为固态量子器件界面调控提供支撑。
2023-04-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Unraveling the degradation mechanism in FIrpic based Blue OLEDs: II. Trap and detect molecules at the interfaces
有机发光二极管（OLED）在现代生活中的影响是通过其在全彩色，节能，平板显示器和智能屏幕中的广泛应用来证明的;在固态照明领域也有光明的前景。环化铱配合物是OLED中最常用的磷光发光体，这是由于它们广泛可调的电致物理性质和它们的通用合成。发蓝光的OLED遭受阻碍其长期稳定性的固有不稳定性问题。在计算研究的支持下，在这项工作中，我们研究了天蓝色发射体FIrpic在非原位和原位降解实验结合互补，相互独立，实验包括化学复分解反应，在液相和固态，热和光谱研究和LC-MS调查。我们开发了一种简单的方案来评估铱络合物中的降解途径，发现FIrpic通过失去吡啶甲酸酯辅助配体而降解。所得的铱片段随后作为BPhen衍生物1被有效地“原位”捕获。当适当设计的基于FIrpic的OLED被操作和老化时，发现该过程被很好地反映。在本文中，我们（i）描述了如何能够有效地研究OLED材料与一个小的一组容易获得的实验和（ii）证据的中心作用的捕获实验中的主机矩阵。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
