Pressure dependence of the low-frequency dielectric constant of KNbO_3
本文用电容测量法研究了压力对KNbO_3单晶低频介电常数$ε_0$的影响。介电常数随压力增加，直到22.5 kbar，在那里它表现出一个大的值（$ε_0$ = 5000），然后减小。其行为的这种变化与压力引起的相变有关。在减压时，样品不会恢复到环境压力阶段。
1997-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Co-operative Influence of O2 and H2O in the Degradation of Layered Black Arsenic
层状黑砷（b-As）是近年来出现的一种新型各向异性二维半导体材料，在电子器件中有着广泛的应用。了解影响这种材料环境稳定性的因素对其应用仍然至关重要。本文采用第一性原理密度泛函理论（DFT）计算研究了b-As（010）和（101）表面在氧（O2）和水（H2O）存在下的稳定性。我们发现，（101）面的b-As可以很容易地氧化在O2的存在。在空气中含有水分的情况下，氧化的b-As表面有利地与H2O分子反应，以As（OH）3和AsO（OH）的形式挥发As，这导致b-As表面的降解，主要是在（101）表面上。这些预测是在良好的协议与实验的电子显微镜观察，从而证明了O2和H2O在环境条件下的层状b-As的降解的合作反应。
2022-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Long aging time thermal degradation of the ac conductivity and complex permittivity of conducting polypyrrole
导电聚吡咯的交流电导率和复介电常数的修改进行了监测，在整个两年的热老化在343 K。交叉频率的降低与直流电导率的退化相关，而对应于所谓的“通用”介电弛豫的交流电导率区域在老化的第一年期间几乎保持不变，这意味着多个退化过程之间的集体合作性，产生一个几乎与时间无关的有效无序环境。一个广泛的介电损耗峰值记录在新鲜标本分裂成两个不同的松弛退火过程的中间阶段。的直流分量和弛豫的老化时间的演变进行了定性分析和时间常数的确定。
2011-05-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Thickness Dependence of Carrier Mobility in Graphene with HfO2 Top Dielectric
我们调查的载流子迁移率在单层和双层石墨烯与顶部HfO 2电介质，作为HfO 2膜厚度和温度的函数。结果表明，载流子迁移率在顶部电介质的前2-4 nm的沉积期间降低，并且对于较厚的层保持恒定。载流子迁移率对温度的依赖性相对较弱，表明声子散射在控制载流子迁移率方面不起主导作用。这些数据强烈表明，位于石墨烯附近的固定带电杂质是迁移率下降的原因。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Scalable Methodology for Reinstating the Superhydrophilicity of Ambient-Contaminant Compromised Surfaces
本研究提出利用湿空气冷凝作为可扩展且环保的方法，通过去除物理吸附污染物，恢复激光纹理金属表面的超亲水性，实验显示三小时内润湿性恢复64%。
2025-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Controllable growth of Al nanorods for inexpensive and degradation-resistant surface enhanced Raman spectroscopy
表面增强拉曼光谱（SERS）具有通过使用金属纳米结构（例如纳米棒）来检测痕量生物或化学物质（甚至单个分子）的能力。银（Ag）和金（Au）纳米棒已经导致拉曼信号的显著增强，但它们要么价格昂贵，随着时间的推移快速降解，要么样品重复性差。相比之下，Al要便宜得多，并且Al纳米棒由于受到天然氧化铝层的保护，可能会随着时间的推移而抵抗降解。遗憾的是，到目前为止，Al纳米棒的可控生长还没有报道。这封信报告，第一次，可控的增长铝纳米棒使用物理气相沉积（PVD）;通过使用氧（O）表面活性剂。铝纳米棒的SERS增强因子高达1250，在室温下放置30天或在475 K下退火1天后几乎没有降解。
2014-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of proton-exchanged LiNbO3(I): Structural, thermodynamic, dielectric, and optical properties
利用第一性原理计算，我们研究了质子交换的光波导材料锂的基态结构。热力学有助于建立最有利的非极性表面，以及在不同的环境条件下的缺水和富水相，我们分别称为“脱水”和“再水化”相。计算了不同相态的氢化物的低频介电响应和光学折射率。介电常数相比于锂钛酸盐大大增强。在较短的波长下，折射率在每个相位之间变化，并且与锂的折射率形成鲜明对比。我们的研究表征了这种化合物的结构和热不稳定性，并揭示了其优异的介电和光学性能，这在未来的波导应用中可能是重要的。
2022-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatial conductivity mapping of unprotected and capped black phosphorus using microwave microscopy
黑磷薄层是2D材料与可调直接带隙和高载流子迁移率的理想组合。然而，由于涉及水、氧气和光的氧化反应，该材料在环境条件下会发生降解。我们用扫描微波阻抗显微镜测量了黑磷薄片电导率随时间的空间分布。微波激发（3 GHz）允许成像导电样品，即使覆盖有介电层。我们观察到，在裸露的黑磷上，电导率在一天之内在整个表面上急剧变化。我们证明，降解过程大大减缓覆盖的材料与10纳米的氧化铪层。它的稳定性超过一周，开辟了一条通往稳定黑磷器件的道路，其中可以利用氧化铪的高介电常数。用15 nm氮化硼薄片覆盖黑磷定性地改变了降解过程，其由薄片的边缘主导，表明扩散过程，并且以天为尺度发生。
2016-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Protective Molecular Passivation of Black Phosphorous
黑磷（BP）是一种非常有趣的层状材料，在新兴的电子和光电子器件技术中具有很好的应用前景。BP的晶体结构除了显示层状材料的面外各向异性特征之外，还显示面内各向异性。因此，BP支持各向异性的光学和传输响应，可以实现独特的器件架构。其厚度依赖的直接带隙在约0.3-2.0 eV的范围内变化（分别从单层到体），使BP适用于宽光谱范围内的光电子学。由于具有高室温迁移率，在薄膜中超过1，000 cm 2 V-1 s-1，BP也是非常有前途的电子材料。然而，由于其三重配位原子，BP对氧气和湿度敏感。表面电子孤对是反应性的，并且在暴露于空气时可导致结构退化，从而导致在环境条件下显著的器件性能退化。在这里，我们报告了一个可行的解决方案，以克服降解在几层BP钝化表面与自组装单层的十八烷基三氯硅烷（OTS），提供长期的稳定性，在环境条件下。重要的是，我们表明，这种治疗不会导致任何不希望的载流子掺杂的体沟道材料，由于新兴的分层界面结构。我们的方法与传统的电子材料加工技术兼容，从而为BP器件的实际应用提供了直接的途径。
2016-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh capacitive energy storage in highly oriented BaZr(x)Ti(1-x)O3 thin films prepared by pulsed laser deposition
报道了在La0.7Sr0.3MnO3/MgO衬底上脉冲激光沉积（100）高度织构BaZr（x）Ti（1-x）O3（x = 0.3，0.4和0.5）弛豫铁电薄膜的结构、光学、温度和频率依赖的介电和储能性能，使该化合物成为可扩展电子器件的潜在无铅电容储能材料。对于所有三种组合物，在环境条件下，在IOkHz下实现约1400 - 3500的高介电常数和<0.025的低介电损耗。超高存储和可恢复的静电能量密度高达214 +/- 1和156 +/- 1 J/cm 3，分别被证明在一个持续的高电场的~3 MV/cm的效率为72.8 +/-0.6%，在最佳的30%锆取代的钛酸钡组合物。
2017-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics-Controlled Degradation Reactions at Crystalline LiPON/Li(x)CoO(2) and Crystalline LiPON/Li-metal Interfaces
深入了解固-固界面结构-功能关系对于全固态电池的改进和广泛应用至关重要。据报道，锂磷氧氮化物（“LiPON”）固体电解质材料与锂金属阳极之间、LiPON与Li（x）CoO（2）阴极表面之间的界面产生固体电解质界面（“SEI”）样产物和/或无序区域。使用电子结构计算和晶体LiPON模型与原子层沉积类化学计量比，我们预测LiPON模型与纯P-N-P骨架在室温下对锂动力学惰性。相反，氧原子从低能Li（x）CoO（2）（104）表面转移到LiPON在环境条件下快得多。的主要反应步骤的机制，LiPON图案，容易与锂金属反应，实验结果对无定形LiPON部分证实这些预测，和可能的缓解策略，以减少退化进行了讨论。LiPON接口被发现是有用的案例研究，突出动力学控制过程中的重要性，在电池组装过程中，在中等的加工温度。
2018-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Idiosyncratic Approach to Visualize Degradation of Black Phosphorus
黑磷（BP）由于其层依赖性带隙、高迁移率和高Ion/Ioff而成为后石墨烯时代的优良材料。然而，其在环境中的稳定性较差，这对其实际和长期使用提出了很大的挑战。氧化BP的光学可视化是其成功钝化的关键和首要步骤。本文对BP的氧化反应进行了系统的研究，并建立了一种利用液晶（LC）对BP氧化反应进行光学鉴别的方法。有趣的是，我们发现BP薄层的快速氧化使它们消失，并且可以通过使用LC的排列来设想。分子动力学模拟也证明了LC在氧化BP上的优先排列。我们相信这种简单的技术将有效地用于BP的钝化工作，并使其能够在电子领域利用其特性。
2018-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Ambient-Induced Selenium Segregation and Nanoparticle Formation in 2H-HfSe2: An Experimental and Theoretical Study
本研究结合实验与理论方法揭示了少层 HfSe2 在空气中因氧诱导 Hf 选择性氧化和 Se 偏析而降解的机制，强调了封装策略对维持器件完整性的必要性。
2025-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Severe Plastic Deformation of Ceramics by High-Pressure Torsion: Review of Principles and Applications
本文综述了高压扭转法在陶瓷剧烈塑性变形中的原理与应用，涵盖微观结构演化、性能改善及高熵陶瓷等新材料合成。
2025-07-07 cond-mat.mtrl-sci
First-principles modeling of plasmons in aluminum under ambient and extreme conditions
等离子体激元行为的理论理解是至关重要的非弹性散射诊断在许多实验中的准确解释。我们强调的效用线性响应时间依赖的密度泛函理论（LR-TDDFT）作为一个第一性原理的框架，始终建模等离子体特性。我们提供了一个全面的分析铝等离子体从环境到温暖的致密物质的条件下，并评估典型的属性，如动态结构因子，等离子体分散，等离子体寿命。我们比较我们的结果与散射测量和与其他TDDFT结果以及模型，如随机相位近似，Mermin方法，和使用静态局部场校正的均匀电子气参数化路径积分蒙特卡罗模拟获得的介电函数。我们的结论是，等离子体激元色散和寿命的实验和理论之间的结果是不一致的，提取和研究等离子体激元色散关系的共同做法是一个不充分的过程，以捕捉复杂的物理包含在动态结构因子在其全方位。
2021-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Intrinsic defects, fluctuations of the local shape, and the photo-oxidation of black phosphorus
黑磷是一种单原子半导体层状材料，在光和环境污染物的存在下会发生化学降解。其降解动力学基本上仍不清楚。即使在退化之前，局部探测研究表明，由于不可避免地存在固有缺陷，通过非恒定的高度分布，存在不可忽略的局部曲率。我们确定这些固有缺陷是光氧化位点，因为它们将理想黑磷的化学吸附势垒（> 10 eV并且在可见光范围外的光激发）降低到可见光和紫外线范围（1.6至6.8 eV），从而使得能够光诱导氧化和氧二聚体的解离。的材料的形状和其电子性质在氧化过程的早期阶段的一个完整的表征。因此，这项研究提供了这种新型层状材料的降解动力学的基本见解。
2015-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Degradation of Black Phosphorus (BP): The Role of Oxygen and Water
黑磷（BP）作为一种单层或少层材料，具有非凡的电学和光电性能，引起了人们的极大兴趣。然而，在空气和其他环境中的降解是一个未解决的问题，可能会限制未来的应用。特别是不同环境物种的作用仍然存在争议。在这里，我们报告系统的实验结合从头计算，解决的影响，氧气和水的降解BP。我们的研究结果表明，只要有氧气存在，BP就会迅速降解，但不受脱气的影响（即，O2耗尽）水。这种行为是合理的氧化涉及一个容易的解离化学吸附的O2，而H2O分子是弱物理吸附，不解离的BP表面。氧化（通过O2）使疏水的原始BP表面逐渐亲水。我们的研究结果对BP的封装策略的发展产生了影响，并为探索水溶液中的现象开辟了新的途径，包括溶液门控，电化学和溶液相方法，用于剥离，分散和递送BP。
2016-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Prediction of Nonlinear Optical Response in TiO$_2$ for High-Power Dielectric Mirror Applications
Kobe University（神户大学）；Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology (ORIST)（大阪产业技术研究所）；The University of Osaka（大阪大学）
本研究采用TDDFT第一性原理模拟，揭示TiO₂在10¹³ W/cm²激光强度下的非线性光学响应，对比其不同晶相的光学特性，为高功率介质镜应用提供微观光学退化机制的见解。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Self-limited Growth of an Oxyhydroxide Phase at the Fe3O4(001) Surface in Liquid and Ambient Pressure Water
对暴露于水环境的金属氧化物表面进行原子级研究对于了解降解现象（例如溶解和腐蚀）以及这些材料在应用中的性能至关重要。在这里，我们利用一个新的实验装置的超高压兼容剂量的液体，探索的稳定性的Fe 3 O 4（001）-c（2x2）表面暴露于液体和环境压力的水。X-射线光电子能谱学（XPS）和低能电子衍射（LEED）数据表明，大量的羟基化导致表面恢复为块状（1x 1）终止。然而，扫描隧道显微镜（STM）图像揭示了一个更复杂的情况，与羟基氧化物相，最终饱和在约40%的覆盖率的缓慢增长。我们的结论是，新材料含有OH基团从解离水协调从次表层提取的铁阳离子，和表面钝化，一旦表面氧晶格是饱和的H，因为没有进一步的解离可以发生。STM图像的相似性，在以前的电化学STM（EC-STM）研究中获得的那些使我们相信在pH 7的浸泡过程中，在固体-电解质界面存在类似的结构。
2019-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Environmental Doping-Induced Degradation of the Quantum Anomalous Hall Insulators
量子反常霍尔绝缘体是在没有外加磁场的情况下，具有量子化霍尔电阻和零纵向电阻的拓扑量子态。QAH绝缘体携带自旋极化无耗散手性边缘电流，因此为开发节能转型信息技术提供了独特的机会。尽管在过去十年中QAH效应取得了令人鼓舞的进展，但QAH绝缘体迄今为止还没有任何实际应用。磁掺杂拓扑绝缘体（TI）薄膜/异质结构中的QAH态除了工作温度低之外，在环境条件下通常随时间劣化。在这项工作中，我们准备了三个QAH设备具有相似的初始属性，并将它们存储在不同的环境中，以调查其输运性质的演变。没有保护层的QAH器件在空气中表现出明显的退化，并且变得空穴掺杂，电荷中性点显著地向正栅极电压偏移。在没有保护层的情况下保持在氩气手套箱中的QAH器件在560小时后没有显示出可测量的劣化，并且在空气中由3 nm AlOx保护层保护的器件显示出最小的劣化，具有稳定的QAH性质。我们的工作为在量子信息技术中保持QAH器件中的无耗散手征边缘态提供了一条途径。
2022-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin natural biotite crystals as a dielectric layer for van der Waals heterostructure applications
本研究将天然黑云母剥离至单层，表征其高稳定性与约1 V/nm的击穿强度，并证实其作为范德华异质结的介电层与封装层能有效保护敏感材料，为超薄纳米技术提供低成本新材料。
2024-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Charging of dielectric surfaces in contact with aqueous electrolyte -- the influence of CO$_2$
本文通过电动实验研究溶解CO$_2$对SiO$_2$、聚苯乙烯和氟硅烷三种介电表面带电的影响，发现仅靠屏蔽和pH调节无法解释观察到的盐依赖性变化，提出CO$_2$扩散吸附薄层引起介电调节的新机制，并用理论模型和分子模拟加以验证。
2023-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influences of Dielectric Constant and Scan Rate to Hysteresis Effect in Perovskite Solar Cell: Simulation and Experimental Analyses
在这项工作中，钙钛矿太阳能电池（PSC）与不同的传输层制造，以了解在一系列的扫描速率下的滞后现象。实验结果表明，传输层的介电常数和扫描速率对迟滞现象有显著的影响。为了解释这一点，一个修改后的泊松和漂移扩散求解器，再加上一个完全随时间变化的离子迁移模型的开发，以分析离子迁移如何影响性能和滞后的PSC。对有机材料载流子输运的模拟模型进行了优化，在模拟有机材料输运层时不使用重掺杂，能够正确模拟有机材料输运层。模拟结果表明，钙钛矿结构的内建电场是影响磁滞回线的最关键因素。在不同的扫描速率下，显示了非线性的迟滞曲线，并解释了迟滞行为的机理。研究结果揭示了为什么滞后度随扫描速率的变化是高斯型而不是单调的。此外，确定对滞后程度有贡献的其他因素是钙钛矿材料的降解程度、钙钛矿晶体的质量和传输层的材料，其分别对应于总离子密度、钙钛矿的载流子寿命和传输层的介电常数。最后，发现传输层的介电常数是影响钙钛矿太阳能电池中的滞后的关键因素;较低的介电常数对应于传输层的较高电场。因此，如果钙钛矿材料的电场小，则滞后程度小，反之亦然。
2022-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferroelectric domain triggers the charge modulation in semiconductors
我们考虑典型的异质结构畴图案化铁电膜/超薄介电层/半导体，其中半导体可以是电解质、顺电或多层石墨烯。出乎意料的是，我们已经发现，在半导体中的空间电荷调制的轮廓和幅度，屏蔽的自发极化的180度畴结构的铁电体，依赖于畴结构周期，介电层厚度和半导体屏蔽半径在一个相当不平凡的非线性方式。多重尺寸效应的出现和表现是由这三个参数之间的关系来定义的。此外，我们表明，有效间隙的概念，可以在一个简单的方式只为一个域的限制。获得的分析结果打开了理解当前AFM地图污染的铁电表面在环境大气中，以及探索超薄半导体层的电导率控制的可能性。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Environmental instability of few-layer black phosphorus
研究了机械剥离少层黑磷（BP）的环境不稳定性。从连续几天的测量薄片地形，我们观察到超过200%的体积增加，由于从空气中的水分冷凝。我们发现，长期暴露于环境条件下的结果在一个逐层的蚀刻过程中的BP薄片。有趣的是，薄片可以被蚀刻到单层（磷烯）厚度。BP对水的强烈亲和力极大地改变了在环境条件下测量的制造场效应晶体管（FET）的性能。在暴露于空气中时，我们区分两个时间尺度的掺杂BP FET transfer characteristics：一个短的时间尺度（分钟），其中发生的阈值电压的偏移由于物理吸附的氧和氮，和一个长的时间尺度（小时），其中发生的p型掺杂从水的吸收。在空气中的BP FET的连续测量揭示了由于逐层蚀刻过程，几天后沟道材料的最终退化和击穿。
2015-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically Thin Amorphous Carbon with an Ultralow Dielectric Constant
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Advanced 2D materials, National University of Singapore（新加坡国立大学二维材料中心）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；IKERBASQUE Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯克巴斯克科学基金会）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research（莱布尼茨固体与材料研究所）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）；Joint Laboratory “Functional Quantum Materials” at BESSY II（BESSY II功能量子材料联合实验室）；Institute of Materials Research and Engineering, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局材料研究与工程研究所）；Sanken, Osaka University（大阪大学三冈研究所）；Nanomaterials Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（日本产业技术综合研究所纳米材料研究所）；Institute for Functional Intelligent Materials, National University of Singapore（新加坡国立大学功能智能材料研究所）
本文报道了层状生长的多层非晶碳（ML-AC）薄膜，厚度仅0.8 nm，具有1.35的超低介电常数和28-31 MV cm⁻¹的介电强度，解决了二维超低k介电材料的缺失问题。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Long-Term Environmental Stability of Nitrogen-Healed Black Phosphorus
黑磷（BP）独特的光电性能引发了人们对其在其他层状材料（LM）无法实现的领域中的应用的极大兴趣。然而，其在环境条件下的差的稳定性（快速降解，即对于单层<<1小时）限制了其实际应用。我们在这里证明，通过实验-理论方法，氮分子（N2）的结合到BP结构中的结果在其在空气中的稳定性的相关改善，长达8天，没有光学降解的迹象。我们的策略包括通过电子束照射产生缺陷（磷空位），然后用N2分子进行修复。作为一种附加的途径，N2等离子体处理作为一种替代大面积应用。我们的第一性原理计算阐明了氮掺入以及对改性BP的稳定性所涉及的机制，这与我们的实验观察相印证。这种稳定化方法可以应用于BP的加工，允许其用于环境稳定的范德华异质结构与其他LM以及光电和可穿戴设备。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
