In-situ grown single crystal aluminum as a non-alloyed ohmic contact to n-ZnSe by molecular beam epitaxy (MBE)
利用分子束外延（MBE）技术在ZnSe（100）外延生长的单晶Al膜上制备了n-ZnSe的新型欧姆接触。电子背散射衍射（EBSD）证实了铝膜的单晶结构。将（110）取向的Al层相对于衬底旋转45 $^\circ$以匹配ZnSe（100）晶格常数。生长的Al-ZnSe接触具有接近理想的欧姆特性在一个大的掺杂范围内的n-ZnSe，而无需任何额外的处理。对于甚至轻掺杂的ZnSe，接触电阻在10 $Ω$ $^{2}$的范围内（$\sim$ 10 $^{17}$ cm $^{-3}$）。轻掺杂ZnSe样品的漏肖特基行为表明，Al-ZnSe形成了低势垒高度的肖特基极限接触。与文献报道的接触相比，原位生长的Al可以作为与n-ZnSe的简单金属接触而不受载流子浓度的影响，并且具有较低的电阻。这种新型的金属化方法可以大大简化ZnSe基器件的制作复杂度，降低成本
2020-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Crystal structure prediction of materials with high symmetry using differential evolution
晶体结构决定材料的性能。利用化学物质的晶体结构，可以通过第一性原理计算或机器学习模型预测许多物理和化学性质。由于它是相对容易产生一个假设的化学有效的公式，晶体结构预测成为发现新材料的重要方法。在我们之前的工作中，我们提出了一种基于接触图的晶体结构预测方法，该方法使用全局优化算法（如遗传算法）来最大化预测结构的接触图与真实晶体结构的接触图之间的匹配，以搜索Wyckoff位置（WP）处的坐标。然而，当预测具有高对称性的晶体结构时，我们发现全局优化算法很难找到满足化学式的WP的有效组合，这主要是由预测晶体结构的接触图的维数与目标晶体结构的接触图的维数不一致引起的。这使得预测高对称性晶体的晶体结构具有挑战性。为了解决这个问题，我们提出使用PyXtal来生成和过滤具有给定对称性约束的随机晶体结构，这些约束基于化学式和空间群等信息。以接触图为优化目标，采用差分进化算法搜索Wyckoff位置的非特殊坐标，实现高对称性晶体材料的结构预测。实验结果表明，CMCrystalHS算法能有效地解决接触图维数不一致的问题，并能预测具有高对称性的晶体结构.
2021-04-20 cond-mat.mtrl-sci cs.NE
Crystal structure prediction using age-fitness multi-objective genetic algorithm and coordination number constraints
晶体结构预测（CSP）已成为发现新材料的重要途径之一。基于进化算法和粒子群优化算法的CSP算法已经发现了大量的新材料。然而，这些算法的基础上从头计算的自由能是低效的。此外，它们在可扩展性方面有严重的限制。最近，我们提出了一种很有前途的晶体结构预测方法的基础上原子接触地图，使用全局优化算法搜索的Wyckoff位置，通过最大限度地提高预测结构的接触地图和接触地图的真实晶体结构之间的匹配。然而，我们以前的基于接触图的CSP算法存在两个主要的局限性：（1）由于陷入局部最优而失去搜索能力;（2）它只利用晶胞内原子的连接来预测晶体结构，忽略了晶胞外的化学环境，这可能导致不合理的配位环境。本文提出了一种新的基于接触图的晶体结构预测的多目标遗传算法，该算法通过优化接触图匹配精度、个体年龄和配位数匹配三个目标来实现。此外，我们分配的年龄值的GA的所有个人，并试图尽量减少年龄，以避免早熟收敛问题。我们的实验结果表明，与我们以前的CMCrystal算法相比，我们的多目标晶体结构预测算法（CMCrystalMOO）可以重建更高质量的晶体结构，并减轻过早收敛的问题。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of p+ contact by thermally induced solid state regrowth of Al on p-type Ge crystal
在锗上形成p+接触对于二极管检测器和其他电子器件的应用是重要的。在这项工作中，热沉积的Al在Ge晶体在350 ℃退火，然后缓慢冷却的固态再生长的Al-Ge p+接触的Ge上。利用二次离子质谱（SIMS）进行深度剖面分析，以研究Al和Ge沿再生长Al-Ge层深度的赋存状态。观察到的再生长的证据，由于跨层的Ge和Al的相互扩散，虽然Ge扩散在Al层中被发现是更普遍的。改变蒸发的Al层的厚度以了解Al、Ge的扩散分布并估计Al在下面的Ge晶体中的结合深度。在Al-Ge再生长层不同深度处的霍尔测量表明，Al杂质在p型Ge中诱导p+掺杂，其浓度向Ge晶体方向逐渐降低。Al-Ge层的顶表面表现出最低的薄层电阻，该薄层电阻随所沉积的Al层的厚度而变化。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Light-Emitting Electrochemical Cells of Single Crystal Hybrid Halide Perovskite with Vertically Aligned Carbon Nanotubes Contacts
基于所报道的混合卤化铅钙钛矿在电场下的离子迁移，我们开发了一种明亮的、发光的电化学电池，该电池使用直接生长在垂直排列的碳纳米管（VACNT）森林上的CH_3 NH_3 PbBr_3单晶作为接触电极。在所施加的电场下，晶体中的带电离子漂移并在电极附近积累，导致在操作中形成p-i-n异质结。由于CNT尖端增强的电场，降低的界面能垒和强电荷注入导致在室温下高达1800 cd/m2的明亮的绿光发射（平均= 60 cd/m2）。除了光发射之外，这种原始的器件架构指出了在操作稳定的基于钙钛矿的光电子器件中实现垂直对准的CNT作为电极的可能性。
2021-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, Contact Printing, and Device Characterization of Ni-Catalyzed, Crystalline InAs Nanowires
InAs纳米线由于其高电子迁移率和易于形成欧姆金属接触而被积极地探索作为高性能晶体管的沟道材料。然而，非外延InAs纳米线的催化生长通常依赖于非CMOS兼容的Au胶体的使用。在这里，我们证明了成功的合成高产量的结晶InAs纳米线的高产率和可调的直径，通过使用Ni纳米粒子作为催化剂材料上的非晶SiO2衬底。纳米线显示出优异的电学性能，场效应电子迁移率约为2，700 cm 2/Vs，ION/IOFF >103。生长的InAs纳米线的均匀性和纯度通过经由接触印刷工艺在衬底上大规模组装纳米线的平行阵列来进一步证明，该接触印刷工艺实现了高性能的可印刷晶体管，能够提供5-10 mA的导通电流（~400根纳米线）。
2008-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Advances in electrical contacts to single crystals of emerging materials for transport measurements
University of Southern California（南加州大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁海文国家实验室）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本文综述了在可剥离和不可剥离单晶上制备高质量、光刻定义的多端电极的技术进展，为新兴晶体输运测量提供接触制备策略指南。
2026-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hall-effect in the MnBi_2Te_4 crystal using silicon nitride nanomembrane via contacts
针对MnBi_2Te_4在空气中易降解导致器件制备困难的问题，提出利用氮化硅纳米膜通孔接触的低温干法转移技术，成功制备电子器件并验证了其在探索敏感二维材料及复杂电路中的有效性。
2023-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Mesoscopic approach to granular crystal dynamics
本文提出了一种颗粒晶体动力学的介观方法，它包括三维有限元模型和一维正则化接触模型。该方法研究了振动能捕获效应在一维接触颗粒链的动态行为中的作用（即，颗粒状晶体），在小到中等的冲击速度下。模型的唯一输入是形成系统的单个颗粒的几何形状和弹性材料属性。我们提供了详细的验证结果，并将其预测与实验数据进行比较来验证模型。这种方法提供了一个物理上健全的，第一原理描述的颗粒系统中的耗散损失。
2011-11-16 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.comp-ph
Defining Contact at the Atomic Scale
分子动力学模拟被用来研究在原子尺度上接触的不同定义。对于简单的几何形状，温度，粘附相互作用和原子结构的作用进行了研究。一种弹性的晶体衬底接触一个刚性的原子级平坦表面或球形尖端。刚性表面由相称或不相称晶体或非晶态固体形成。球形尖端是通过弯曲晶面或去除球体外的材料制成的。在连续介质理论中，当施加载荷时，原子级平面接触的比例从零急剧上升到1。这个简单的行为很难用原子尺度的接触定义来重现。由于热波动，在任何时刻接触的原子数量在很宽的负载范围内随负载线性上升。在典型温度下，需要与理想硬度相当的压力来实现完全接触。简谐平均场论提供了这种行为的定量描述，并解释了为什么原子上的瞬时力具有普遍的指数形式。接触面积也通过计算具有时间平均排斥力的原子的数量来获得。对于粘合剂相互作用，所得到的面积几乎与温度和平均间隔无关，但通常在与理想硬度相当的压力范围内从零上升到一。唯一的例外是两个相同的相称表面的情况。对于非粘性表面，如果在平均间隔$Δt$内有任何接触，则平均压力为排斥力。相关区域对$Δt$非常敏感，并且单调增长。在定义球形尖端的接触面积时遇到类似的复杂情况。
2010-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The effect of magnetic impurities in a two-band superconductor: A point-contact study of Mn-substituted MgB2 single crystals
本文首次报道了Mg_{1-x} Mn_{x} B_2单晶的定向点接触测量结果，其x最高可达0.015，体相T_c最低可达13.3K。用Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）双带模型拟合电导曲线，得到序参量Delta_{sigma}和Delta_{pi}. Delta_{pi}和Delta_{sigma}均随结的临界温度T_c^A的升高而降低，但在Mn含量最高时仍明显不同。一旦在Eliashberg理论内分析，结果表明，自旋翻转散射在sigma带中占主导地位，这也通过第一原理能带结构计算证实。
2006-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phase Field Theory of Heterogeneous Crystal Nucleation
发展了一种模拟过冷纯液体与尖壁接触时的润湿和异质晶体形核的相场方法。我们讨论了壁面边界条件的各种选择，并确定了临界核的性质，包括它们的形成自由能和作为过冷度函数的接触角。我们发现，对于特定的边界条件选择，我们可以实现经典球冠模型的模拟或决定性的非经典行为，其中接触角从其在熔点处的值朝向在临界过冷度处的完全润湿减小。
2006-08-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Crystal growth in confinement
在自然界和工业中，晶体生长在多孔或蜂窝材料中是普遍存在的。禁闭影响生物体内生物矿物的形成、地壳中矿物的形成和破坏多孔石灰岩纪念物的盐晶体的形成，也被用来控制人造晶体的生长。然而，限制改变晶体形状和生长速率的机制仍然没有阐明。基于新的\textit{in situ}光学观察的（001）表面的NaClO $_3$和CaCO $_3$晶体在纳米距离的玻璃基板，我们表明，新的分子层可以均匀成核和传播没有中断，即使在与其他固体接触，提高宏观晶体以上。受限生长是由这些分子层的特殊动力学控制的质量通过液膜从接触的边缘到中心的二维运输，具有独特的功能，如歪斜的位错螺旋，动力学局部化的成核在接触边缘附近，和定向不稳定性。约束生长形态可以从三个主要的无量纲参数的值进行预测。
2022-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A quasi-ohmic back contact achieved by inserting single-crystal graphene in flexible Kesterite solar cells
针对柔性CZTSSe太阳能电池中Mo箔基底导致的背接触问题，提出在Mo箔/CZTSSe界面插入单晶石墨烯，通过钝化表面、消除有害反应并形成准欧姆接触，显著提升了器件的电荷收集效率与性能。
2024-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self assembly of highly fluorescent semiconductor nanorods into large scale smectic liquid crystal structures by coffee stain evaporation dynamics
我们将分散在溶剂中的纳米棒液滴沉积在衬底表面上，并让溶剂蒸发。我们发现，强大的接触线钉扎导致致密的纳米棒沉积内咖啡污渍的边缘，在那里我们观察到大规模的横向排序的纳米棒的长轴的棒的方向平行于接触线。我们通过偏光显微镜观察这些咖啡渍条纹的双折射，并且我们发现非常折射率的方向平行于纳米棒的长轴。
2009-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Strained GaN Quantum-Well FETs on Single Crystal Bulk AlN Substrates
我们报告的第一个实现的分子束外延生长应变GAN量子阱场效应晶体管的单晶体AlN衬底。所制造的双异质结构FET表现出超过2 X 10^13/cm 2的二维电子气（2DEG）密度。欧姆接触的2DEG沟道形成n+ GAN MBE再生长过程中，与0.13欧姆-毫米的接触电阻。拉曼光谱使用的量子阱作为光学标记揭示了量子阱中的应变，和应变弛豫的再生长的GAN接触。65 nm长的矩形栅器件的直流漏电流驱动为2.0 A/mm，峰值非本征漏电流为250 mS/mm，小信号射频性能达到fT~120 GHz。DC和RF性能表明，体AlN衬底为应变量子阱氮化物晶体管提供了一个有吸引力的替代平台，用于未来的高电压和高功率微波应用。
2016-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Photoconductive Effects in Single Crystals of BaZrS$_3$
该研究探究加工诱导缺陷对BaZrS$_3$单晶光电导性能的影响，发现解理晶体上制备的欧姆接触形变缺陷更少、光电性能更优，指出缺陷可控的晶体生长与接触制备是提升其光子-激发电子转换效率的关键限制因素。
2023-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Incorporation of the Ce3+ activator ions in LaAlO3 crystals: EPR and NMR study
用EPR和NMR研究了Ce ~（3+）掺入LaAlO_3单晶的过程，Ce ~（3+）掺杂量在x= 0.1at.%高达100原子%。从EPR测量，Ce 3 + g张量参数作为Ce浓度的函数。g张量即使在三角相（x <10at.%）也具有正交对称性这表明在La位掺入Ce降低了该离子附近的晶格对称性。通过~（27）Al和~（139）La的高分辨NMR测量进一步研究了La_（1-x）CexAlO_3晶体的局域性质。发现139 La化学位移具有费米接触相互作用的起源。在x = 0.5时，它随Ce浓度线性增加至165 ppm。由于这种强烈的费米接触相互作用，在139 La NMR谱中分辨出对应于不同Ce-O-La自旋转移途径的分离峰。另一方面，在27 Al NMR谱中没有观察到费米接触相互作用。然而，这些光谱包含卫星峰，其强度随Ce浓度的增加而线性增加，而该峰的位置不变。这被解释为与EPR数据一致的Ce离子附近的晶体结构修改的表现。因此，Ce 3+在LaAlO 3中的光学性质将即由该离子附近的局部晶体结构决定。
2022-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Point-contact Andreev-reflection spectroscopy in segregation-free Mg_{1-x}Al_{x}B_2 single crystals up to x=0.32
我们提出的点接触Andreev反射（PCAR）光谱在单相Mg_{1-x} Al_{x} B_{2}单晶与x高达0.32的新结果。用Blonder-Tinkham-Klapwijk双带模型拟合点接触的电导曲线，可以提取间隙振幅Delta_{sigma}和Delta_{pi}。间隙值与文献报道的Al掺杂晶体和多晶（x=0.2）中的其他PCAR结果相当一致，并将其扩展到更高的Al含量。然而，在低掺杂状态下，我们观察到随着x的增加（或结的局部临界温度T_{c} ^{A}的降低），小带隙Delta_{pi}增加，这在其他样品中没有明显发现。当进一步降低T_{c} ^{A}至30 K以下时，两个带隙都减小，并且直到最高掺杂水平x=0.32并降至T_{c} ^{A}= 12 K，没有观察到带隙合并。在两带Eliashberg理论内的数据的详细分析表明，这种带隙趋势可以被解释为主要是由于带填充和带间散射的增加，这是必要的，以占Delta_{pi}在低Al含量（x < 0.1）的增加。我们建议将T_{c} ^{A} < 30 K时Delta_{pi}的以下降低解释为由Al分布的不均匀性和无序性的开始所控制，这些不均匀性和无序性部分地掩盖了掺杂的内在效应，并且在标准理论方法中没有考虑到。
2008-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Effect of Deformation on Surface Characteristics of Finite Metallic Crystals
在修正的稳定化Jeltron模型下，采用自洽Kohn-Sham方法计算了Al、Cu、Au、Ni和Ti晶体弹性变形面的表面应力和接触电势差。得到的表面应力值与现有的第一主元计算结果一致。我们发现功函数随晶体的拉伸/压缩线性地减小/增大。我们的研究结果证实，现有的实验数据的接触电势差得到的变形表面的开尔文方法不对应的功函数的变化，但表面电位的变化。讨论了有限样品的功函数和电离势的“各向异性”问题。
2003-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analytical Approach to the Local Contact Potential Difference on (001) Ionic Surfaces: Implications for Kelvin Probe Force Microscopy
建立了非接触式原子力显微镜（nc-AFM）针尖与离子晶体（001）表面之间的静电力的解析模型。该模型是能够占的局部接触电势差（CPD），而纳米原子力显微镜的开尔文探针力显微镜（KPFM）实验观察到的原子对比度。为了证明这种短程静电力的存在，本文首先导出了离子晶体表面的马德隆势。推导出的力的表达式可以分为两个主要的贡献：第一个代表尖端顶点的微观结构和尖端，离子晶体和反电极之间形成的电容器之间的耦合;第二个术语描述了Madelung表面电位对尖端的介观部分的影响，独立于其微观结构。这些短程静电力在10微微牛顿的范围内。当明确考虑晶体极化，偏置电压施加在尖端上，以补偿局部CPD，即取消短程静电力的解析表达式，推导。补偿后的CPD具有Madelung表面势的横向周期性。然而，强烈依赖于尖端的几何形状，施加的调制电压以及尖端样品的距离，这甚至可能导致高估的真实表面电位，使得定量KPFM测量的本地CPD非常困难。
2008-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Non-contact mutual inductance based measurement of an inhomogeneous topological insulating state in Bi2Se3 single crystals with defects
纯拓扑绝缘材料保持了独特的电子状态，包括体绝缘间隙和导电表面状态。在这里，我们使用具有Se空位缺陷的大块Bi 2Se 3单晶作为原型拓扑绝缘体（TI）材料，以探索非磁性无序对TI导电性能的影响。我们采用了一种敏感的，非接触式，互感为基础的技术，用于测量的表面和散装贡献的导电性的TI。我们辨别不同的贡献，通过观察，占主导地位的表面导电产生线性频率依赖的拾取信号，而体电导率引起二次频率依赖。我们还看到了一个代数温度依赖的表面电导率，而激活体电导率。使用上述内容，我们揭示了表面和体积之间的相互作用，在TI的电导率作为温度的函数的贡献。在Bi_2Se_3晶体中，电输运由表面为主转变为体相为主的转变发生在接近70K的温度。该温度范围与我们从活化的体电传输结果得到的结果很好地匹配，该结果显示了在毫电子伏特范围内的活化能标度，δ。的间隙增量是远远小于体带隙Bi2Se3，我们认为这是与TI材料中的缺陷态。为了理解我们的结果，我们提出了一个模型的TI包括一个不均匀的低导电介质（散装），夹在薄的两个高导电片（表面）。非均匀TI状态，我们认为是由硒空位缺陷Bi2Se3，这是负责产生体和表面导电性之间的相互作用。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
(In)commensurability, scaling and multiplicity of friction in nanocrystals and application to gold nanocrystals on graphite
研究了三角形纳米晶在六方衬底上的摩擦力与接触尺寸$A$的关系以及纳米晶和介观晶体在规则衬底上的摩擦力的关系。假设晶体是刚性的，但不是完全刚性的。系统地识别了公度和不公度构型。结果表明，三个不同的摩擦分支共存，一个不相称的一个不与接触尺寸（$A^0$）和两个相称的规模不同（与$A^{1/2}$和$A$），并与各种组合的相称和不相称的晶格参数和取向。这种共存是接触层的二维性质的直接结果，并且这种多重性存在于由规则晶格组成的所有几何结构中。为了证明这一点，对矩形几何形状重复该过程。不规则形状晶体的缩放也被认为是，并再次发现三个分支（$A^{1/4}, A^{3/4}, A$）。基于标度性质，定义了一个量，它可以用来分类无限接触以及有限接触的可互换性。最后讨论了金纳米晶在石墨上摩擦实验的结果。
2012-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local origin of global contact numbers in frictional ellipsoid packings
在颗粒软物质系统中，颗粒的平均接触数$Z$是系统机械性能的重要预测因子。使用X射线断层扫描，我们分析填料的摩擦，扁椭圆体的各种纵横比$α$，在不同的全球体积分数$ϕ_g$准备。我们发现对于所有的$α$，$Z$是$ϕ_g$的单调递增函数.我们证明，这种功能的依赖性可以解释的局部分析，其中每个粒子是由其局部体积分数$ϕ_l$计算从Voronoi镶嵌。$Z$可以表示为对$ϕ_l$的所有值的积分：$Z(ϕ_g, α, X) = \int Z_l (ϕ_l, α, X) \; P(ϕ_l | ϕ_g) \; dϕ_l$。局部联系数函数$ Z_l (ϕ_l, α, X)$仅根据局部定义的变量来描述相关物理，包括可能的高阶项$X$。发现在给定全局填充分数$ϕ_g$的情况下，找到$ϕ_l$的特定值的条件概率$P(ϕ_l | ϕ_g)$独立于$α$和$X$。我们的研究结果表明，摩擦颗粒的局部方法不仅是一个理论上的要求，而且是可行的。
2015-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
