Amorphous carbon a promising material for sodium ion battery anodes: a first principles study
我们提出了一个比较从头计算研究钠和锂存储在无定形（玻璃）碳（a-C）与石墨。通过将随机生成的结构拟合到参考径向分布函数来获得非晶结构。Li插入在石墨和a-C中均是热力学上有利的。虽然钠插入在石墨中在化学上是不利的，但a-C具有多个插入位点，其结合能强于Na内聚能，使其可用作Na离子电池的阳极材料。
2015-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Surface resistivity of hydrogenated amorphous carbon films: Existence of intrinsic graphene on its surface
测量了氢化非晶碳膜的表面电阻率随外加电场的变化。测得的依赖性示出了一个尖锐的双极峰值接近零栅极电压。此外，我们发现在一些样品中，峰值处的薄层电阻低至7.5 kΩ/sq。该值与无缺陷石墨烯单层的薄层电阻具有相同的数量级。由此得出结论：在非晶碳膜表面存在至少毫米级的本征石墨烯。这些结果不仅可以为石墨烯的应用开辟新的前景，还可以更好地理解这种独特的材料。
2014-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Examining normal modes as fundamental heat carriers in amorphous solids: the case of amorphous silicon
几十年来，原子振动的简正模分解一直被用来提供对非晶态固体中热输运的微观理解。在简正模方法中，很自然地假设原子围绕其平衡位置振动，并且各个简正模是传输热量的基本振动激发。随着简正模方法和实验测量的预测的丰富，我们仔细地分析了这些计算在非晶硅，一个模型非晶态固体。我们发现了一些差异，表明在非晶态固体中，将单个简正模作为基本热载体处理可能是不准确的。此外，我们对非晶硅的经典和从头算分子动力学模拟证明了很大程度的原子扩散，特别是在高温下，从而得出结论，从液体动力学的角度而不是从结晶固体的角度出发，可以更好地描述非晶态固体中的热输运
2021-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous carbons in view of multianalytical consideration: normal, expected, and new
基于选定的一组样品和选定的一组分析工具的方法在应用于无定形碳时非常有效，从而导致基于细节的问题的当前表示转变为基于有限的一组固定共性的问题。该方法的第一部分意味着一组不同来源的固体样品。第二部分涉及不同的分析工具。组合部分是指将每个工具应用于整个样本集。在当前的研究中，两种天然无定形碳shunite碳和方钠石，以及两种工程产品炭黑CB 632和CB 624（均属于精英碳含量最高的物种）通过使用现代结构进行了分析研究和组成分析技术。该方法允许公开这种碳同素异形体的整个类别所共有的稳定点，并且可以为无定形碳的巩固表示奠定基础。
2019-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Machine-learning based interatomic potential for amorphous carbon
我们引入了高斯近似势（GAP）的液态和无定形元素碳的原子模拟。基于密度泛函理论（DFT）势能面的机器学习表示，这种原子间势使材料模拟具有接近DFT的精度，但计算成本要低得多。我们首先确定的最大精度，任何有限范围的潜力可以实现在碳结构，然后，使用一种新的层次设置的两个，三个，和多体结构描述符，我们构建了一个GAP模型，确实可以达到目标的准确性。潜力产生准确的能量和结构特性在很宽的密度范围内，它也正确地捕捉液相的结构，在与国家的最先进的经验潜力的差异。提出了GAP模型在“类金刚石”四面体无定形碳（ta-C）表面上的示例性应用，包括无定形材料的表面能的估计和高温表面重构（“石墨化”）的模拟。新的原子间相互作用势似乎是有前途的现实和准确的模拟纳米级无定形碳结构。
2016-11-10 cond-mat.mtrl-sci
The structure of amorphous two-dimensional materials: Elemental monolayer amorphous carbon versus binary monolayer amorphous boron nitride
自20世纪30年代以来，非晶材料的结构一直被争论为二元问题：非晶材料是Zachariasen连续随机网络（Z-CRN）或含有微晶的Z-CRN。然而，最近证明，无定形金刚石可以以任何一种形式合成。在这里，我们解决的问题，单原子厚的非晶单分子膜的结构。我们重新分析先前的模拟结果为无定形石墨烯和报告动力学蒙特卡罗模拟的基础上替代算法。我们发现，含有微晶的Z-CRN是最近制造的元素无定形石墨烯的有利结构，而二元单层无定形BN的最可能结构与两种长期争论的选择中的任一种完全不同：它是一种组成上无序的“假CRN”，包括B-N和非正则B-B和N-N键的混合物并含有“假微晶”，即由非正则六边形构成的蜂窝区域。其他非元素的二维和散装非晶材料的影响进行了讨论。
2022-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of carbon-based strongest and hardest amorphous material
碳可能是周期表中最迷人的元素，因为它的同素异形体的多样性源于它的可变（sp，sp2和sp3）键合图案。探索碳的新形态是当代科学研究的永恒主题。在这里，我们报告新的无定形碳相含有高分数的sp3键合原子压缩后回收富勒烯C60以前未探索的高压和高温。合成碳是迄今为止已知的最硬和最强的非晶材料，能够划伤金刚石晶体并接近其强度，这是由补充机械测试证明的。材料的光致发光和吸收光谱表明，它们是半导体，具有可调的带隙在1.5-2.2 eV的范围内，可比的非晶硅。出色的机械和电子性能的显着组合使这类无定形碳成为要求抗拉强度和耐磨性的光伏应用的优秀候选者。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Raman studies on amorphous carbon layers - Raman-Untersuchungen von amorphen Kohlenstoffschichten
室温下两种不同激发波长下非晶碳层的拉曼光谱研究。sp3键的量估计为约10%的两个样品，从D-和G-拉曼线强度的比率进行评估。讨论了两种样品中键的性质。在室温条件下，两种不同的非晶材料的拉曼光谱研究。通过D-和G-拉曼谱线的强度测试，sp3-结合率为10%。绑定的特征在这些问题上是可以讨论的。
2012-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Structural and elastic properties of amorphous carbon from simulated quenching at low rates
我们从液体中的恒定体积淬火产生无定形碳（a-C）的代表性结构模型，随后在分子动力学模拟中使用经验和机器学习原子间势松弛内应力。通过改变体积和淬火速率，我们生成具有一系列密度和无定形形态的结构。我们发现，所有的a-C样品表现出普遍的杂化，体积模量和密度之间的关系，尽管有不同的内聚能。内聚能的差异可以追溯到键角分布的轻微变化，这可能会影响这些结构的热稳定性。
2019-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Structural stability and energy levels of carbon-related defects in amorphous SiO$_2$ and its interface with SiC
我们报告的密度泛函计算，系统地阐明了稳定形式的碳相关的缺陷和它们的能级在非晶SiO $_2$使用熔融淬火技术在分子动力学。考虑到SiC/SiO $_2$界面附近和远离界面处O化学势的位置依赖性，我们确定了最丰富的碳相关缺陷形式：远离界面处，CO $_2$或SiO $_2$内部空间中的CO是丰富的，它们是电子惰性的;在界面附近，碳聚集是可能的，并且特定的单碳缺陷和双碳缺陷在SiC导带底部附近诱导能级，从而成为载流子陷阱的候选者。
2018-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics simulations of the growth of thin amorphous hydrogenated carbon films on diamond surface
利用分子动力学模拟方法研究了CH2基团轰击金刚石(111)面所形成的无定形碳氢薄膜(a-C:H)的生长过程.结构分析表明局部结构（例如，C原子的第一配位数）的α-C：H的结构与氢的含量密切相关。入射自由基动能的增加导致a-C：H中氢含量的降低，从而改变了a-C：H中sp3键合碳原子的比例.
2014-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic Properties of Amorphous Carbon-Based Nanotube and Nanoscroll
自支撑单层无定形碳（MAC）是近年来合成的一种由大小不等的原子环随机分布而成的纯碳结构。在这项工作中，我们进行了从头算和紧束缚计算，以调查的光电性能的MAC及其衍生的纳米管和纳米卷配置。我们的研究结果表明，MAC，管，涡卷表现出类似的电子行为。所有结构吸收从红外到紫外，最大吸收峰在可见光-紫外（$\sim 3.2$ eV）。最大和最小反射率值在0.3-0.5（红外线）和0.1-0.0（紫外线）范围内，使这些材料成为紫外线过滤器的良好候选者。
2020-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Stress variations near surfaces in diamond-like amorphous carbon
利用经验势方法中的蒙特卡罗模拟，我们研究了四面体非晶碳中表面环境对原子级应力的影响。应力的分布以及sp^2和sp^3原子的分布都是高度不均匀的。它们显示出相同的密切关系，局部应力和成键杂交之前发现在大部分的材料。局部压应力有利于形成sp^3晶位，而局部拉应力有利于形成sp^2晶位。
2006-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Resonant Raman scattering from polyacetylene and poly(p-phenylene vinylene) chains included into hydrogenated amorphous carbon
在N-IR - UV范围内，非晶氢化碳（a-C：H）的共振拉曼散射揭示了反式聚乙炔（反式-（CH）x）链的内含物，其近似长度高达120个C=C单元和聚（对苯撑亚乙烯基）（PPV）聚合物链的内含物。PPV是由一个强大的色散模式，在约。1175 cm-1。研究发现，掺入a-C：H的Ag的trans-（CH）x模对不同激发能的拉曼响应与独立链的拉曼响应一致，从而有利于复杂碳质材料光谱中trans-（CH）x的识别。
2010-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Novel nanometer-level uniform amorphous carbon coating for boron powders by direct pyrolysis of coronene without solvent
在无溶剂条件下，将晕苯直接与硼颗粒混合，在真空密封的石英管中于520 °C下加热1 h或630 °C下加热3 h，制备了具有均匀壳-芯包覆结构的纳米硼（B）粉末的3 nm晕苯涂层和4 nm无定形碳涂层。晕苯具有低于其分解温度的熔点，这使得液体晕苯能够通过液体扩散和渗透覆盖B颗粒，而不需要溶剂。晕苯的扩散和渗透可以延伸到颗粒的边界和内部团聚的纳米粒子，形成一个完整的壳-核封装结构。随着温度的升高，B颗粒上的晕苯的热分解导致形成均匀的无定形碳涂层。这种新颖、简单的纳米级均匀非晶碳包覆方法有可能应用于许多其他粉体，因此在许多领域具有潜在的低成本应用。
2015-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning driven simulated deposition of carbon films: from low-density to diamondlike amorphous carbon
非晶碳（a-C）材料具有多种有趣和有用的特性，但对其原子尺度结构的理解仍然不完整。在这里，我们报告广泛的原子模拟的沉积和生长的a-C膜，描述原子间的相互作用，使用机器学习（ML）的高斯近似势（GAP）模型。我们广泛扩展我们的初步工作[物理。120，166101（2018）]，从而对跨越从低密度（富含$sp^{2}$）到高密度（富含$sp^{3}$，“类金刚石”）的无定形碳形式的整个范围的样品进行建模。在这些模拟中观察到两种不同的机制，这取决于冲击能量：低能量的影响诱导$sp$ -和$sp^{2}$ -为主的影响网站周围的直接增长，而高能量的影响诱导喷丸。此外，我们还提出并应用了一种计算非晶碳膜各向异性弹性性质的方法。我们的工作提供了对这类有趣的无序固体的基本见解，以及ML驱动的分子动力学模拟其他材料的原子尺度沉积的概念和方法蓝图。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous carbon films in direct current magnetron sputtering from regenerative sooting discharge
本文介绍了用圆柱形空心阴极直流磁控溅射法在金属基体上沉积碳膜的实验结果。这是一种利用再生碳烟放电在CHC磁控溅射中制备非晶碳膜的新技术。在Ne气氛中在Cu和Al基体上沉积了碳膜，并与在He背景中80埃石墨电极之间的常规电弧放电产生的碳烟在相同材料上的膜进行了比较。使用在线发射、拉曼和傅里叶变换红外光谱、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对薄膜进行表征。拉曼光谱揭示了电弧放电中石墨和类金刚石结构的存在，而在CHC磁控溅射中，类石墨结构占主导地位。电弧放电的XRD图谱显示铝样品中有纳米级的菱形和六方型的Al_4C_3沉淀，铜中可能有金刚石和六方碳的形成，而磁控溅射则得到非晶碳膜。表面的SEM图像显示在电弧放电中收集的碳颗粒的松散团聚体，而磁控溅射结构是规则的，具有光滑的边缘和细晶粒。
2016-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Constitutive relations for plasticity of amorphous carbon
我们变形的无定形碳的熔融淬火在分子动力学计算中使用键序和机器学习原子间势的代表性体积元素。具有$41.2$ ~GPa的零压力流动应力和$0.39$的内摩擦系数的Drucker-Prager定律描述了流动期间作为压力的函数的偏应力。我们确定的平均协调数作为序参量描述这个流面。然而，淬灭样品向稳态流动的动力学弛豫的描述需要额外的序参量。我们提出了一个内禀应变的样品作为一个可能的序参量，并提出其演变方程。我们的研究结果提供了深入了解复杂化和压力之间的摩擦涂层表面以及路线对描述的无定形碳的宏观变形模型。
2020-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Influence of cumulenic chains on the vibrational and electronic properties of sp/sp2 amorphous carbon
我们报道了一种具有sp/sp2杂化（sp杂化物种的原子分数> 20%）的非晶碳膜的制备和表征，其中主要的sp键合似乎是（=C=C=）n cumulene。通过原位拉曼光谱和电导率测量研究了其振动和电子性质。累积链在低于250 K的温度下基本上是稳定的，并且它们通过将费米能级钉扎到更靠近迁移率间隙边缘之一的自掺杂机制来影响sp/sp2碳的电输运性质。当加热到250 K以上时，累积多烯物质衰变以形成嵌入sp2非晶基质中的石墨纳米畴，从而降低材料的活化能。这是纯碳系统中sp杂化影响整体性质的第一个例子。
2007-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Understanding of the phase transformation from fullerite to amorphous carbon at the microscopic level
我们用紧束缚分子动力学研究了冲击波诱导富勒烯相变为致密的非晶碳相。随着静水压力P的增加，发现C_（60）笼在P<10 GPa时聚合，在P~40 GPa时断裂，在P>60 GPa时进一步缓慢塌陷。相比之下，在存在额外的剪切应力的情况下，笼在低得多的压力（P<30 GPa）下被破坏。我们解释了这一事实的一个连续模型，通过不稳定性的球壳。令人惊讶的是，放松的高密度结构显示没有中程秩序。
2004-09-24 cond-mat.mtrl-sci
XPS Supported INS and DRIFT Spectroscopy of sp2 Amorphous Carbons
我们进行了一组最高碳化等级的sp2无定形碳的INS，DRIFT和XPS光谱的联合分析，这些碳代表天然物质（顺式碳，炭煤和无烟煤），技术石墨烯（实验室还原的石墨烯氧化物）和工业产品（炭黑）。它被确定，所研究的物质的DRIFT光谱由两个组件确定的氢和氧组成的石墨烯分子，这代表了无定形化合物的基本结构单元的圆周。次甲基代表天然无定形物的氢组分，而羟甲基和甲基对所研究的技术石墨烯和炭黑的羟基呋喃起相同的作用。已经建立了基于次甲基的氢组合物的特定特异性，以增强碳原子的DRIFT光谱的电光特性。DRIFT和XPS光谱的可比分析允许一个可靠的拟人化的氧官能团的组合物的研究无定形导致一组可靠的分子模型，其基本结构单元。
2019-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Low-temperature fabrication of amorphous carbon films as a universal template for remote epitaxy
本文提出在III-V族半导体上低温制备超薄二维非晶碳层作为远程外延通用模板，通过精确调控碳层厚度实现衬底相互作用可调，并在多种衬底上获得高质量单晶III-V族及亚稳相外延层，同时演示了应力辅助剥离。
2024-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Role of Characteristic Length Scale in Interface Graphitization-Induced Wear Resistance of Diamond and Amorphous Carbon
Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院宁波材料技术与工程研究所）
通过分子动力学模拟和机器学习势，揭示了金刚石和非晶碳界面石墨化的特征长度尺度差异（30-45 Å vs 8-12 Å）如何决定宏观磨损率，并提出保护特定晶面（如(111)密排面）以调控摩擦诱导石墨化的策略。
2026-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Theory of resonant Raman scattering of tetrahedral amorphous carbon
提出了一种计算固体离域振动共振拉曼光谱的实用方法。我们应用这种方法来研究四面体无定形碳。我们用密度泛函理论在局域密度近似下确定振动本征模和本征值，用紧束缚近似确定拉曼强度。计算的光谱与用可见光和紫外激光测量的实验光谱符合得很好。我们分析了拉曼光谱的微观单元的振动模式。我们表明，在任何频率下，光谱主要由伸缩振动。我们确定了一个非常快速的反转的相对拉曼强度的$sp^2$和$sp^3$碳网站与入射激光束的频率。特别地，光谱由低于4eV的$sp^2$原子和高于6eV的$sp^3$原子主导。
2001-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Near infra-red optical materials from polymeric amorphous carbon synthesised by collisional plasma process
报道了用微波激发碰撞碳氢等离子体法制备类聚合物非晶碳（a-C：H）薄膜。得到稳定的和高度芳香的a-C：H含有显着的夹杂物的聚（对苯撑亚乙烯基）（PPV）。PPV赋予合成材料通用的光电性能。也就是说，具有定制折射率的a-C：H能够在可见光（红色）-近红外波长范围内变得无吸收。包括苯基簇和/或颗粒的大芳烃的产生归因于在碰撞等离子体条件下元素等离子体物质的增强凝聚。还描述了在等离子体合成过程中a-C：H中发生的详细结构和形态变化。
2010-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Structure and bonding in amorphous iron carbide thin films
研究了磁控溅射Fe_（1-x）Cx（0.21<x<0.72）薄膜的非晶结构、化学键和电学性质。X射线衍射、电子衍射和透射电子显微镜分析表明，Fe_（1-x）C_x薄膜为非晶态纳米复合材料，由富Fe碳化物FeCy和富碳基体组成的两相畴结构组成。对分布函数分析表明，在高的碳含量（71.8at%C）的额外的石墨烯状结构的所有膜中的结晶Fe 3C碳化物的那些类似的近距离的顺序。从X-射线光电子能谱学测量，我们发现，非晶碳化物相具有15-25原子%的碳的组成，其随着总碳含量略微增加。X射线吸收光谱显示出随着碳含量的增加，未占据的3d态的数量增加，C2 p态的数量减少。这些变化意味着在轨道占领由于在域尺寸依赖的碳化物/基体界面的电荷转移效应的系统重新分配。四点探针的Fe 1-xCx膜的电阻率随碳含量从200 μ-Ohm-cm（x=0.21）到1200 μ-Ohm-cm（x=0.72）呈指数增加，并被发现取决于总的碳含量，而不是碳化物的组成。我们的研究结果为通过控制非晶畴结构来改变基于过渡金属碳化物的非晶薄膜涂层的电阻率开辟了新的可能性。
2015-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Simulations on the elastic response of amorphous and nanocomposite carbon
本文报道了碳复合材料和无定形碳的弹性响应的理论计算。所研究的复合材料由晶体纳米夹杂物，无论是球形金刚石或碳纳米管，嵌入在无定形碳基体。复合材料的弹性常数进行了计算，发现系统的密度增加。还研究了所有结构在静水压力下的弹性恢复，发现纳米复合材料和无定形碳的弹性恢复都显着高，但随着材料变得更稀而降低。
2007-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Direct Patterning of Boron-doped Amorphous Carbon Using Focused Ion Beam-assisted Chemical Vapor Deposition
采用聚焦离子束辅助化学气相沉积方法，以三苯基硼烷（C18 H15 B）和硼酸三苯酯（C18 H15 BO3）为原料，在SiO2衬底上制备了掺硼非晶碳薄膜。通过芯能级X射线光电子能谱学分析证实了在前体温度为90 °C的情况下由三苯基硼烷沉积的膜中硼的存在。该膜表现出半导体的行为与285 meV的带隙。虽然带隙降低到197毫电子伏后，退火过程中，薄膜仍然是半导体。此外，从使用金刚石对顶砧单元的原位电输运测量观察到通过施加压力在沉积膜上的电阻的急剧减小。
2019-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Narrow-gap Semiconducting Superhard Amorphous Carbon with Superior Toughness
在极端压力下，可以从纳米结构的前体中产生具有非凡物理化学性质的新碳形式。然而，这种令人着迷的材料的合成往往没有得到很好的理解，结果，如C60前体的情况下，在结果的不可再现性和阻碍材料设计的进一步进展。在这里，具有0.1-0.3 eV带隙的半导体非晶碳以及各向同性超硬度和优于单晶金刚石和无机玻璃的韧性的优点由富勒烯在高压和中等温度下的转化产生。通过使用丰富的互补表征方法，这有助于建立一个模型的转换，可用于进一步的高p，T合成的新型纳米碳系统的先进应用进行了系统的调查的结构和键合的演变。所生产的无定形碳材料具有金刚石和石墨烯无法实现的苛刻光电应用的潜力
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulation of Chemical Vapor Deposition of Amorphous Carbon: Dependence on H/C Ratio of Source Gas
采用分子动力学模拟，研究了石墨和金刚石表面化学气相沉积无定形碳的过程。特别地，我们研究了源H/C比（源气体中氢原子的数目与碳原子的数目的比率）对沉积过程的影响。在本模拟中，测试了以下两种源气体条件：一种是源气体作为孤立的碳原子和氢原子注入，另一种是源气体作为烃分子注入。在前一种条件下，我们发现随着源H/C比的增加，碳原子的沉积速率呈指数下降。沉积速率随源H/C比的增加呈指数下降，这与实验数据一致。然而，在后一种分子源条件下，由于源气体中的烃类所特有的化学反应，沉积速率并没有呈指数下降。
2010-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Electronic states of trans-polyacetylene, poly(p-phenylene vinylene) and sp-hybridised carbon species in amorphous hydrogenated carbon probed by resonant Raman scattering
利用共振拉曼散射（RRS）研究了非晶氢化碳（a-C：H）薄膜在近红外-紫外波段的拉曼散射，发现了sp-杂化的反式聚乙炔[trans-（CH）x]和聚对苯乙炔（PPV）链的存在。研究发现，随着激光激发能\hbar ωL从近红外到可见光再到紫外的增加，反式（CH）x芯Ag模和PPV CC-H亚苯基模的RRS谱发生了转变和色散，而sp键夹杂只在紫外区出现.这归因于\hbar ωL探测反式-（CH）x链的不均匀性和具有不同共轭长度的链的分布;对于PPV，归因于顺炔环无序的共振探测;对于sp链段，归因于\hbar ωL探测末端多炔的局部带隙。红外光谱分析证实了sp，trans-（CH）x和PPV包裹体的存在。所获得的RRS结果为a-C：H表示核心Ag trans-（CH）x模式和PPV亚苯基模式之间的差异。此外，发现在不同的激光激发能下，非晶碳基质中的反式-（CH）x链段的拉曼光谱特征的变化与本体反式聚乙炔中的相同。后者的发现可以用来促进识别的反式-（CH）x在复杂的碳质材料的光谱。
2010-04-27 cond-mat.mtrl-sci
A Concise Review of Recently Synthesized 2D Carbon Allotropes: Amorphous Carbon, Graphynes, Biphenylene and Fullerene Networks
São Paulo State University (UNESP)（圣保罗州立大学）；Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)（坎皮纳斯州立大学）；Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN)（北里奥格兰德联邦大学）；University of Brasília (UnB)（巴西利亚大学）；Rice University（莱斯大学）
本文综述了近期实验合成的四类二维碳同素异形体的结构、理论预测与合成方法，梳理了理论与实验的关联及实验忽略理论贡献的情况，提出了待实验验证的理论结构与合成研究方向。
2025-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Density and Microstructure of Amorphous Carbon Thin Films
本工作中，我们研究了用直流和高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术沉积的非晶碳（$a$ -C）薄膜。两种方法制备的$a$ -C薄膜的微观结构和电学性质存在细微差别.虽然用dcMS沉积的膜具有通常在$a$薄膜中发现的平滑纹理，但用HiPIMS沉积的那些膜由被多孔微结构包围的致密小丘组成。$a$ -C薄膜的密度是判断其质量的决定性参数。通常，X射线反射率（XRR）已被用于测量碳薄膜的密度。从目前的工作中，我们发现，碳薄膜，特别是那些厚度为几十纳米的密度的测定，可能是不准确的XRR由于薄膜和衬底之间的散射对比度差。通过利用飞行时间模式中的中子反射率（NR）（一种不常用于碳薄膜的技术），我们可以精确地测量使用dcMS和HiPIMS沉积的$a$薄膜的密度差异。
2018-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic graphene field effect transistor on amorphous carbon films
描述了石墨烯场效应晶体管的制造，其在沉积的氢化非晶碳膜的表面上使用本征石墨烯。石墨烯器件具有典型的双极特性，如果在氧等离子体中蚀刻表面石墨烯，则其变为单极特性。由于无定形碳薄膜的生长容易，尺寸不受限制，并且不需要石墨烯的转移，这为石墨烯电子学开辟了新的前景。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Formation and Classification of Amorphous Carbon by Molecular Dynamics Simulation
利用分子动力学模拟研究了非晶碳尤其是富含sp ${}^3$结构的非晶碳的形成机理。在高压下石墨向金刚石的转变过程和非晶碳薄膜的沉积过程中，解决了反应性经验键级势不能很好地表征非晶碳的问题。此外，利用下折法建立了基于电子分布简化为点电荷的电势模型。结果表明，采用新势的分子动力学模拟可以模拟出在15 GPa压力下石墨向金刚石的转变过程以及富含sp ${}^3$的非晶碳的沉积过程.
2012-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Thermal processing and enthalpy storage of an amorphous solid: a molecular dynamics study
使用很长的分子动力学模拟运行，温度协议跨越高达五个数量级的时间尺度进行调查热激活结构弛豫模型非晶态固体。模拟结果表明，显着的局部结构激发作为温度升高的函数，并表明，焓，而不是能量是主要负责松弛。所观察到的焓变化是在实验中看到的顺序，并且可以与固体内的内部静水应力均匀化和二十面体含量的水平相关。
2017-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the catalyst-free transformation of amorphous carbon into graphene by current-induced annealing
我们揭示了无催化剂生长的石墨烯从无定形碳（a-C）的电流诱导退火通过见证机制与原位透射电子显微镜和分子动力学模拟。在实验和模拟中，我们观察到石墨烯衬底上的小a-C簇重新排列并结晶成石墨烯片。该过程是由高温和范德华力与基板的相互作用。此外，在a-C的存在下，石墨烯可以从孔的边界生长并形成无缝的石墨烯片，这是一个以前没有报道过的新发现，并且也通过模拟再现。这些发现为石墨烯基设备的自下而上工程开辟了新的途径。
2012-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of delocalized excitons in amorphous solids
利用Kramers-Kronig色散分析法研究了非晶SiO $_2$在8 ~ 17.5eV范围内的吸收系数随温度的变化关系。我们证明了在10.4eV处的激子主共振随温度的升高而红移。这提供了一个强有力的证据，激子被离域，尽管非晶系统固有的结构紊乱。激子耦合到平均能量为83 meV的声子模。
2010-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Kinetically controlling surface atom arrangements in thermally robust, amorphous high-entropy alloy nanoparticles by solvent selection
本研究以坎托合金为模型，通过溶剂选择在纳秒脉冲激光合成中控制碳掺杂，实现非晶高熵纳米颗粒表面原子排列的动力学调控，并提出了相关形成机制。
2025-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Strain localization and percolation of stable structure in amorphous solids
在用分子动力学模拟的模型非晶态固体的力学试验过程中发生自发应变局部化。局部化程度取决于机械测试前的结构松弛程度。在最快速淬火的样品中，较高的应变速率导致增加的本地化，而逐渐淬火的样品表现出相反的应变速率依赖性。这种转变与具有准晶体状短程有序的原子的k-芯渗流相一致。作者推断存在相关的显微结构长度尺度。
2005-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Effective bands and band-like electron transport in amorphous solids
Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）；King's College London（伦敦国王学院）；National Renewable Energy Laboratory（美国国家可再生能源实验室）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Florida State University（佛罗里达州立大学）
研究非晶固体中电子非局域化与带状输运的物理机制，利用第一性原理方法揭示其成因。
2025-05-12 cond-mat.mtrl-sci
On the Mechanical and Thermal Stability of Free-standing Monolayer Amorphous Carbon
最近（C. T. Toh等人，Nature 577，199（2020）），实现了自支撑单层无定形碳（MAC）的首次合成。MAC是由五个、六个、七个和八个随机分布的原子环组成的纯碳结构。MAC被证明是令人惊讶的稳定和高度抗断裂性。其电子性质与氮化硼相似。在这项工作中，我们采用全原子反应分子动力学模拟研究了MAC模型的力学性能和热稳定性。为了比较的目的，将结果与类似尺寸的原始石墨烯（PG）模型进行对比。我们的研究结果表明，MAC和PG表现出不同的力学行为和断裂动力学模式。而PG后的临界应变阈值直接从弹性到脆性政权，MAC这两个政权之间表现出不同的弹性阶段。值得注意的是，MAC是热稳定的高达3600 K，这是接近PG的熔点。这些特殊的物理性能使MAC基材料成为新技术的候选者，如柔性电子产品。
2020-02-11 cond-mat.mtrl-sci
On the possibility of a double-well potential formation in diamond-like amorphous carbon
一个微观模型，它描述了具体功能的电子光谱的各种同素异形体形式的无定形碳负责他们的结构特点，提出。结果表明，双阱势的形成是这种行为的一个可能的驱动力。
1998-05-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Studies on Neon irradiated amorphous carbon using X-ray Diffraction technique
用快重离子（145 MeV）（Ne ~（6+））辐照两组不同路线制备的非晶碳材料。利用X射线衍射技术估算了未辐照和辐照样品的结构参数，如c轴和a轴上的有序晶粒尺寸（Lc和La）、（002）晶面的平均间距（d 002）以及非晶相的比例。的分数的非晶相通常被发现增加与两组样品的照射剂量。的估计和值被认为是几乎不受照射。随着辐照剂量的增加，两组样品的无序度都增加。关键词：X射线衍射，非晶碳，辐照
2005-08-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Dopant-enhanced solid phase epitaxy in buried amorphous silicon layers
本文研究了H不阻碍本征和掺杂增强固相外延（SPE）的非晶硅（a-Si）埋层中的SPE动力学。在1 - 30 × 10 ~（19）/cm ~ 3的浓度范围内，用多能离子注入形成了As、P、B和Al的分布。退火在空气中进行，温度范围为460-660 ℃，界面运动的速率使用时间分辨反射率进行监测。掺杂剂增强的SPE速率用广义费米能级移动模型进行建模，使用简并半导体统计学。也被认为是界面的结晶和非晶侧之间的带弯曲的效果。
2010-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Structure, elastic properties and strength of amorphous and nanocomposite carbon
我们从理论上研究的平衡结构，以及在外部载荷下的响应，特征碳基材料。所考虑的材料包括金刚石、无定形碳（a-C）、"无定形金刚石“和纳米复合无定形碳（na-C）。一个普遍的体积模量与密度曲线是服从我们考虑的所有结构。我们计算了弹性常数对密度的依赖关系。发现a-C的强度随着四倍原子浓度的增加而大致线性地增加，最强a-C样品的最大应力约为金刚石的一半。外载荷作用下的na-C响应与嵌入a-C矩阵的响应基本相同。
2006-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Plastic Response of a 2D Lennard-Jones amorphous solid: Detailed analysis of the local rearrangements at very slow strain-rate
我们详细分析了一个模型非晶材料的原子响应提交塑性剪切在无热，准静态极限。在线性应力-应变行为之后，系统经历噪声塑性流动。我们表明，塑性流动是空间不均匀的。两种类型的塑性事件发生在系统中：四极局域重排，剪切带。粒子的个别运动的分析也显示了两个制度：一个超扩散制度，其次是扩散制度，即使在零温度。
2006-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Substrate Sensitivity of the Adhesion and Material Properties of RF-Pecvd Amorphous Carbon
采用射频等离子体增强化学气相沉积（rf-PECVD）技术制备的氢化非晶碳（a-C：H）是一种具有广阔应用前景的大面积电子和层间电介质材料。在室温下从CH_4/He和CH_4/Ar气体混合物中沉积的rf-PECVD a-C：H的结构和电子性质显示出对沉积薄膜的衬底敏感。衬底（c-Si或C7059玻璃）的选择以及衬底表面上任何金属图案的存在和几何尺寸可导致a-C：H粘附力和材料性质的显著空间变化。所观察到的效果归因于跨金属图案化基板的影响的“本地”直流自偏置的电位变化。这导致生长条件的空间变化，从而导致材料特性的空间变化。对于电子器件和电介质隔离应用，这种效应可能导致工作性能的显著变化。因此，衬底的性质和任何覆盖的金属化图案是重要的考虑因素。
2000-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Electrical power dissipation in carbon nanotubes on single crystal quartz and amorphous SiO2
利用空间分辨拉曼光谱技术研究了半导体碳纳米管（CNTs）在单晶石英和非晶SiO2上的热耗散。尽管声子速度，热导率和范德华相互作用与碳纳米管的差异，平均而言，到单晶石英和无定形二氧化硅的散热被发现是相似的。经常观察到的大的温度梯度和局部热点强调了CNT温度分布的复杂性，并且可能是观察到的相似性的原因。
2011-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of amorphous carbon thin films
用$3ω$方法测量了非晶碳薄膜在80- 400 K温度范围内的热导率$Λ$。样品薄膜的范围从通过远程等离子体沉积制备的软a-C：H（室温下的$Λ= 0.20$ W m $^{-1}$ K $^{-1}$）到具有大部分从过滤弧源沉积的$sp^3$键合碳的非晶金刚石（$Λ= 2.2$ W m $^{-1}$ K $^{-1}$）。连续介质理论提供了电导率随质量密度变化的唯象描述。热导率与由测量的原子密度和纵向声速计算的最小热导率吻合得很好。
2000-08-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Microstructure, magneto-transport and magnetic properties of Gd-doped magnetron-sputtered amorphous carbon
采用磁控共溅射法将磁性稀土元素钆（Gd）掺杂到非晶碳薄膜（氢化\textit{a} -C：H或无氢\textit{a} -C）中。Gd作为磁性以及电掺杂剂，导致在低于温度（$T'$）下的巨大的负磁阻。引入氢来控制非晶碳的成键结构。采用高分辨电子显微镜、离子束分析和拉曼光谱表征了Gd掺杂对\textit{a-} Gd $_x$ C $_{1-x}$（：H $_y$）薄膜形貌、成分、密度和键合的影响。当$x$的含量为$x$ =22.0 at.%时，薄膜基本上是无定形的，并且是均匀的.随着Gd掺杂量的增加，与$sp^{2}$键合的碳原子由碳链向六元石墨环演化。H的引入打开了石墨环，并稳定了富含$sp^{2}$的碳链无规网络。其输运性质不仅与Gd掺杂有关，而且对$sp^{2}$有序度也非常敏感。磁特性，如自旋玻璃冻结温度和磁化率，与Gd浓度成比例。
2007-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthesis and properties of free-standing monolayer amorphous carbon
块体非晶材料已经被广泛研究和应用，但其原子排列仍然是一个悬而未决的问题。虽然它们通常被认为是Zachariasen连续随机网络，但最近的实验证据支持非晶硅的竞争微晶模型。然而，在二维材料中，相应的问题仍然没有得到解答。在这里，我们报告的合成，通过激光辅助化学气相沉积，厘米级的，独立的，连续的和稳定的单层无定形碳，拓扑结构不同于无序石墨烯。与块体材料不同，单层无定形碳的结构可以通过原子分辨率成像来确定。通过拉曼光谱、X射线光谱和透射电子显微镜的广泛表征揭示了完全不存在长程周期性和具有广泛分布的键长、键角和五元环、六元环、七元环和八元环的三重配位结构。环分布不是Zachariasen连续随机网络，但类似于竞争（纳米）微晶模型。我们构建了一个相应的模型，使单层无定形碳的性质的密度泛函理论计算，根据观察。直接测量证实它是绝缘的，电阻率值与化学气相沉积法生长的氮化硼相似。自支撑单层无定形碳令人惊讶地稳定，并且变形至高断裂强度，而没有从断裂点的裂纹扩展。这种稳定的、独立的单层无定形碳的优异物理性质可以证明在诸如磁纪录设备和柔性电子器件的应用中对于渗透和扩散屏障是有用的。
2021-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural evolution in high-pressure amorphous CO$_2$ from \textit{ab initio} molecular dynamics
采用$ab$ $initio$分子动力学模拟，在常压下研究了无定形CO2在0-100 GPa和200-500 K之间的行为，发现了几种新的无定形形式。我们专注于高压聚合物无定形形式的演变，称为α-碳氧化物，在其下降到零压力的过程中，它最终转化为分子非晶态固体。在减压过程中，观察到两种非分子的无定形形式与不同比例的三，四配位碳和两个混合的分子-非分子形式。因此，从α-carbonia到分子状态的转化似乎通过几个中间阶段不连续地进行，这表明固体CO $_2$可能表现出有趣的多晶性。我们还研究了无定形形式与其结晶对应物的关系。根据它们的结构性质，四面体状α-碳氧化物最可能与V相相关，而混合形式的存在可能反映了由线性链组成的亚稳三配位聚合物相的假设存在。我们的分子无定形形式似乎是有关的相位-I根据分子的配位和它们的相对键的取向。
2014-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
From Point Defects in Graphene to Two-Dimensional Amorphous Carbon
虽然在过去的几年中，晶体二维材料已经成为实验现实，但以前没有报道过非晶二维材料。在这里，使用电子辐照，我们创建一个sp2杂化的一个原子厚的平面碳膜与随机排列的多边形，包括四元碳环。我们展示了如何通过成核和生长的低能量多空位结构的旋转六边形和其他多边形的转变发生一步一步。我们的观察，以及第一性原理计算，提供了新的见解，碳的键合行为和石墨烯中的缺陷的动力学。所产生的域具有带隙，这可能为工程石墨烯基电子器件开辟新的可能性。
2011-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
