Crystalline Morphology Formation in Phase-Field Simulations of Binary Mixtures
本研究通过相场模拟系统探索二元混合物参数空间，识别了四种结晶路径及其机制，并与实验对比，展示了模拟在优化太阳能电池光活性层生产中的潜力。
2023-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Preparation of Highly Crystalline TiO2 Nanostructures by Acid-assisted Hydrothermal Treatment of Hexagonal-structured Nanocrystalline Titania/Cetyltrimethyammonium Bromide Nanoskeleton
以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板，采用无机酸辅助水热法制备了具有六方结构的纳米二氧化钛（Hex-ncTiO 2/CTAB Nanoskeleton）。采用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对样品进行了表征。研究了盐酸浓度对纳米结构形貌、结晶性和形成的影响。我们发现，形貌和晶相强烈依赖于盐酸浓度。更重要的是，晶相与纳米TiO 2的形貌密切相关。纳米颗粒为多晶金红石相，定向排列的纳米棒为单晶金红石相。提出了不同晶相和形貌的TiO 2纳米结构的可能形成机制。
2012-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Nanomechanical morphology of amorphous, transition, and crystalline domains in phase change memory thin films
在寻找可以与传统随机存取存储器相媲美的相变材料（PCM）时，需要对非晶到结晶相变的完全理解。对于众所周知的Ge2Sb2Te5（GST）和GeTe（GT）硫族化合物，显示成核和生长主导的结晶动力学，分别，这项工作探讨了纳米力学形态的非晶和结晶相在50 nm薄膜。使这些PCM试样经受跨越结晶温度的横向热梯度允许进行详细的形态学调查。表面和深度相关的分析所得到的非晶，过渡和结晶区域实现浅角横截面，独特的实施与光束出口Ar离子抛光。为了解决不同的阶段，超声波力显微镜（UFM）与同步地形实施揭示了14%的自由膜表面和20%的横截面表面的非晶相和结晶相之间的相对刚度对比。成核被观察到优先发生在PCM基板和自由膜界面的GST和GT，而精细的亚表面结构被发现是溅射方向依赖。以这种方式结合表面和横截面纳米力学映射允许具有纳米级横向和深度分辨率的微观结构和缺陷的3D分析，适用于广泛的材料表征研究，其中需要检测弹性模量或刚度的细微变化。
2014-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Morphology of Ti on Monolayer Nanocrystalline Graphene and its Unexpectedly Low Hydrogen Adsorption
石墨烯上的氢吸附可以通过用Ti官能化来增加。这需要在石墨烯上分散尽可能小且致密的Ti岛，以增加每个Ti原子的氢吸附位点的数量。在这份报告中，我们研究了纳米晶石墨烯和它的氢吸附的扫描隧道显微镜和热脱附光谱的Ti的形态，并与单晶石墨烯的等效测量结果进行比较。纳米晶石墨烯由小于5nm尺寸的极小晶粒组成。与单晶石墨烯相比，Ti原子优先吸附在纳米晶石墨烯的晶界处，并形成更小且更致密的岛。然而，令人惊讶的是，氢对纳米晶石墨烯上的Ti的吸附比对单晶石墨烯上的Ti的吸附少。特别地，氢几乎不化学吸附到纳米晶石墨烯上的1 ML的Ti。这可能归因于Ti与沿着纳米晶石墨烯中的晶界定位的缺陷之间的强键合。这种机制也可能适用于其他金属，因此我们的研究结果表明，当通过金属原子将石墨烯功能化用于储氢或其他化学反应时，重要的是不仅要考虑所得表面的形态，还要考虑石墨烯对金属电子状态的影响。
2020-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Kinetics of the Crystalline Nuclei Growth in Glassy Systems
在这项工作中，我们研究了玻璃体系中的晶核生长，主要集中在该过程的早期阶段，在该阶段，生长核的大小仍然与临界尺寸相当。基于两个结晶玻璃体系的分子动力学模拟结果，我们评估了在对应于深过冷温度下晶核的生长规律和生长动力学参数，在此，模拟结果的统计处理是在平均第一时间方法内完成的。研究发现，对于不同温度下的体系，重新标度到临界晶核等待时间上的晶体生长规律遵循统一的依赖关系，这可以大大简化晶核成核后生长的理论描述。评估的大小依赖的增长率的特征在于过渡到稳态的增长制度，这取决于温度和发生在玻璃体系中时，一个不断增长的核的大小变得两个-三倍大于临界尺寸。建议使用简化温标$\widetilde{T}$来考虑晶体生长速率特性的温度依赖性。因此，它是揭示的比例值的晶体生长速率特性（即，稳态生长速率和临界尺寸的核的附着率）的功能的降低温度$\widetilde{T}$玻璃系统遵循统一的幂律依赖关系。这一发现是支持可用的模拟结果，对应的玻璃体系中的晶体生长速率在玻璃化转变温度附近的实验数据进行了讨论。
2017-03-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Morphology and magneto-transport in exfoliated graphene on ultrathin crystalline \b{eta}-Si3N4(0001)/Si(111)
我们首次报道了石墨烯在\b{eta} -Si_3 N_4（0001）/Si（111）上的转移实验研究。我们的工作提供了一个全面的定量理解的物理学的Si 3 N4作为栅极电介质的石墨烯为基础的设备。在超高真空（UHV）条件下，在Si（111）衬底上生长了Si 3 N4薄膜，并用扫描隧道显微镜（STM）对其进行了研究。随后，通过基于聚合物的转移技术将石墨烯薄片沉积在其顶部上，并且由石墨烯薄片制造霍尔条器件。在器件制造之后，再次采用STM来研究在UHV条件下的石墨烯薄片，并且显示表面质量被保持。在低温下在磁场中进行的电输运测量揭示了石墨烯通道中载流子类型和密度的背栅调制，并显示了弱局部化的发生。在这些实验条件下，没有检测到背栅和石墨烯沟道之间的漏电流。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Morphology of Critically-Sized Crystalline Nuclei at Shear-Induced Crystal Nucleation in Amorphous Solid
在这项工作中，我们研究了模型单组分非晶（玻璃态）体系在剪切诱导结晶的初始阶段的临界尺寸晶核的形态特征。这些特性的定量估计，通过统计处理的非平衡分子动力学模拟结果的系统在稳态剪切下，在各种（固定）值的剪切速率$\dotγ$和在不同的温度。结果表明，剪切玻璃体系是通过形核机制结晶的。通过对最大晶核随时间变化的轨迹分析，定义了临界尺寸$n_{c}$和成核时间$τ_{c}$。结果表明，在中等和高剪切速率下，系统中的临界尺寸核在剪切梯度$xy$平面内取向;取向核的倾斜角取决于剪切速率。在极高的剪切速率和系统的剪切变形大于$60$时，核的倾斜角倾向于取相应于剪切方向的值$\simeq45^\circ$。我们发现，这一功能依赖于弱的温度。核形状的非球性随着剪切速率的增加而增加，这是通过增加非球性参数的值和通过临界尺寸的核的颗粒计算的对分布函数的轮廓来验证的。临界尺寸随着剪切速率的增加而增加，符合幂律$n_{c}\propto(\dotγτ_{c})^{1/3}$，而临界尺寸核的形状从球形变为细长椭球形。我们发现，在不同温度和剪切速率下的核变形参数的$n_{c}$依赖性被折叠成统一的主曲线。
2017-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anomalies in single crystalline ErPd2Si2
考虑到某些有趣的功能，在以前报道的166铒穆斯堡尔效应和中子衍射数据的ErPd 2Si 2的多晶形式的ThCr 2Si 2型四晶结构结晶，我们进行了磁性测量（1.8至300 K）的单晶形式的这种化合物。我们观察到显着的各向异性的磁化强度的绝对值（表明易轴是c轴），以及由于在低温下的磁化率（chi）与温度（T）的曲线图中的磁排序的功能。chi（T）数据表明，在4.8K时，样品中存在一个赝低维磁序，而在较低温度（3.8K）时，样品中存在一个三维反铁磁序.在chi（T）数据中的一个新发现是，对于H//<110>，而不是H//<001>，在8-20 K范围内存在宽肩，表明在5 K以上也存在磁相关，这可能与以前报道的慢弛豫主导的穆斯堡尔谱有关。有趣的是，电阻率的温度系数被发现是各向同性的，没有功能，由于磁有序可以检测到在低温下的电阻率数据，这是由于磁Brillioun-zone边界间隙效应。结果揭示了该化合物磁性的复杂本质。
2007-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Predicting Organic Solar Cell Performance and Stability from Fast, Morphology-aware Current-Voltage Modeling
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；University at Buffalo, NY, USA（纽约州立大学布法罗分校）
本文提出了一种快速、形态感知的电流-电压建模方法，用于预测有机太阳能电池的性能和稳定性，通过模拟复杂异质结形态的电流-电压曲线，揭示了材料系统对性能和寿命优化的物理妥协。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Formation of crystalline bulk heterojunctions in organic solar cells: insights from phase-field simulations
有机太阳能电池的性能在很大程度上取决于光活性层的体异质结（BHJ）形貌。这种BHJ在湿沉积溶液的干燥过程中形成，这是由于诸如结晶和/或液液相分离（LLPS）的物理过程。然而，过程-结构关系仍然没有得到充分的理解。在这项工作中，最近开发的，耦合相场流体力学框架被用来模拟BHJ形成干燥后。对于第一次，这允许调查所有相关的物理过程（蒸发，晶体成核和生长，液体分层，组合物依赖的动力学特性）之间的相互作用，在一个单一的连贯的理论框架。对模型系统P3 HT-PCBM进行了仿真。与先前报道的干燥结构的原位表征的比较是非常有说服力的：形态形成途径，结晶动力学，和最终形态是符合实验结果。最终的BHJ形态是纯晶体施主相和受主相、纯非晶畴和混合非晶畴的微妙混合物，这取决于工艺参数和材料性质。这种方法的预期益处是确定用于油墨配方和加工条件的物理设计规则，以优化电池性能。它可以在未来应用于最近的有机材料系统。
2022-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phase separation and self-assembly in vitrimers: hierarchical morphology of molten and semi-crystalline polyethylene/dioxaborolane maleimide systems
玻璃聚合物-一类共价交联且不溶的聚合物网络，如热固性材料，但在加热时流动，如热塑性塑料-含有动态连接和/或交联，其经历缔合交换反应。这些动态交联使得玻璃体聚合物具有有趣的机械/流变行为、自修复、粘合和形状记忆特性。我们表明，玻璃体可以自组装成复杂的介观和纳米结构时，交联和骨干单体强烈相互作用。以聚乙烯（PE）为骨架，二氧硼杂环戊烷马来酰亚胺为交联部分的玻璃聚合物在熔融和半结晶状态下进行了研究。我们观察到，PE vitromers宏观相分离成二氧硼杂环戊烷马来酰亚胺丰富和贫穷的地区，并通过光学透射测量表征相分离的程度。这种相分离可以解释PE玻璃化聚合物的相对低的不溶性部分和总体堆积。使用同步辐射源小角X射线散射（SAXS），我们发现PE玻璃化物和它们的线性前体微相分离成分级纳米结构。拟合的SAXS图案的散射模型强烈表明，纳米结构-坚持在熔融和无定形部分的半结晶状态-可以被描述为二氧杂硼杂环戊烷马来酰亚胺丰富的聚集体包装在质量分形排列。分级介观和纳米结构的这些发现指出，网络组件和所产生的自组装之间的不相容性的影响，必须考虑理解的行为和合理设计的vitrimer材料。
2018-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Role of the interplay between spinodal decomposition and crystal growth in the morphological evolution of crystalline bulk heterojunctions
有机太阳能电池的稳定性受到光活性层的形态的强烈影响，其分离的结晶和/或非晶相在生产过程中远离其热力学平衡而动力学淬灭。这些结构在细胞寿命期间的演变仍然知之甚少。在本文中，相场模拟框架，提出了处理液-液分层和多晶生长在同一时间，以研究晶体不混溶二元系统的演变。我们发现，最初，核触发的调幅分解，而生长的晶体淬火相粗化的非晶混合物。相反，分离的液相引导晶体沿着高浓度区域生长。它也表明，随着较高的结晶速率，在最终的形态，单晶更结构化，并形成每个材料的结晶路径具有较小的横向尺寸。
2020-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
An intermediate morphology in the patterning of the crystalline Ge(001) surface induced by ion irradiation
本研究在高于再结晶温度的条件下用氩离子束轰击Ge(001)表面，发现了介于已知两类形貌间的新型中间形貌，并通过拓展理论加入溅射产额曲率依赖性二阶修正项，建立的连续介质模型可很好复现该实验形貌。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Textured organic ferroelectric films from physical vapor deposition and amorphous-to-crystalline transition
铁电性是微观电偶极子的集体行为，晶化是铁电性产生的关键。另一方面，不受控制的晶化导致不均匀的形貌和随机的晶体取向，这削弱了铁电薄膜的应用潜力。在这项工作中，我们介绍了一种薄膜的制造方法，低温物理气相沉积，然后抑制结晶，与电性能实时监测原位测量。采用该方法制备了2-甲基苯并咪唑（MBI）薄膜，其分子晶体是质子转移型双轴铁电体，并且倾向于生长成刺猬状球晶形貌。原位测量证实，结晶，对应于一个明确的过渡的物理性质，主要发生在沉积后变暖。这使得微米厚的膜在盘状形态与一个偏振轴沿面外方向对齐的制造，而测得的自发极化和矫顽场是可比的单晶值。这些结果标志着薄膜生长的一个重要进展，预计将广泛受益于分子材料薄膜的功能特性取决于结晶，以实现所需的形态和结晶度的制造。
2021-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Morphological evolution of an Au crystalline domain in a nano-particle investigated by Bragg coherent diffraction imaging
Gwangju Institute of Science and Technology（光州科学技术院）；Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室先进光子源）；Chosun University（朝鲜大学）；European XFEL（欧洲自由电子激光设施）
本研究利用Bragg相干衍射成像结合自相关分析，原位观察了Au纳米颗粒中晶畴从各向异性多畴向平衡截角八面体单晶的形貌演化，揭示了畴合并与粗化机制。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Morphology of Nematic and Smectic Vesicles
最近的实验显示，从嵌段共聚物与液晶侧链形成的囊泡形态丰富多样。由这些自组装嵌段共聚物囊泡形成的额外内部有序（“结构”）可导致显著变形的囊泡，这是二维有序化和囊泡形状之间的微妙相互作用的结果。球形拓扑结构的结构化囊泡中不可避免的拓扑缺陷也在控制最终囊泡形态中发挥重要作用。在这里，我们开发了一个最小的理论模型的膜结构的形态与内部结晶/近晶秩序。使用分析和数值方法，我们表明，可能的低自由能形态包括纳米尺寸的圆柱形胶束（纳米纤维），四面体囊泡，椭圆形囊泡，以及圆柱形囊泡。四面体囊泡是一个特别迷人的多面液晶膜的例子。刻面的液体囊泡可能导致设计具有四面体对称性的超分子结构和新型纳米载体。
2011-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nanothermal Characterization of Amorphous and Crystalline Phases in Chalcogenide Thin Films with Scanning Thermal Microscopy
硫系相变材料（PCM）中非晶相和晶相的热性能对非易失性随机存取存储器的器件性能起着关键作用。利用扫描热显微镜（SThM）研究了激光脉冲GeTe和Ge2Sb2Te5薄膜中非晶相和晶相的纳米形貌。通过执行SThM测量和应用定量物理模型的两个膜厚度，PCM和SThM探针之间的PCM热导率和热边界电导独立估计为每个化学计量的非晶相和结晶相。
2014-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Plastic instability of annular crystalline membrane in circular confinement
研究圆形约束下环形结晶膜在内边界扩张时的塑性机制，发现位错持续产生并集体迁移至外边界，揭示了拓扑缺陷与位移场相互作用形成的特征涡旋结构，为精确控制颗粒物质和共价键合系统的结构不稳定性提供参考。
2024-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Crystallization morphology and self-assembly of polyacrylamide solutions during evaporation
本研究通过受控蒸发结合光谱吸光度测量，考察1%、2%和5% PAM溶液的结晶与自组装，发现浓度梯度显著影响形貌，其中2%溶液形成最清晰规则的晶体图案。
2024-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Crystalline symmetry and the melt-growth kinetics of solid-liquid interface
控制材料生长形态的重要因素之一是界面动力学系数μ，它是固液界面速度与过冷度之间的比例常数。我们采用Ginzburg-Landau（GL）自由能泛函推导出动力学系数的解析表达式。动力学系数的各向异性自然产生于不同晶向的固-液界面对称性破缺。将动力学系数的解析表达式与从流体动力学方程导出的Mikheev-Schnev理论[J. Cryst. Growth 112，591（1991）]进行比较。此外，我们使用平衡密度波剖面来评估动力学系数，并将其与MD模拟结果进行比较。我们的研究结果是在良好的协议与Mikheev-Hesov理论和MD模拟和揭示的界面动力学的各向异性的可能起源。
2014-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Very-low temperature synthesis of pure and crystalline lead-free Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3 ceramic
钛酸钡（BaTiO 3）的原位掺杂策略是开发具有增强介电和压电性能的新型无铅能源材料的一种有前途的方法。提出了一种低温制备Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3（BCZT）铁电粉体的新方法。它是基于溶胶-凝胶法，然后是水热反应。研究了制备温度对BCZT粉体的结构、结晶度、纯度、形貌和粒度分布的影响。清楚地表明，在80°C以上可以获得纯的和结晶的BCZT。此外，BCZT颗粒表现出球形形状，其平均尺寸从40°C下的145 nm增加到80°C下的160 nm。本研究为设计低温下结构和微结构性能优良的无铅铁电材料提供了一种新的思路。
2018-05-09 cond-mat.mtrl-sci
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
Saddles, Twists, and Curls: Shape Transitions in Freestanding Nanoribbons
调节原子级薄的结晶纳米带的电子性质的努力需要对其形态的精确控制。在这里，我们对独立的石墨烯纳米带（GNRs）进行原子模拟，首先确定最小的形状，然后采用基于经典板理论的核心-边缘框架来量化更一般系统中的宽度依赖性。弹性边缘与边缘的相互作用迫使超窄带变平，然后在临界宽度处分叉为扭曲和弯曲的形状，该宽度与边缘应力成反比。压缩边缘应力导致在分叉附近的扭曲和鞍形，这是积极难以区分的。增加宽度有利于具有随宽度和边缘应力非线性变化的（纵向）带曲率的鞍形。正边缘应力导致具有类似缩放的平坦到卷曲过渡。在大的宽度与可忽略的边缘-边缘的相互作用，波纹不稳定性设置，即边缘波纹和中线凹陷的压缩和拉伸边缘应力。我们的研究结果突出了实用程序的核心边缘框架，在开发一个统一的理解几何和力学之间的相互作用，设置结晶纳米带的形态。
2011-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical vapor deposition synthesis of (GeTe)n(Sb2Te3) gradient crystalline films as promising planar heterostructures
本文提出一种无需更换前驱体的CVD方法，在单次实验中实现GST体系多种晶相的梯度合成，并证明所得梯度薄膜在存储和光学应用中具有可调的多级开关阈值及折射率与吸收特性。
2025-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Morphology of Thin Films of Gold Grown on CaF2 (100) and (111)
采用热蒸发法在（100）和（111）取向的CaF_2单晶衬底上沉积金薄膜。通过原子力显微镜分析了所得薄膜结构与衬底温度和沉积厚度的关系。在CaF_2（100）上，当沉积厚度在30 ~ 45 nm时，形成了直径为几百nm的网状平坦平台。在CaF 2（111）上，在膜厚度在70和90 nm之间时形成具有小的平均粗糙度的封闭膜。然而，这些膜没有表现出前一种情况中存在的延长的平台。根据Brueck和Engel规则，提出了Au（100）微晶在两个表面上的外延生长。对于两种衬底，外延温度确定为Te = 320
2006-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous elastic buckling of hexagonal layered crystalline materials in the absence of structure slenderness
异质层状晶体材料，如石墨烯、氮化硼、硫酸钨等，由于其独特的原子结构和优异的热、机械和物理性能的组合，引起了人们的极大关注。利用机械屈曲是一种很有前途的途径来控制其结构形态，从而调整其物理性能，从而产生许多新的应用。在本文中，我们采用有限元分析（FEA），分子动力学（MD）模拟和连续介质建模研究的机械屈曲的层状晶体材料与晶体层平行的纵向轴线制成的列。结果表明，随着长细比的减小，材料的力学失稳模式由弯曲失稳模式逐渐过渡到剪切失稳模式。当长细比趋于零时，临界屈曲应变εcr收敛到一个远小于材料机械强度的有限值，表明在适当的实验条件下是可以实现的。这种机械屈曲模式是反常的和反直觉的。对于一组典型的六方层状晶体材料，连续介质力学模型预测的临界屈曲应变εcr与有限元和分子动力学模拟的结果吻合得很好。对石墨的MD模拟表明，连续介质力学模型适用于20 nm的尺度。该理论模型还揭示了高度的弹性各向异性是在没有结构细长的情况下由层状晶体材料制成的柱的异常机械屈曲的起源。这项研究提供了工程层状晶体材料在各种纳米材料和纳米器件通过机械屈曲的途径。
2014-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Morphology Control in van der Waals Epitaxy of Bismuth Telluride Topological Insulators
碲化铋作为拓扑绝缘体的原型，重新受到人们的关注。高质量的薄膜作为新型自旋电子器件的基础平台已经被研究。铋的低迁移率和碲化物的高解吸系数组成的方案中，生长参数对薄膜的结构和电子性能的影响剧烈。最近[J. Phys. Chem. C 2019，123，24818-24825]，已经对这种材料的外延膜中的缺陷的动力学进行了详细的研究，揭示了膜/衬底晶格失配对膜的横向相干性的影响。非常小的晶格失配（<0.05%）预期对外延系统的质量没有影响，其中原子层通过范德华力彼此弱结合，与观察到的相反。在这项工作中，我们调查的晶格失配和薄膜晶畴的大小和形态之间的相关性。使用同步加速器X射线获得的薄膜布拉格反射的三维倒空间图用于可视化整个薄膜厚度的结晶畴的空间构造，而原子力显微镜图像提供了薄膜表面畴形态的直接信息。
2020-08-05 cond-mat.mtrl-sci
The Emergence of Photonic Crystalline Order and Time-Series Dynamics in NaCl Droplet Deposition
Jagiellonian University（雅盖隆大学）；AGH University of Krakow（克拉科夫AGH科技大学）
本研究通过多尺度实验，揭示了NaCl液滴在锗基底上蒸发时，扩散各向异性主导晶体结构尺寸，并形成一维光子晶体纳米结构，提出了NaCl等效高度作为统一度量，建立了预测蒸发液滴结晶行为的实验框架。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced ordering in length-polydisperse carbon nanotube solutions at high concentrations as revealed by small angle X-ray scattering
碳纳米管（CNTs）是一种刚性的全碳大分子，直径小至1纳米，长至几微米。碳纳米管在氯磺酸（CSA）中的溶液遵循刚性棒状聚合物通过排斥势相互作用的相行为，并在足够高的浓度下显示液晶相。在这里，我们表明，小角度X射线散射和偏振光显微镜数据可以结合起来，定量表征在CNT溶液中形成的液晶相的形态，浓度为3至6.5体积%。我们发现，在增加它们的浓度，碳纳米管自组装成一个液晶相与褶状纹理和一个大的颗粒间的间距，这可能是一个过渡到高阶液晶相的指示。我们解释了碳纳米管的热波动如何增强它们的静电斥力，并将它们的有效直径增加一个数量级。通过计算临界浓度，其中的平均振幅波动的一个不受约束的棒变得可比的棒间距，我们发现，热波动开始影响的空间位阻力在浓度低的各向同性的浊点在CNT解决方案。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Morphology and Optical Properties of Thin Cd3As2 Films of a Dirac Semimetal Compound
利用原子力显微镜（AFM）和宽带（0.02-8.5 eV）椭圆偏振光谱技术，研究了非反应射频磁控溅射法在（100）p-Si和（001）a-Al_2 O_3两种取向晶体衬底上生长的Cd_3As_2薄膜的形貌和光学性质。AFM的研究表明，由于在薄膜生长过程中的岛屿纳入粒状形态的薄膜。退火后的Cd 3As 2/Al 2 O3薄膜的复介电函数谱在1.2和3.0 eV处表现出明显的带间光跃迁，与体心四元Cd 3As 2晶体结构的理论计算非常一致。我们发现，由于电子激发的Cd（s）的锥形带的低能量吸收边的退火Cd_3As_2膜显示线性相关。我们发现，对于退火的Cd_3As_2薄膜，Cd（s）锥节的能量可能在重平As（p）价带以上移动约0.08-0.18 eV，决定了光学带隙值。Cd 3As 2薄膜的电子能带结构发生了明显的变化，这是由于Cd的非化学计量比引起的掺杂效应，其中Cd浓度的微调可能导致Dirac半金属的无带隙电子能带结构。
2023-01-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Monte Carlo approach of the islanding of polycrystalline thin films
本文采用基于Solid on Solid模型的MonteCarlo方法计算了沉积在衬底上的多晶薄膜在热处理过程中的演化。已经研究了两种类型的衬底：没有缺陷的单晶衬底和具有缺陷的单晶衬底。我们得到的岛屿要么是平的（即高度不超过给定值），要么像窄塔一样高度增长。一个很好的协议被发现在平衡状态下，从我们的模型推导出的数值纳米岛的形态，和实验纳米岛从破碎的YSZ薄膜热处理后。
2005-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Essential L-Amino Acid-Functionalized Graphene Oxide for Liquid Crystalline Phase Formation
本文首次研究了必需L-氨基酸功能化氧化石墨烯形成液晶相的特性及其pH依赖性，并探讨了外磁场下的取向行为，为生物纳米技术应用提供新思路。
2023-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured thin films of indium oxide nanocrystals confined in alumina matrixes
本研究通过共粉碎法制备尺寸小于10纳米的氧化铟纳米晶限域于氧化铝基体的薄膜，优化沉积与退火条件获得立方相晶序，并分析其光学带隙等性质。
2025-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser induced optical reconfiguration in Ge_Sb_Te Films with composition dependent response
A.B. Nalbandyan Institute of Chemical Physics NAS RA（纳尔班扬化学物理研究所）；Yerevan State University（埃里温国立大学）；Belgorod State University（别尔哥罗德国立大学）
研究沉积态结晶GST薄膜中成分与光学响应关系，通过单一CVD过程避免中间相转变，建立了两者直接关联，发现成分梯度影响光学行为，飞秒激光可实现空间选择性调谐，确立其为光子元件平台。
2026-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Structure and morphology of epitaxially grown Fe3O4/NiO bilayers on MgO(001)
该研究利用反应分子束外延制备MgO(001)上的Fe3O4/NiO双层膜，结合XPS、LEED和XRD揭示厚度依赖的弛豫、界面粗糙度及间距特征。
2015-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Cryogenically Enhanced Laser-Induced Amorphous Phase Transitions in Crystalline Silicon
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本研究探讨了在低温下使用飞秒激光照射单晶硅时非晶化过程的增强机制，通过实验和模拟揭示了低温对材料相变路径的影响，为先进硅微结构化技术提供了新的见解。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Synthesis of atomically thin hexagonal boron nitride films on nickel foils by molecular beam epitaxy
六方氮化硼（h-BN）是一种层状二维材料，其特性使其在各种应用中有希望作为电介质。我们报道了用分子束外延法在Ni箔上从元素B和N生长h-BN薄膜。通过拉曼光谱证实了整个衬底上结晶h-BN的存在。原子力显微镜用于检查合成的薄膜的形貌和连续性。使用较短的沉积获得的薄膜的扫描电子显微镜研究提供了深入了解的成核和生长行为的h-BN在Ni基板上。随着生长温度的升高，h-BN的形貌从树枝状、星形岛演变为更大、更光滑的三角形。
2015-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and strain-stabilization during organic semiconductor thin film deposition
有机半导体薄膜溶液沉积过程中的成核机制决定了晶粒的形貌，并在某些情况下可能影响晶体的堆积。本文利用反射式原位光学显微镜研究了6，13-双（三异丙基硅乙炔基）并五苯薄膜的生长机理和热稳定性。结果表明，薄膜在转变为固态薄膜之前是在过饱和状态下形成的。从过饱和区的光谱测量推断出结晶过程中亚临界核对应的分子聚集体。无应变固体薄膜由于结晶堆积的连续热驱动变化而表现出光学吸收峰的温度依赖性蓝移。当结晶膜冷却到环境温度时，它们变得应变，尽管观察到较厚膜的破裂，这允许应变部分地松弛。在临界厚度以下，没有观察到开裂，并且掠入射X射线衍射测量证实，最薄的膜被约束到与它们沉积时的温度相对应的晶格常数。光谱学结果表明，I型（室温相）和II型（高温相）之间的转变温度取决于膜厚度，并且I型也可以在高达135 $^\circ$ C下应变稳定。
2016-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Controlling Carbon Nanostructure Synthesis in Thermal Plasma Jet: Correlation of Process Parameters, Plasma Characteristics, and Product Morphology
本研究通过分析工艺参数、等离子体特性与产物形貌之间的关系，揭示了控制碳纳米结构合成的关键因素。
2025-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Large in-plane optical anisotropy in epitaxial CrN(113) films
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.（柏林莱布尼茨固体电子学保罗·德鲁德研究所）；Department of Physics, Kenyon College（肯扬学院物理系）
本研究制备外延CrN(113)薄膜，通过光谱椭偏测量发现其面内光学响应具强偏振依赖性，该效应源于各向异性表面形貌形成的亚波长光栅超表面。
2026-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Role of energetic ions in the growth of fcc and ω crystalline phases in Ti films deposited by HiPIMS
钛（Ti）由于其优异的性能而被广泛应用于薄膜技术中，通常导致制备α相（hcp）Ti膜。在这项工作中，我们研究了不同类型和能量的成膜物种沉积的Ti膜的相演变。为了研究不同的等离子体物种环境，通过使用常规的直流磁控溅射（DCMS）和高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）生长具有不同厚度的膜。此外，HiPIMS沉积与不同的衬底偏置电压US（0 V，-300 V和-500 V）进行调查不同的离子能量范围。微结构，形貌和残余应力的沉积膜，以及DCMS和HiPIMS等离子体组成，分析与不同的表征技术。DCMS样品仅显示Ti α相，并且显示拉伸残余应力随厚度减小。就HiPIMS样品而言，随着厚度增加，观察到残余应力的压缩-拉伸-压缩（CTC）行为。具体地，在低能量离子条件（US =0 V）下沉积的膜显示出最大厚度为约370 nm的Ti fcc相的存在。随后，在高能量条件（US = -300 V和-500 V）下沉积的膜分别显示厚度大于260和330 nm的Ti ω-相的成核。考虑到不同的沉积条件，这些不寻常的Ti相的形成进行了讨论。
2021-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Spectral characteristics and morphology of nanostructured Pb-S-O thin films synthesized via two different methods
采用化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）两种不同的实验技术，制备了寿命很短的硫化铅（PbS）薄膜。我们使用各种技术，即AFM，SEM，EDAX，AES和HRTEM研究了所获得的PbS薄膜的形貌。在CVD的情况下，我们发现，表面由晶粒尺寸在平面（直径为300 nm，高度为200 nm），而相同的顺序的晶粒尺寸已被观察到PVD。另一方面，SEM研究表明，两种薄膜中不同形貌的PbS颗粒具有均匀的粒径分布。从EDXS研究中获得了少量的钠，其可能来源于在550-600 ℃的温度下进行沉积工艺的基材。而对于CVD，在最小加速电压5 kV下，硅出现在谱中，这意味着X射线产生电压数据的区域超过膜的厚度（其中膜的厚度约为0.4微米）。AES证实这些膜的表面层（PVD）含有碳和氧，其厚度为0.1微米。在膜中1.3微米的深度处，这些元素再次增加，这对应于1.5微米的膜厚度。通过HRTEM观察到PVD膜层，研究证实氧层位于结构的顶部，而CVD膜层不仅有沿微晶边界的氧，而且在与衬底的边界深度处也有氧积累。我们的形貌的结果表明，在光谱特性的变化（CVD和PVD）沉积的薄膜的结构和晶体尺寸有关。
2014-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Self-organized formation of step-terrace structure in SrRuO3 thin films grown on mixed-terminated SrTiO3 (100) substrates
Nagoya University（名古屋大学）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Nagoya Institute of Technology（名古屋工业大学）
通过脉冲激光沉积在未处理的混合终止SrTiO3(100)衬底上生长SrRuO3薄膜，发现其从三维岛状生长转变为台阶流生长，自组织形成台阶-平台结构，且平均台阶宽度可通过衬底温度和靶-衬底距离调控，该结构可改善后续BiFeO3薄膜的表面平整度和结晶质量。
2026-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Acid Hydrolysis on Morphology, Rheology, Mechanical Properties, and Processing of Thermoplastic Starch
本研究通过不同时长酸水解改性小麦淀粉，结合两步法制备热塑性淀粉，证实酸水解可降低其加工温度，同时揭示了分子结构、结晶度与材料性能及加工特性的关联，为节能及温敏外加剂应用提供可能。
2025-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Impact of strain and morphology on magnetic properties of Fe$_3$O$_4$/NiO bilayers grown on Nb:SrTiO$_3$(001) and MgO(001)
采用反应分子束外延技术在MgO（001）和SrTiO $_3$（001）衬底上生长了Fe $_3$ O $_4$ /NiO双层薄膜，并对薄膜的形貌、结构和磁性进行了比较研究。这些结构的研究通过X射线光电子能谱学，低能电子衍射，X射线反射率和衍射以及振动样品磁强计。虽然在MgO（001）上生长的NiO的晶格失配仅为0.8%，但是如果在SrTiO $_3$上生长，则其暴露于-6.9%的横向晶格失配。在Fe $_3$ O $_4$的情况下，MgO（001）和SrTiO $_3$（001）的错配应变分别为0.3%和-7.5%。为了阐明双层系统的弛豫过程，磁铁矿和氧化镍膜的膜厚度在5和20 nm之间变化。虽然NiO薄膜在两种衬底上都很好地有序，但与在NiO/MgO上生长的薄膜相比，在NiO/SrTiO $_3$上生长的Fe $_3$ O $_4$薄膜表现出更高的表面粗糙度以及更低的结构有序性。此外，NiO膜生长假晶在MgO基板上的调查的厚度范围内没有任何迹象的松弛，而SrTiO $_3$的NiO膜显示出较强的应变松弛。Fe $_3$ O $_4$薄膜即使在NiO/MgO和NiO/SrTiO $_3$上厚度为5 nm的薄膜也表现出强弛豫。两种衬底上的磁铁矿层显示出四重磁面内各向异性，磁易轴指向$\left\langle100\right\rangle$方向。由于NiO/SrTiO $_3$上的…
2018-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Morphological instability, evolution, and scaling in strained epitaxial films: An amplitude equation analysis of the phase field crystal model
应变外延膜的形态学性质的研究通过一个介观的方法开发，将薄膜的晶体结构和标准的连续理论。膜表面轮廓和性质，如表面能，液-固相容性间隙和界面厚度，被确定为失配应变和膜弹性模量的函数。我们分析了应力驱动的膜表面形态的不稳定性，导致应变岛的形成。我们发现了一个普遍的岛的大小和失配应变之间的比例关系，这表明了一个交叉从著名的连续弹性结果在弱应变的行为由一个“完美的”晶格弛豫条件。交叉发生的应变被证明是一个功能的液-固界面厚度，并观察到拉伸和压缩应变之间的不对称性。膜的不稳定性被发现是伴随着模式耦合的复杂振幅的表面形态的轮廓，与应变膜的结晶性质，但在传统的连续理论缺席的一个因素。
2010-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Hierarchically organized nanostructured TiO2 for photocatalysis applications
采用无模板反应脉冲激光沉积（PLD）技术制备纳米TiO 2分级结构。通过适当选择沉积参数，证明了对TiO 2微结构形态的精细控制，从经典的致密/柱状膜到超细纳米颗粒（<10 nm）的不同层次组装的茂密森林，直到更无序的气凝胶型结构。相应地，膜密度相对于本体TiO 2膜而变化，孔隙度从48%到超过90%。这些结构相对于在400摄氏度下的热处理是稳定的，这导致晶体有序化，但不会导致纳米级的形态变化。无论是作为沉积和退火膜表现出非常有前途的光催化性能，甚至优于标准Degussa P25粉末，作为一个模型分子的硬脂酸的降解证明。所观察到的动力学与PLD生长材料的特殊形态相关。我们发现，三维多尺度分层形态增强了反应动力学，并为质量传输和光子吸收创造了理想的环境，最大限度地提高了表面积与体积比，同时通过作为分配通道的大的树间空间提供了易于访问的孔隙率。报道的策略提供了一种通用的技术，通过超细纳米粒子的分级组装来制造高纵横比的3D二氧化钛微结构。除了光催化和催化应用之外，这种材料可能对同时需要高表面体积比和有效质量传输的应用感兴趣。
2008-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the limit of uniaxial magnetic anisotropy induced by ion beam erosion
从自旋电子学和磁存储器件的应用角度来看，通过操纵界面形态和薄膜结构来人工定制磁各向异性是一个基本的兴趣。这封信报告了一种工程方法，并通过同时修改膜的形貌以及膜的纹理，提高强度的斜入射离子束侵蚀（IBE）诱导的面内单轴磁各向异性（UMA）。为了达到这个目的，钴膜和硅衬底已被作为一个模型系统。与传统的后生长膜的IBE，我们直接我们的努力，顺序沉积和随后的膜的IBE。详细的原位研究发现，薄膜以高度双轴织构的多晶状态生长，并形成纳米尺度的表面波纹。该膜还表现出明显的UMA，易磁化轴平行于表面波纹方向。值得注意的是，诱导的UMA比报告的类似早期研究大一个数量级。施加在平面内的晶体纹理引起磁晶各向异性的可能性，随着整个波纹波峰的长程偶极相互作用，增强了UMA的强度。本研究结果可以进一步扩展到不同的晶体结构和磁性的系统，并显示本方法的普遍适用性。
2022-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of residual stress in AlN thin Films synthesized by magnetron sputtering technique
我们报道了AlN薄膜残余应力的降低以及磁控溅射AlN薄膜的晶体结构、表面形貌和纳米力学性能随衬底温度（Ts，35 - 600 ℃）的变化。C）。用sin ~ 2技术计算了薄膜的残余应力，发现薄膜的残余应力随温度（Ts）从拉伸变为压缩。通过GIXRD和透射电子显微镜（TEM）研究了AlN薄膜晶体生长的演变，并观察到在400？C.该薄膜的横截面TEM显微照片和选区电子衍射（SAED）显示出高度的取向以及柱状结构。通过纳米压痕技术在这些膜上测量的硬度（H）在12.8 - 19 GPa之间。
2016-05-03 cond-mat.mtrl-sci
