Could Negative Pressures Turn Bismuth into a Metal? The Case of the Expanded
材料在受到意外条件的影响时，可能会以非预期的方式表现。例如，当Bi转变成非晶相（\textit{a} -Bi）时，它在低于$10$ K的温度下意外地变成超导体。我们提供了一个解释，为什么\textit{a} -Bi超导体和晶体（\textit{c} -Bi）没有被发现这样做：我们计算机计算了它们的电子性质，发现\textit{a} -Bi有一个更大的电子态密度，eDoS，在费米表面比\textit{c} -Bi，这解释了这一现象。我们甚至预测了结晶相超导$T_c$的上限，这在第二年的实验中得到了证实。我们现在决定研究当施加低于大气压的压力（膨胀）时，晶体（Wyckoff结构）和非晶Bi会发生什么。在这里，我们表明，当扩展时，\textit{c} -Bi变得更具金属性，因为当Wyckoff结构的体积增加时，eDoS增加，而非晶eDoS减少。如果保持晶体结构，则其$T_c$将在膨胀下升高，而对于\textit{a} -Bi，其将降低。膨胀可以在实验室中通过化学蚀刻Bi基合金来获得，例如，该过程也称为脱合金化。
2022-01-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Understanding first order Raman spectra of boron carbides across the homogeneity range
碳化硼是一种轻质高温材料，作为结构材料和中子吸收剂具有各种应用。碳在硼中的大溶解度范围（在$\approx$ 9%和20%之间）源于三种二十面体相在低温下的结晶稳定性，具有各自的碳原子浓度：百分之八点七（B $_{10.5}$ C，命名为OPO $_1$），13.0\ %（B $_{6.7}$ C，命名为OPO $_2$），其理论拉曼光谱仍然未知，和20%（B $_4$ C），其中一些拉曼峰的性质仍然有争议。本文报道了碳化硼的一阶非共振喇曼光谱的理论和实验结果。密度泛函微扰理论使我们能够获得OPO $_1$和OPO $_2$相的拉曼光谱，由于电荷补偿效应，这些相是具有414个原子的复杂结晶基序的完美有序结构。此外，对于富碳的B $_4$ C，采用较简单的15原子单胞，结合实验研究了低能点缺陷及其浓度对拉曼光谱的影响，从而提供了实验光谱对样品制备、实验条件和装置的敏感性的见解。特别是，这使我们能够提出一种新的结构，在19.2%的原子碳浓度，B $_{4.2}$ C，这是非常接近的凸包的碳化硼，在富碳侧。这个新的阶段，来自我们命名的"3 + 1"缺陷复合物，有助于调和实验观察到的拉曼光谱与理论约1000厘米$^{-1}$。最后，我们预测的强度变化引起的实验几何形状和定量评估的本地化的散装和缺陷振动模式和他们的性格，与“链”和“二十面体”模式的分析。
2021-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Surface States of Perovskite Iridates AIrO$_3$; Signatures of Topological Crystalline Metal with Nontrivial $\mathbb{Z}_2$ Index
人们在实现具有非平凡表面态的拓扑金属相方面做出了越来越多的努力。有人建议，斜方晶系钙钛矿铱酸盐被归类为拓扑晶体金属（TCM）与平面的晶格对称性保护的表面状态。在这里，我们对外延稳定的斜方钙钛矿铱酸盐进行了第一原理电子结构计算。值得注意的是，两种不同类型的拓扑表面状态被发现取决于表面方向。在侧表面上，由晶格对称性保护的平坦表面状态出现，表现出拓扑晶体特征。另一方面，在顶面上，出现了意想不到的狄拉克锥，表明受时间反演对称性保护的表面态，这一点通过非平凡拓扑$\mathbb{Z}_2$指数的存在得到了证实。这些结果表明，斜方晶铱酸盐是独特的系统，表现出晶格和全球对称性保护的拓扑相和表面状态。本文还讨论了向弱和强拓扑绝缘体的跃迁以及角分辨光电子能谱对表面态的影响。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermoelectric response from grain boundaries and lattice distortions in crystalline gold devices
导体中的电子塞贝克响应涉及载流子的能量依赖平均自由程，并且受到晶体结构、来自边界和缺陷的散射以及应变的影响。以前的光电（PTE）的研究表明，多晶金属纳米线的热电性能与晶粒结构有关，虽然直接的证据连接晶体微观结构的PTE响应是很难阐明。在这里，我们表明，室温扫描的PTE测量是敏感的探针，可以检测到微妙的变化，在当地的塞贝克系数的金与底层的缺陷和应变，介导晶体变形。这种连接是通过结合扫描PTE和电子显微镜测量的单晶和双晶金微尺度设备。出乎意料的是，光电压图强烈相关的逐渐变化的晶体学的电子背散射衍射检测到的取向差。单个晶界和不同的晶粒取向对PTE信号的影响是最小的。这种扫描PTE技术显示出识别纳米材料和器件中微小结构扭曲的希望。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large plastic deformation of voids in crystals
本研究通过二维晶体塑性ALE框架模拟单晶中孔洞的大塑性变形，揭示径向与单轴加载下孔洞形状演化机制，发现滑移带网络、晶格旋转及取向依赖对孔洞合并和宏观裂纹形成的关键影响。
2025-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Characterization of Metallocene Single Crystals Grown by Physical Vapor Transport Method
Southern Illinois University（南伊利诺伊大学）；Cottey College（科特学院）
通过物理气相传输法制备出高纯度、高均一性的金属ocene单晶，并利用光谱学工具和X射线衍射进行表征，确认其单斜结构及振动特性，为有机光伏、发光显示和分子量子系统提供基础研究。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Disordered, Quasicrystalline and Crystalline Phases of Densely Packed Tetrahedra
Ulam将所有坚硬的凸形都定义为比球形更致密的堆积，球形的最大堆积分数为π = π/ \sqrt 18 ~ 0.7405。对于许多形状，简单的晶格填充很容易超过这个填充分数。对于正四面体，这个猜想直到最近才被证明是正确的;通过几何构造获得了有序排列，其中，π = 0.7786，随后在数值上压缩到π = 0.7820。在这里，我们展示了四面体的包装比这好得多，而且是以一种完全出乎意料的方式。遵循概念上不同的方法，使用热力学计算机模拟，使系统自然地向高密度态发展，我们观察到，硬四面体的流体经历了一阶相变的十二方准晶，它可以被压缩到一个包装分数为0.8324。通过压缩准晶体的晶体近似物，我们得到的最高填充分数是ε = 0.8503。如果准晶的形成被抑制，系统将保持无序，堵塞，并压缩到ε = 0.7858。堵塞和结晶之前都是由熵驱动的过渡，从一个简单的流体的独立四面体到复杂的流体，其特征在于四面体排列在密集的局部图案，形成一个在过渡的结晶网络。我们报告的准晶代表了第一个例子的准晶形成的硬或非球形颗粒。我们的研究结果表明，粒子形状和熵可以产生高度复杂的，有序的结构。
2010-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal stability of interfacial mixed layers in c-Ni/a-Zr multilayer during annealing: structural and magnetic properties
由两种可混溶元素组成的结晶多层膜的退火通常会引起组成原子的界面混合，可能导致在界面处形成二元合金。在室温下磁控溅射沉积的c-Ni/a-Zr多层膜在200 ℃和400 ℃下进行真空等时退火，以观察构成结晶/非晶多层膜的界面的热稳定性。对界面行为的控制可以帮助形成具有新特性的材料。通过X射线反射率，极化中子反射率，SIMS和SQUID的磁化测量技术的多层膜的结构和磁性的变化进行了详细的研究。由于原子输运，在Ni-on-Zr和Zr-on-Ni界面处形成的非晶混合层中的成分变化被仔细观察作为退火的函数。界面宽度继续增加退火的Ni和Zr层的费用。在这两个温度下，镍-锆界面被认为是不稳定的，但原子扩散的界面的整体响应是更明显的多层膜在400摄氏度退火时。在界面层的受限空间内的原子的过饱和和多层内的组分的有限可用性的条件下，在两个界面处观察到意想不到的分层效应。在400 ℃退火后获得的磁矩的大幅增加，是由于高致密化的Ni层，以及到的Zr-on-Ni界面层的Ni微晶的纳入。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Integration on Si(001) of Ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 Capacitors with High Retention and Endurance
在Si（001）衬底上成功地制备了Hf0.5Zr0.5O2铁电薄膜电容器。正交晶系的Hf0.5Zr0.5O2相，[111]面外取向，稳定在薄膜中。薄膜的剩余极化强度Pr接近20 μC/cm ~ 2，与单晶氧化物衬底上的外延薄膜相当。对于约5 MV/cm的写入场，保持时间长于10年，并且对于约4 MV/cm的写入电压，电容器显示出高达1 E9次循环的耐久性。据发现，正交铁电相的形成关键取决于底部电极，实现在La0.67Sr0.33MnO3，但不是在LaNiO 3。在Si（001）上的Hf0.5Zr0.5O2外延膜中的优异铁电性质的展示与需要纳米尺度均匀性的器件的制造以及更好地理解这种有前途的铁电氧化物的本征性质有关。
2019-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Striped twisted state in the orientational epitaxy on quasicrystals
针对准晶体上晶体层扭曲几何结构未知的问题，通过分析预测其平衡构型具非零失配角，理论与胶体单层数值优化结果一致，发现新扭曲态呈条纹图案且高各向异性，为非常规界面摩擦力学研究提供新方向。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational Properties of One-Dimensional Disordered Hyperuniform Atomic Chains
本文通过数值模拟一维无序超均匀原子链，发现其具有较低结合能、宽频段完全离域态及特定频率局域态，为新型量子材料的热学和声子学应用提供设计依据。
2023-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Ionic Tuning of Cobaltites at the Nanoscale
通过离子分布的定制设计来控制材料代表了一种强大的新方法，用于开发从自旋电子逻辑和存储器设备到能量存储的未来技术。钙钛矿由于其高离子迁移率和对化学计量的敏感性而显示出用于离子器件的特别前景。在这项工作中，我们展示了一个固态的方法来控制离子分布在（La，Sr）CoO $_{3}$薄膜。在钙钛矿膜上沉积Gd覆盖层，可控制地从结构中提取氧，最高达0.5O/u.c。在整个36 nm厚度上。钴的价态和饱和磁化强度随氧的提取呈平稳的连续变化。与此相反，磁电阻测量表明，在相同的范围内的氧化学计量的磁各向异性和电阻率的快速增加没有变化。这些结果表明显着的相分离，与金属铁磁区域和缺氧，绝缘，非铁磁区域，形成的网状结构。事实上，X射线衍射确定氧空位排序，包括转化为brownmillerite晶体结构。通过高分辨率扫描透射电子显微镜进一步证实了在环境温度下向棕镁矾相的意外转化，其显示出显著的结构-和相应的化学-相分离。这项工作展示了在36 nm厚的薄膜中对磁性、电阻率和晶体结构的室温离子控制，为利用多种材料功能的离子器件提供了新的机会。
2018-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Partial Hydrogenation of N-heteropentacene: Impact on molecular packing and electronic structure
本研究通过精确控制真空沉积在Cu(111)上制备BTANC单层，发现N原子部分加氢及NH-N型氢键的形成显著改变了分子堆积与电子结构，为含氮并苯类薄膜的物性调控提供了新策略。
2023-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Momentum-resolved electronic structures and strong electronic correlations in graphene-like nitride superconductors
本文首次报道TiN薄膜的动量分辨电子结构，通过角分辨光电子能谱和第一性原理计算揭示其强电子关联（库仑强度达8.5 eV），为理解过渡金属氮化物的量子态及应用提供新视角。
2024-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Unraveling a chemical-bond-driven root of topology in three-dimensional chiral crystals
本研究结合同步辐射 X 射线衍射与第一性原理计算，揭示 CoSi 和 FeSi 中手性化学键网络产生多重拓扑费米子的机制，并提出三维 SSH 模型与手性拓扑设计原则。
2025-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
