Optically Isotropic and Monoclinic Ferroelectric Phases in PZT Single Crystals near Morphotropic Phase Boundary
我们报告的发现不寻常的比例依赖的对称性低于铁电居里温度的钙钛矿Pb（Zr 1-xTix）O3单晶的准同型相界组成。在亚微米尺度上的四方对称的晶体（来自X射线衍射实验）表现出宏观（光学确定的）立方对称。这种特殊的光学各向同性可以用四元铁电畴的极小尺寸来解释。在进一步冷却时，晶体转变为由单斜Cm对称的微米尺寸的域组成的相。
2010-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Describe, Transform, Machine Learning: Feature Engineering for Grain Boundaries and Other Variable-Sized Atom Clusters
本文针对晶界等可变尺寸原子簇结构，研究了描述原子结构、变换特征矩阵及应用机器学习的三个特征工程关键步骤，利用超7000个晶界数据库评估了不同组合对晶界能预测准确性和可解释性的影响。
2024-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Rapid CVD growth of millimetre-sized single crystal graphene using a cold-wall reactor
在这项工作中，我们提出了一个简单的途径，以获得大的单晶石墨烯的铜（Cu）箔上的高生长速率，使用市售的冷壁化学气相沉积（CVD）反应器。我们表明，石墨烯成核密度急剧降低，晶体生长加速时：i）使用非原位氧化箔; ii）在生长前在惰性气氛中进行退火; iii）封闭箔，以降低生长过程中的前体冲击通量。生长速率高达14.7和17.5微米每分钟上获得的平面和折叠箔，分别。因此，仅需一小时即可获得横向尺寸约为1毫米的单晶颗粒。通过光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱学（XPS）、拉曼光谱以及选区电子衍射（SAED）和低能电子衍射（LEED）对样品进行了表征，证实了薄膜的高质量和均匀性。在常用的商业CVD反应器中快速生产大颗粒石墨烯的方法的开发是朝着增加毫米级石墨烯晶体的可及性迈出的重要一步。
2015-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Stable nanofacets in [111] tilt grain boundaries of face-centered cubic metals
结合原子模拟与透射电子显微镜，研究揭示 Cu 的 [111] 倾斜晶界中存在能量稳定的纳米刻面，并预测 Al、Ag 中也有同类现象。
2024-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Use of a magnetic fluid for particle size analysis by a sedimentation method
本文讨论了一种新的微米级颗粒粒度分析方法。改进的磁流体沉降分析方法具有表征多分散体系的潜力和通用性。
2011-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Domain wall-grain boundary interactions in polycrystalline Pb(Zr0.7Ti0.3)O3 piezoceramics
在铁电薄膜和双晶中，晶界和畴壁之间的相互作用被广泛研究。然而，这方面的知识还没有转移到多晶陶瓷，其中晶粒尺寸代表了一个强大的工具，以定制的介电和机电响应。在这里，我们涉及的大块多晶Pb（Zr0.7Ti0.3）O3的介电和机电性能的变化与晶界畴壁的相互作用。制备了晶粒尺寸在3.9 - 10.4微米范围内的样品，并研究了它们的微观结构、晶体结构和介电/机电性能。晶粒尺寸的减小伴随着大信号机电性能的降低和小信号介电常数的增加。高能衍射分析表明，增加微应变后，减小晶粒尺寸，而piezoresponse力显微镜表明，增加局部矫顽电压附近的晶界。因此，性能的变化与靠近晶界的应变材料体积有关，表现出降低的畴壁动力学。
2020-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Orientation gradients in rapidly solidified pure aluminum thin films: comparison of experiments and phase-field crystal simulations
对薄膜铝样品的快速凝固实验表明，结晶晶粒内存在晶格取向梯度。为了研究这一现象，单组分相场晶体（PFC）模型，捕获的固体，液体和蒸汽相的属性，提出了定量模拟纯铝。该模型的粗粒度振幅表示用于模拟接近微米尺度的样品中的凝固。模拟重现实验观察到的取向梯度内的结晶晶粒生长时，在实验相关的快速淬火。我们提出了一个因果关系的缺陷和取向梯度之间的形成。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Laser Stimulated Grain Growth in 304 Stainless Steel Anodes for Reduced Hydrogen Outgassing
高功率源（HPS）装置中的金属阳极在工作过程中由于氢气的释放和等离子体的形成而受到腐蚀，这两种现象都是由电子束撞击阳极表面产生的热驱动现象。这限制了HPS装置中可达到的最低压力，从而降低了其效率。与未经处理的不锈钢相比，在50 keV电子轰击下，通过连续波光纤激光器对304不锈钢阳极进行激光表面熔化，氢释气量减少了约4倍。这归因于晶粒尺寸的增加（从40 - 3516微米2），这有效地减少了用作氢捕获位点的特征晶界的数量，使得这种激光处理的金属成为用于真空电子器件的优秀候选者。
2018-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Immersed nano-sized Al dispersoids in an Al matrix; effects on the structural and mechanical properties by Molecular Dynamics simulations
我们使用分子动力学模拟的基础上的潜在的模型，类似于紧束缚方案在二阶矩近似模拟铝二十面体晶粒（弥散体）的结构和力学性能的铝基体上的影响。首先，我们验证了我们的模型，通过计算几个热力学性质，参考体铝的情况下，我们发现与现有的实验和理论数据吻合良好。之后，我们模拟了包含各种大小的Al团簇的Al系统。我们发现Al基体的结构受到分散质的存在的影响，从而产生具有不同对称性的有序结构域，这些结构域使用合适的Voronoi分析来识别。此外，我们发现，晶粒尺寸的增加对纳米复合材料的力学性能有负面影响，表现为降低计算的体积模量。所得结果与已有的实验数据一致。
2004-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of multi-scale domains in ferroelectric polycrystals with non-uniform grain-size distributions
研究DyMnO3多晶非均匀晶粒尺寸分布下多尺度畴共存现象，发现其源于六方锰酸盐固有的反常畴尺寸/晶粒尺寸依赖关系，为非均匀微观结构铁电多晶的畴工程提供新维度。
2024-01-09 cond-mat.mtrl-sci
X-ray diffraction with micrometer spatial resolution for highly absorbing samples
具有高空间分辨率的X射线衍射通常用于表征（多）晶样品，例如关于局部应变、残余应力、晶界和织构。然而，高吸收样品的调查或高Z材料的X射线荧光的同时评估已受到限制，由于利用低光子能量。在这里，我们报告在PETRA III的P06光束线，允许微米空间分辨率与光子能量为35千电子伏及以上的角度计为基础的设置。通过使用复合折射透镜实现了高度聚焦的光束，并且通过允许高达5D扫描（3次旋转和2次平移）的测角仪实现了高精度的样品操作。作为实验的例子，我们展示了马氏体钢样品的局部应变变化与微米空间分辨率的测定，以及同时元素分布的高Z材料的薄膜太阳能电池。我们提出的方法允许用户从材料科学社区，以确定即使在高吸收样品的微观结构特性。
2022-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nanoscale Investigation of Microcracks and Grain Boundary Wetting in Press Hardened Galvanized 20MnB8 Steel
采用背散射电子衍射、俄歇电子能谱、X射线能谱、原子探针层析和透射电镜等方法，在纳米尺度上研究了20 MnB 8钢中Zn涂层引起晶界弱化和脆化的初始阶段--晶界润湿。观察到原奥氏体晶界处的微裂纹，并确定了微裂纹形成后发展的结构。Zn/Fe金属间化合物相的晶粒尺寸小于100 nm的直径存在于裂纹表面和楔形裂纹尖端。为了获得完整的图片，包括开裂前的微观结构，研究了未变形的电解涂覆的参考样品，该参考样品经历了与压制硬化材料相同的热处理。在此，Zn，在一个原子层或更少的数量级，可以发现沿原奥氏体晶界远离涂层中的实际Zn/Fe相几微米。在奥氏体化和/或热成形期间，通过Zn润湿先前奥氏体晶界而使这种晶界弱化是微裂纹形成的必要条件。
2021-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Size-dependent electronic-transport mechanism and sign reversal of magnetoresistance in Nd0.5Sr0.5CoO3
详细研究了Nd0.5Sr0.5CoO3的电子输运性质随晶粒尺寸的变化规律，晶粒尺寸从微米级到28 nm。有趣的是，我们观察到的尺寸诱导的金属-绝缘体的转变，在最低的晶粒尺寸的样品，而散装样的样品是金属在整个测量的温度制度。在金属制度的温度依赖性的电阻率的分析表明，电子-电子相互作用是主要的机制，而其他过程，如电子-磁振子和电子-声子散射也可能存在。由于电子-电子相互作用（量子干涉效应），在晶粒尺寸减小的过程中，发现了增强的低温上升和电阻率最小值的迷人观察。这种效果是由于增强的无序减少晶粒尺寸。有趣的是，我们观察到的交叉从积极的负磁阻在低温制度的晶粒尺寸减小。这种观察到的符号反转归因于在减小钴矿的晶粒尺寸时增强的相分离。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and Characterization of Controllable Grain Boundary Arrays in Solution Processed Small Molecule Organic Semiconductor Films
我们已经生产了6，13-双（三异丙基甲硅烷基乙炔基）并五苯的溶液处理的薄膜的晶粒尺寸从几微米到毫米级的横向结晶从一个矩形的触针。晶粒沿着结晶方向取向，并且横向于结晶方向的晶粒尺寸与写入速度成反比，因此形成具有可控间距的取向晶界的规则阵列。我们利用这些可控阵列系统地研究了大角度晶界在薄膜晶体管中载流子输运和电荷俘获中的作用。有效的迁移率与晶粒尺寸成比例，导致在单个大角度晶界处的电位降估计超过1伏。该结果表明，晶界的结构不是分子突变的，这可能是溶液处理的小分子有机半导体薄膜的一般特征，其中通常形成相对高能量的晶界。这可能是由于从正到负栅极偏压或大和小的负栅极偏压之间切换后的晶体瞬态测量揭示了可逆的电荷捕获，时间常数为10 s的顺序，陷阱密度与晶界密度相关。我们认为电荷沿晶界和其他缺陷的扩散是可逆捕获的速率决定机制。
2012-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of nanometer-sized B powder on phase formation of polycrystalline MgB2
采用原位高温电阻率测量技术研究了B粉对MgB 2相形成的尺寸效应。相形成的起始温度Tonset和完成温度TPF在进行中的热过程期间直接确定。使用纳米B和Mg粉末（NanoB-MgB 2）合成的样品的这两个温度、T起始温度和TPF分别为440 ℃和490 ℃，与使用微米B和纳米Mg粉末（MicroB-MgB 2）的样品的T起始温度和TPF相同。这表明MgB 2的相形成温度不依赖于B粉末的尺寸。另一方面，对于NanoB-MgB 2，烧结温度TN的上限（在该上限以上样品失去超导性）低于750 ℃，远低于使用微米尺寸的B粉末和毫米尺寸的Mg粉末（DM-MgB 2）制备的MgB 2的980 ℃。与直接在650 ℃ < TN下烧结的样品相比，观察到MgB 2相的晶体结构发生了有趣的不可逆转变，样品经历了在750 ℃下初始烧结，然后在再研磨和压制过程之后在富Mg环境中在650 ℃下再烧结的阶段。可能的解释所观察到的属性进行了讨论。
2004-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Preparation of CH3NH3PbI3 thin films with tens of micrometer scale at high temperature
制备高质量的有机-无机混合卤化物钙钛矿层是在其相关太阳能电池中实现高效光子能量收集和电能转换的关键前提。在这篇文章中，我们报告了一种新的基于高温化学气相反应的CH 3 NH3 PbI 3层的制备技术。用脉冲激光沉积法制备了PbI_2薄膜，然后在160 ~ 210 ℃的温度范围内与CH_3NH_3I蒸气反应，制备了CH_3NH_3PbI_3薄膜。X射线衍射图谱证实了纯相的形成，光致发光光谱在760 nm附近显示出强峰。扫描电子显微镜图像证实了平均晶粒尺寸从160 oC的低反应温度下的近1 μm显著增加到200 oC的高反应温度下的超过10 μm。制备了电池，获得了15.75mA/cm ~ 2的短路电流密度、0.49V的开路电压和71.66%的填充因子。
2017-07-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Grain boundary-mediated nanopores in molybdenum disulfide grown by chemical vapor deposition
二硫化钼（MoS2）是二维（2D）材料家族中特别有趣的成员，因为它具有半导体和可调的电子特性。目前，获得高质量工业规模数量的2D材料的最可靠方法是化学气相沉积（CVD），其产生多晶样品。由于晶界（GB）是CVD生长的2D材料内的本征缺陷线，因此它们的原子结构至关重要。在这里，通过对微米长的GB的原子尺度分析，我们表明，在二维二硫化钼共价结合的边界往往被纳米孔装饰。当不同取向的MoS2晶粒在生长过程中合并时，会出现这种边界，而晶粒的重叠导致与双层区域的边界。我们的研究结果表明，纳米孔的形成与应力释放的高浓度的位错核心在晶界的区域，和层间相互作用导致内在的波纹重叠区域。这为控制大规模MoS 2样品的制造提供了见解，这些样品具有应用所需的结构特性。
2016-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single Crystalline InGaAs Nanopillar Grown on Polysilicon with Dimensions beyond Substrate Grain Size Limit
III-V族光电子器件与用于各种功能的材料的廉价单片集成总是期望的。多晶硅（poly-Si）是一种理想的平台，因为它是可掺杂的和半导电的，并且可以容易地在各种低成本衬底上沉积和图案化。然而，多晶硅中晶体相干性的缺乏对高质量外延生长构成了巨大的挑战。在这项工作中，我们展示了，第一次，直接生长的微米级InGaAs/GaAs纳米柱的多晶硅。透射电子显微镜观察表明，微米级的柱状物为单晶体，且为单一的纤锌矿相，其晶粒尺寸远大于基体晶粒尺寸~ 100 nm。高质量的生长是通过纳米结构底部独特的锥形几何结构实现的，这将有效的InGaAs/Si接触面积减小到直径< 40 nm。小的占地面积不仅减少了由于晶格失配引起的应力，而且还防止了纳米柱在多个Si晶粒上成核。这放宽了对多晶硅的晶粒尺寸要求，潜在地降低了多晶硅沉积的成本。在光泵浦下，在所生长的柱中实现了激光，证明了其优异的结晶和光学质量。这些有希望的结果为光电子学与诸如CMOS集成电路、传感、纳米流体、薄膜晶体管显示器、光电子学等其他技术的低成本协同开辟了途径。
2013-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Can doping graphite trigger room temperature superconductivity? Evidence for granular high-temperature superconductivity in water-treated graphite powder
尝试掺杂石墨薄片，我们发现纯的、数十微米粒度的石墨粉末在用纯水简单处理后的磁化显示出清晰且可重复的颗粒状超导行为，其临界温度高于300 K。所观察到的磁特性作为温度、磁场和时间的函数，提供了通过约瑟夫森相互作用弱耦合晶粒的证据，揭示了超导涡旋的存在。
2012-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
