Effects of Low Temperature Annealing on the Transport Properties of Zinc Tin Nitride
ZnSnN 2作为一种潜在的太阳能吸收材料最近引起了越来越多的兴趣，因为它的直接带隙被预测为基于阳离子无序从1.0-2.1 eV可调。进一步开发这种用于光致发光（PV）的材料的一个重要挑战是可靠地合成载流子密度小于或等于10^17个电子/cm^3的薄膜。在这项工作中，我们进行了系统的退火成分梯度的Zn-Sn-N薄膜的研究，以确定这种生长后处理的载流子密度和输运的影响。我们发现，退火6小时下的活化氮气氛中的结果在载流子密度减少约80%的富锌薄膜，和约50%的化学计量比的薄膜。然而，我们也发现，退火降低迁移率作为增加退火时间的函数。该结果表明，初始膜无序阻碍了本应通过退火获得的膜质量的益处。这一发现强调，精心管理的初始生长条件将是必要的，以获得PV质量的ZnSnN 2吸收膜。
2015-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Optimizing the Optical Properties of Tin Oxide Aerogels through Defect Passivation
本文研究氧化锡气凝胶光学带隙偏大的缺陷来源，发现退火仅引起部分相变而无法除缺陷，过氧化物钝化可有效降低带隙与无序度，证明悬挂键是主因，为太阳能电池等应用提供优化思路。
2024-10-01 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of zb-TiSn: A promising narrow bandgap semiconductor
该研究通过第一性原理计算证实闪锌矿TiSn结构稳定，为窄带隙半导体（0.3 eV），具有极性共价键，并计算了其光学性质。
2025-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Tin monochalcogenide heterostructures as mechanically rigid infrared bandgap semiconductors
基于第一性原理的密度泛函计算，我们表明，SnS和SnSe层可以形成机械刚性异质结构的组分起皱或屈曲的单层。由于强的层间耦合，导带和价带边缘的电子波函数在异质结构上是离域的。所得的异质结构的带隙位于红外区域。在应变工程的作用下，异质结构的带隙在褶皱相中发生了由间接带隙向直接带隙的转变。结果表明，层状异质结构的电子波函数和机械刚度之间存在着直接的相关性。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Combinatorial Insights into Doping Control and Transport Properties of Zinc Tin Nitride
ZnSnN 2是地球上丰富的III-氮化物的类似物，由于其直接带隙、陡峭的吸收起始和无序驱动的带隙可调谐性，具有作为太阳能吸收剂的潜力。尽管有这些理想的性能，但在关于这种材料的有限数量的文献中，基本带隙和简并\emph{n}型载流子密度的差异一直是普遍存在的问题。使用组合RF共溅射方法，我们已经能够在35-340摄氏度和0.30-0.75 Zn/（Zn+Sn）的范围内探索Zn（1+x）Sn（1-x）N（2）的生长温度-组成空间。通过这种方式，我们能够确定一组最佳的沉积参数，以获得具有纤锌矿晶体结构和载流子密度低至1.8 × 10^（18）cm^（-3）的沉积膜。发现在230摄氏度下以Zn/（Zn+Sn）= 0.60生长的薄膜具有最大的总体晶粒尺寸（平均直径为70 nm），同时还表现出低载流子密度（3 × 10^（18）cm^（-3））和高迁移率（8.3 cm^（2）V^（-1）s^（-1））。此外，我们报告的证据的Burstein-Moss位移加宽的表观带隙的阳离子组合物变得越来越锡丰富，和可调的载流子密度作为阳离子组合物的函数（较低的载流子密度较高的锌含量），这表明形成的缺陷复合物。总的来说，这些发现提供了重要的洞察Zn-Sn-N材料系统的基本性质，也突出了利用ZnSnN 2的光致发光的潜力。
2015-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Doubly Triggered Conductance Across Thin Zinc Oxysulfide Films
化学分辨的电气测量（CREM）的氧化锌（ZnOS）覆盖层的黄金显示非常差的电导下，无论是电或光输入信号，而同时应用的两个产生极高的样品电流。的效果及其对波长和电参数的依赖性解释了在原位导出的能带图，其中的缓冲水平的电荷陷阱不能直接贡献电导，但是放大的光电导的数量级下的子带隙照明。这种与型双触发响应提出了有趣的应用和相关光电子器件中遇到的问题的答案。
2018-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Alkali doping of Zn$_{\rm x}$Mg$_{\rm 1-x}$O alloys for $p$-type conductivity
针对超宽带隙氧化物空穴局域化限制$p$型导电的难题，本文发现碱金属掺杂的岩盐矿结构Zn$_{\ m x}$Mg$_{\ m 1-x}$O合金具有浅能级受主且不受施主补偿影响，带隙超4 eV，是实现$p$型掺杂的极具前景体系。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Zinc Oxide-Based Piezoelectric Pressure Sensor
报道了氧化锌（ZnO）在可与微机电系统（MEMS）集成的压力传感器中的应用。ZnO是一种具有宽禁带和压电效应的半导体材料，是近年来受到广泛关注的材料之一。ZnO的晶体生长机制更简单，因此ZnO基传感器的成本更低。基于ZnO敏感元件的不同类型的压力传感器也已被探索。利用COMSOL有限元软件对圆形ZnO薄膜压电传感器进行了数值模拟。改变施加在薄膜表面的压力，用边界探针研究薄膜中心的位移场和电压。压力引起的位移场和电压随ZnO层上压力的增加而线性变化。Also.本文中所使用的方法被应用于不同的压电材料，例如钛酸钡（BaTiO 3）、聚偏氟乙烯（PVDF）和砷化镓（GaAs），这些材料由其他小组研究，并且得到了类似的结论。这些模拟可用于压电传感器的设计和优化的灵敏度和性能的材料中使用的压力传感器的应用。
2021-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
ALD Zinc Tin Oxide Buffers for Chalcopyrite Solar Cells: Electrical Barriers and Conduction Band Cliffs
University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究针对宽带隙硫化物黄铜矿太阳能电池的缓冲层改性需求，探究ALD制备的不同组分ZnSnO缓冲层的电学特性，明确锡含量与导带底的正相关关系及对电池性能的影响机制。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures of III-V zinc-blende semiconductors from atomistic first principles
为了分析半导体器件中的量子输运，精确的电子结构对于定量预测至关重要。在这里，我们报告的所有III-V族锌半导体化合物的电子结构的理论分析。我们的计算是从密度泛函理论和最近提出的半局域交换[F. Tran和P. Blaha，Phys. Rev. Lett. 102，226401（2009）]，在线性松饼罐轨道方案内。计算的带隙和有效质量进行了比较，实验数据和良好的定量协议。使用这里提出的理论方案，III-V族化合物纳米结构中的量子输运可以自信地预测。
2013-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Defect density of states of tin oxide and copper oxide p-type thin-film transistors
本文通过超宽带光电导响应测量SnO和Cu₂O p型TFT的亚带隙缺陷态密度，揭示氧化铜中CuO minority相降低空穴迁移率，并阐明金属空位和氧间隙原子缺陷对p型导电和阈值电压的调控作用。
2024-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin transport and spin dephasing in zinc oxide
宽带隙半导体ZnO由于其小的自旋轨道耦合意味着大的自旋相干长度而在自旋电子学应用中引起了人们的兴趣。利用具有铁磁电极的垂直自旋阀器件（TiN/Co/ZnO/Ni/Au），在全电实验中研究了ZnO上自旋极化输运。测量的磁电阻与自旋相关的界面电阻的双自旋通道模型的预测吻合得很好。拟合得到ZnO的自旋扩散长度分别为10.8nm（2K）、10.7nm（10 K）和6.2nm（200 K），对应的自旋寿命分别为2.6ns（2K）、2.0ns（10 K）和31 ps（200 K）。
2012-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hydrogen incorporation into amorphous indium gallium zinc oxide thin-film transistors
在非晶氧化物半导体如非晶铟镓锌氧化物（a-IGZO）的子带隙内是控制光学透明薄膜晶体管（TFT）的操作物理的类施主和类受主状态。掺入顶栅a-IGZO TFT的沟道层中的氢作为电子供体存在，其导致漏极电流-栅极电压（$\mathrm{I_{D} - V_{G}}$）转移曲线导通电压中观察到的负偏移。通常，氢被认为在导带迁移率边缘正下方产生浅电子态，其中施主电离态由涉及费米能级相对于施主电离能的位置的平衡热力学控制。然而，氢不表现为正常的施主，如通过顶栅a-IGZO TFT的光电导响应测量的亚能隙态密度（DoS）所揭示的，在CBM边缘的0.3eV内。具体地，DoS示出了价带迁移率边缘以上的子带隙峰，其以与$\mathrm{I_{D} - V_{G}}$转移曲线测量表明氢被并入沟道层相同的速率生长。在a-IGZO中的这种氢供体行为是异常的，并且可以理解如下：非键合氢电离先于其作为键合物质并入a-IGZO网络中。与带电的氧-在-氧-位点阴离子的电离氢键，导致形成在本文中表示为$\mathrm{{[{O_{O}^{2-}}{H^+}]}^{1-}}$的缺陷复合物。$\mathrm{{[{O_{O}^{2-}}{H^+}]}^{1-}}$缺陷复合物的形成产生了在带隙中观察到的电子态的光谱宽（$\sim$ 0.3 eV FWHM）分布，该带隙以价带迁移率边缘上方0.4 eV为中心。
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
ZnO-based Semiconductors and Structures for Transistors, Optoelectronic Devices and Sustainable Electronics
本文综述了ZnO基半导体的关键性质、沉积方法及其在薄膜晶体管、光电器件和可持续电子中的广泛应用前景。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Amorphous ultra-wide bandgap ZnOx thin films deposited at cryogenic temperatures
晶体纤锌矿氧化锌（w-ZnO）可用作用于发光器件和透明或高温电子器件的宽带隙半导体。无定形氧化锌（a-ZnO）的使用在这些应用中可以是有利的。在本文中，我们报告的X射线非晶α-ZnOx薄膜（~500 nm）沉积在低温反应磁控溅射。在沉积过程中，通过氮气流通过铜基板保持器冷却基板。采用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、红外光谱、紫外-可见-近红外光谱和椭圆偏振光谱对薄膜进行了表征。在玻璃和钛基片上的a-ZnOx薄膜是在基片保持器温度约为-100 ℃下获得的。通过FTIR光谱检测到在201，372和473 cm-1处的新的振动带以及a-ZnOx膜中的O-H伸缩和弯曲吸收带。拉曼光谱显示特征ZnO 2峰在386和858 cm-1归因于过氧化氢离子O22-伸缩和振动模式，分别。此外，薄膜含有中性和电离的O2和O2-物种。a-ZnOx膜在可见光范围内（约100 nm）是高度透明的。87%），并在2.25 eV（550 nm）下表现出1.68的折射率。光学带隙为4.65 eV，在3.50 eV处具有额外的带边吸收特征。已经表明，在主动冷却的衬底上的沉积可以是获得不能在室温下沉积的低温相的合适技术。
2022-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Optical Properties of Aluminium-Doped Zinc Oxide Thin Films Synthesized via AACVD Using Nitrogen as a Carrier Gas
本文研究以氮气为载气通过AACVD制备铝掺杂氧化锌薄膜，发现铝掺杂和氮退火可调控其结构、厚度、吸光度及带隙，掺杂超过15%时有助于提升光电器件的光学性能。
2025-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Semitransparent Polymer-Based Solar Cells with Aluminum-Doped Zinc Oxide Electrodes
通过使用两个透明电极，有机太阳能电池是半透明的，并且可以组合成并联连接的多结器件或用于诸如发电窗的创新应用。一个具有挑战性的问题是电极的优化，以便将高透明度与足够的电性能相结合。在目前的工作中，我们研究的潜在的电沉积的铝掺杂氧化锌（AZO）作为替代广泛使用的，但相对昂贵的氧化铟锡（ITO）作为阴极材料的半透明聚合物-富勒烯太阳能电池。关于阳极，我们利用基于嵌入在两个蒸发的MoO $_3$层之间的超薄Au膜的绝缘体/金属/绝缘体结构，其中外部MoO $_3$膜（覆盖层）用作光耦合层。系统地研究了无ITO透明太阳能电池的性能与覆盖层和有源层的厚度以及光照方向的关系。发现这些变化对所获得的光电流具有强烈的影响。我们对器件内的电场分布进行了光学模拟，以分析电流变化的起源，并提供对器件物理的深入了解。利用本文研究的常规吸收体材料，优化的无ITO和半透明器件达到2.0%的功率转换效率和60%的最大光透射率，该器件概念可能可转移到其他吸收体材料。
2019-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic band structure of narrow-bandgap p-n nanojunctions in heterostructured nanowires measured by electron energy loss spectroscopy
复杂纳米结构半导体的电子能带结构对材料的最终电子和光学性质具有相当大的影响，并且最终对包含它们的器件的功能性具有相当大的影响。透射电子显微镜（TEM）中的价电子能量损失谱（VEELS）提供了以高空间分辨率测量半导体这种性质的可能性。然而，这对于窄能带隙半导体来说仍然是一个挑战，因为需要低能量扩散的电子束。在这里，我们表明，通过单色VEELS，我们可以研究的电子能带结构的异质结构纳米线的形式的窄隙材料GaSb和InAs的带隙值下降到0.5 eV，特别是重要的新开发的结构与未知的带隙。使用复杂的异质结构的InAs-GaSb纳米线，我们确定的带隙值为0.54 eV的纤锌矿InAs。此外，我们直接比较的带隙的纤锌矿和锌的多型GaSb在一个单一的纳米结构，在这里测量为0.84和0.75 eV，分别。这使我们能够解决现有的争议，在这些结构之间的带对齐所产生的理论预测。研究结果表明，单色VEELS的潜力，以提供一个更好的理解在异质界面的窄带隙复杂的纳米结构材料的高空间分辨率的带对齐。这对于半导体器件应用尤其重要，在半导体器件应用中，纳米级的电子能带结构的最轻微变化都可以在其功能中发挥关键作用。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Illuminating trap density trends in amorphous oxide semiconductors with ultrabroadband photoconduction
在不同的生长和器件工艺条件下，超宽带光电导（UBPC）揭示了非晶氧化物半导体薄膜晶体管（TFT）的缺陷态密度（DoS）的强烈演变趋势。跨越非晶InGaZnO $_x$（a-IGZO）的宽带隙，UBPC确定了七个氧深施主空位峰，这些峰通过与光致发光发射峰的能量匹配而独立地确认。来自15种不同类型的a-IGZO TFT的子带隙DoS都产生类似的DoS，除了仅背沟道蚀刻TFT可以具有在导带迁移率边缘以下2.2eV处看到的深受主峰。该深受主可能是锌空位，这由当采用TFT湿法蚀刻方法时变得大5- 6倍的陷阱密度证明。对于具有由等离子体暴露引起的有源沟道处理损伤的TFT，某些DoS峰值被强烈增强。虽然Ar注入和He等离子体处理损伤是相似的，但Ar等离子体产生更多的无序，显示出2倍更大的价带Urbach能量和两个数量级的深氧空位陷阱密度增加。改变a-IGZO的生长条件也会影响DoS，与1：1：1摩尔比的a-IGZO TFT相比，富锌TFT显示出差得多的电性能，这是因为前者具有约10倍大的氧空位陷阱密度。最后，发现氢在非晶铟锡镓锌氧化物TFT中表现为施主。
2023-01-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Simple correction to bandgap in IV and III-V semiconductors: an improved first-principles local density functional theory
我们报告的结果，从一个快速，高效，第一原理全势N $^{th}$阶松饼-丁轨道（FP-NMTO）的方法结合范列文-Baerends修正本地密度交换相关势。我们发现，更完整和紧凑的基组是至关重要的，在改善电子和结构性能。我们对IV族和III-V族半导体进行了自洽的FP-NMTO计算。值得注意的是，预测的带隙、晶格常数和体模量与实验（例如，我们发现Ge $0.86~e$ V、$5.57$ ~ V、$75$ ~GPa相对于测量的$0.74~e$ V、$5.66$ ~ V、$77.2$ ~GPa）。我们还展示了它的应用程序的2维$h-$ BN和$h-$ SiC的电子特性，再次找到良好的协议与实验。
2019-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Dissipation-induced symmetry breaking: Emphanitic transitions in lead- and tin-containing chalcogenides and halide perovskites
铅和锡基硫属化物半导体如PbTe或SnSe长期以来一直被认为表现出异常低的热导率，这使得它们成为非常有吸引力的热电材料。一个明显无关的事实是，这些材料中的激子带隙随温度增加，而对于大多数半导体，人们观察到相反的趋势。这两个异常特征也见于非常不同的一类光伏材料，即卤化物-钙钛矿，如CsPbBr 3。以前有人提出，emphanisis，一个当地的破坏性现象，是这些不寻常的特征的一个共同起源。十年前发现的emphanisis是指在高温下观察到的铅或锡离子从立方对称基态到局部扭曲相的位移。这种现象一直令人困惑，因为高温态的对称性低于简并基态是不寻常的。受著名的氨分子的振动反转共振的启发，我们提出了一个基于量子隧道的emphanisis模型，其中退相干是负责本地对称性破缺随着温度的升高。从隧道分裂的温度依赖性（作为序参量）的解析表达式，我们提供了三个参数的拟合公式，捕获所观察到的离子位移的温度依赖性以及激子带隙的异常增加在所有相关的材料。
2020-12-10 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
2D ferroelectric narrow-bandgap semiconductor Wurtzite' type alpha-In2Se3 and its silicon-compatible growth
Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences（中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室）；School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学材料科学与工程学院）；School of Physical Science and Technology, Jiangsu Key Laboratory of Frontier Material Physics and Devices, Soochow University（苏州大学江苏省前沿材料物理与器件重点实验室物理科学与技术学院）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）；Center for Quantum Matter, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院量子物质研究中心）；Department of Mechanical Engineering, The University of Hong Kong（香港大学机械工程系）
本研究通过原位传输生长法实现了厘米级纤锌矿型α-In₂Se₃薄膜的制备，展示了其作为窄带隙铁电半导体在神经形态计算突触中的应用潜力。
2026-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Bandgaps and band bowing in semiconductor alloys
本文用一种快速、实用的方法计算了半导体合金的带隙和能带弯曲参数。该方法是一个介电缩放近似的基础上，一个近似。它增加了一个能移的带隙所提供的局域密度近似（LDA）的密度泛函理论（DFT）。能量位移由高频介电常数的倒数加权的材料无关常数组成。该方法的显著特点是通过紧束缚线性松饼-锡轨道（TB-LMTO）的格林函数（GF）在原子球近似（ASA）下快速计算合金的介电常数。当将其应用于高度失配的半导体合金（HMA）（如Zn Te $_x$ Se $_{1-x}$）时，该方法提供了与用LDA计算的带弯曲参数不同的带弯曲参数，这是由于高频介电常数也表现出弯曲。
2010-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Zinc Oxide - From Dilute Magnetic Doping to Spin Transport
在过去的几年里，人们对宽带隙II-VI族半导体ZnO重新产生了兴趣，这是由自旋电子学应用的前景所引发的。首先，铁磁性预测稀磁掺杂。通过对ZnO：Co薄膜的宏观和微观性质的综合研究，没有发现载流子介导的巡游铁磁性。相纯，晶体学上优异的ZnO：Co是均匀顺磁性的。当发生相分离或缺陷形成时，由于纳米尺寸的金属沉淀物而产生超顺磁性。其他化合物如ZnO：（Li，Ni）和ZnO：Cu不显示铁磁性。其次，其小的自旋轨道耦合和相应的大自旋相干长度使得ZnO适合于在自旋电子器件中传输或操纵自旋。从光泵/光探针实验，我们发现在低温下，我们归因于绑定到Al施主的电子的顺序为15 ns的自旋退相时间。在全电磁输运测量中，我们成功地创建和检测了一个自旋极化的电子系综，并将此自旋信息传输到几个纳米。我们得出的自旋寿命为2.6 ns的这些巡回自旋在低温下，对应的结果从电泵/光探测实验。
2013-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deep Spin Defects in Zinc Oxide for High-Fidelity Single-Shot Readout
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Ajou University（亚洲大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of Washington（华盛顿大学）
本研究通过第一性原理计算预测了锌氧化物中钼空位复合物Mo_Zn-V_O作为光学可调制自旋量子比特的特性，包括自旋三重态基态、可见光范围高量子产率的光学跃迁以及极小的黄-罗斯因子，同时发现考虑核自旋和杂质自旋浴时的长自旋相干时间，为氧化物基量子技术的发展提供了新路径。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and structural/microstructural characteristics of antimony doped tin oxide $(Sn_{1-x}Sb_{x}O_{2-δ})$
采用固相反应法合成了x = 0.00，0.10，0.20，0.30的$(Sn_{1-x}Sb_{x}O_{2-δ})$的体相样品。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和紫外-可见光谱（UV-Vis）对样品进行了表征。X射线衍射图表明，$(Sn_{1-x}$ $Sb_{x}O_{2-δ})$的总结构/相不随锑（Sb）的取代而改变，直至x = 0.30。用SEM的表面形态学检查揭示了这样一个事实，即锑掺杂样品中的晶粒尺寸大于未掺杂样品的晶粒尺寸，因此晶粒之间的孔隙/空隙随着Sb浓度增加至0.30。未掺杂样品的TEM图像表明，$SnO_{2}$颗粒的直径范围为25 - 120 nm，大多数颗粒为立方体或球形。随着锑含量的增加，纳米立方体/球转化为微米立方体/球。对于360 - 800 nm波长范围，随着锑（Sb）浓度的增加，$Sn_{1-x}Sb_{x}O_{2-δ}$样品的反射率增加，而这些样品的吸光度降低。利用紫外-可见吸收光谱对Sb掺杂- $SnO_{2}$样品的能带结构进行了研究。当Sb浓度增加时，发现样品的带隙从3.367 eV增加到3.558 eV。
2011-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogenated Aluminum Doped Zinc Oxide as Highly Transparent and Passivating Indium-Free Recombination Junction for TOPCon-Based Bottom Cell
针对ITO复合结的铟稀缺与溅射损伤问题，本文证明s-ALD制备的AZO:H配合AlOx覆盖层可在TOPCon底电池上实现高透过率与优异钝化，是有潜力的无铟复合结材料。
2025-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Indium-Tin-Oxide Transistors with One Nanometer Thick Channel and Ferroelectric Gating
在这项工作中，我们展示了高性能的铟锡氧化物（ITO）晶体管的沟道厚度下降到1 nm和铁电Hf0.5Zr0.5O2作为栅极电介质。在沟道厚度为1 nm的亚微米栅长ITO晶体管上实现了0.243 A/mm的导通电流，而当沟道厚度增加到2 nm时，导通电流增加到高达1.06 A/mm。采用厚度为10 nm的凸起源极/漏极结构，有助于0.15 Ωmm的低接触电阻和1.1{ \times } × 10-7 Ω cm 2的低接触电阻率。具有凹陷沟道和铁电选通的ITO晶体管显示出优于2D半导体晶体管和其他薄膜晶体管的几个优点，包括大面积晶片尺寸纳米薄膜形成、低接触电阻和接触电阻率、原子薄沟道不受短沟道效应的影响、通过铁电选通对高载流子密度的大栅极调制、高质量栅极电介质和钝化形成，以及用于低功率后段工艺（BEOL）CMOS应用的大带隙。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Impact of Nitrogen Doping on Structural and Electronic Properties of Titanium Sesquioxide, Ti 2 O 3 : An ab-initio Study
钛基氧化物是一种丰富、化学稳定、无毒且用途广泛的材料，其应用范围从光催化到催化。对于钛白（TiO 2）的金红石和金红石相，带隙范围为3.0-3.2 eV，其太大而不能在可见光范围（400 nm - 700 nm）内吸收，导致光催化效率差。氮掺杂到二氧化钛已经能够缩小其带隙，形成在可见光区的吸收尾巴。然而，TiO 2具有其可以被掺杂的限制，这表明对缺氧Ti 2 O3的研究。利用量子化学软件包中最先进的密度泛函理论（DFT），我们报道了刚玉型Ti 2N 20（一个例子TinN 2 O2 n-3化合物，n=2）的结构和电子性质。氮氧化物（Ti 2N 2 O-P1）的最稳定的样品具有2.2eV的带隙，其明显地接近电磁波谱的可见光部分的中间，并且不具有带隙状态，这表明与TiO 2、TiO 2：N和TiO 3相比，它们是用于光催化应用的更有效的可见光驱动材料。
2022-01-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Transition-Metal Nitride Halide Dielectrics for Transition-Metal Dichalcogenide Transistors
采用第一性原理计算，研究了HfNBr，HfNCl，TiNBr，TiNCl，ZrNBr和ZrNCl六种过渡金属氮化物卤化物（TMNHs）作为过渡金属二硫属化物（TMD）沟道晶体管的潜在范德华（vdW）势垒.我们计算了它们的剥离能和体声子能，发现这六种TMNH都是可剥离的，并且是热力学稳定的。我们计算的光学和静态介电常数在平面内和平面外的方向为单层和散装TMNHs。在单层中，面外静态介电常数范围从5.04（ZrNCl）到6.03（ZrNBr），而面内介电常数范围从13.18（HfNBr）到74.52（TiNCl）。我们发现TMNHs的带隙范围从1.53 eV（TiNBr）到3.36 eV（HfNCl），而亲和力范围从4.01 eV（HfNBr）到5.60 eV（TiNCl）。最后，我们估计的电介质漏电流密度的晶体管与六个TMNH单层沟道TMD（MoS 2，MoSe 2，MoTe 2，WS 2，和WSe 2）。对于p-MOS TMD沟道晶体管，与单层六方氮化硼（hBN）（一种众所周知的vdW电介质）相比，30种组合中的19种具有较小的漏电流。预测了以HfNCl为栅介质的p-MOS WS 2晶体管的最小单层漏电流为2.14*10- 9A/cm ~ 2。HfNBr、HfNCl、ZrNBr和ZrNCl也被预测在某些p-MOS TMD晶体管中产生小的漏电流。
2022-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Light-Induced Lattice Coherence and Emission Enhancement in PTM-Passivated CsSnI3 Perovskites
University of California Merced（加州大学默塞德分校）；Radford University（拉德福德大学）
PTM钝化的CsSnI3钙钛矿通过光诱导晶格重排提升发光效率，展示出环境稳定性和载流子动力学的改进。
2025-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Shining light on short-range atomic ordering in semiconductors alloys
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；George Washington University（乔治华盛顿大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）
研究通过机器学习方法分析EXAFS数据，揭示GeSn合金中短程原子有序性对带隙的影响，并展示通过退火调控短程有序性以优化半导体性能。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Combinatorial synthesis of cation-disordered manganese tin nitride MnSnN$_2$ thin films with magnetic and semiconducting properties
该研究结合计算预测与组合溅射合成新型 MnSnN$_2$ 薄膜，证实其在宽成分范围内呈阳离子无序，并兼具低温磁关联与半导体特性。
2022-06-14 cond-mat.mtrl-sci
A comparative study of semiconductor-based plasmonic metamaterials
最近的超材料（MM）的研究面临着几个问题时，使用基于金属的等离子体元件作为积木的MEMS。使用传统金属进行介电常数测量受到几个因素的限制：金属如金和银在可见光和近红外（NIR）范围内具有高损耗，并且具有非常大的负实介电常数值，此外，它们的光学特性无法调节。如果使用半导体而不是金属作为等离子体材料，那么可以克服这些严重限制电子束器件应用的问题。重掺杂的宽带隙氧化物半导体可以在NIR中表现出小的负实介电常数和相对小的损耗。据报道，锌和铟的重掺杂氧化物是近红外范围内金属的良好、低损耗替代品。在这里，我们认为这些透明导电氧化物（TCO）作为替代等离子体材料的许多特定的应用，从表面等离子体极化激元波导的双曲色散和ε近零（ENZ）材料。我们表明，TCO优于传统的金属ENZ和其他MM-应用在近红外。
2011-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spintronic oxides grown by laser-MBE
最近对氧化物的研究发现了几种新的迷人的物理现象。高温超导性、巨磁阻、稀磁掺杂或多铁性在过渡金属氧化物中被发现和研究，代表了一类强相关电子系统的原型。这种发展伴随着关于薄膜制造的巨大进步。在过去的二十年中，使用激光分子束外延技术可以获得晶体质量接近半导体标准的外延薄膜。这一进展进行了审查，特别是强调过渡金属氧化物薄膜，他们的多功能的物理性能，以及它们对自旋电子学领域的影响。首先，介绍了铁磁半金属氧化物，如掺杂锰氧化物、双钙钛矿和磁铁矿的物理性质以及基于磁性隧道结的可能应用。其次，讨论了宽带隙半导体氧化锌的过渡金属离子的稀磁掺杂的争议和实现p型导电性的可能性。第三，介绍了氧化物多铁性材料的研究进展，包括单相多铁性钙钛矿薄膜材料和复合多铁性杂化材料的研究进展。
2011-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Piezo-resistive pressure sensor based on CVD-grown ZnO nanowires on Polyethylene Tetrathalate substrate
本研究基于CVD生长的ZnO纳米线在ITO/PET基底上制备柔性压阻式压力传感器，弯曲至95度时电阻变化达十倍，方法省时高效，适用于可穿戴技术。
2023-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Post-Transition Metal Sn-Based Chalcogenide Perovskites: A Promising Lead-Free and Transition Metal Alternative for Stable, High-Performance Photovoltaics
本研究通过DFT、DFPT及GW/BSE方法，系统研究了Sn基硫属钙钛矿ASnX3，发现其具有低带隙、高载流子迁移率和24.2%-31.2%的光谱限制效率，是稳定无铅光伏的有前景替代材料。
2025-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Complete Suppression of Phase Segregation in Mixed-Halide Perovskite Nanocrystals under Periodic Heating
在连续光照射下，已知在半导体混合卤化物钙钛矿中形成具有分离的卤化物成分的局部域，从而由于带隙能量和电荷载流子特性的负变化而严重限制了它们的光电应用。在这里，我们将混合卤化物钙钛矿CsPbBr1.2I1.8纳米晶体沉积到氧化铟锡衬底上，通过施加或去除外部电压，其温度可以在几秒钟内迅速改变~10度。这种突然的温度变化引起CsPbBr1.2I1.8纳米晶体从分离相到混合相的暂时转变，当光照射与周期性加热循环耦合时，后者可以永久保持。这些发现标志着有害的相分离问题的实际解决方案的出现，因为在使用混合卤化物钙钛矿的各种基础研究和实际设备中可以容易地获得小的温度调制。
2023-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-reactor vacuum and plasma synthesis of transparent conducting oxide nanotubes and nanotrees: from single wire conductivity to ultra-broadband perfect absorbers in the NIR
一维纳米材料的最终开发还需要开发可扩展的、高产率的、均质的和环境友好的方法，以满足设计中的功能纳米材料的制造要求。在这篇文章中，我们展示了真空和等离子体一反应器的方法，用于合成太阳能和光电子学中的基本共同元素，即透明导电电极，但以纳米管和纳米树结构的形式。虽然该工艺是通用的，可用于各种TCO和宽带隙半导体，但我们在本文中重点关注铟掺杂氧化锡（ITO），因为它在以前的应用中得到了最大的扩展。该协议结合了广泛应用的沉积技术，如热蒸发形成的有机纳米线作为1D和3D软模板，多晶层的磁控溅射沉积，并通过简单的退火在温和的真空条件下的模板的去除。调整工艺变量以控制ITO纳米管和纳米树的化学计量、形态和排列。四探针表征揭示了ITO纳米树的改进的横向连接性，并且应用于单个纳米管显示出低至3.5 +/- 0.9 x 10-4 Ω.cm的折射率，该值与单晶对应物相当。在UV-VIS范围内的漫反射率和透射率的评估证实了作为强散射层工作的随机光学介质的支撑ITO纳米管的可行性。形成ITO纳米树的进一步能力为实际应用开辟了道路，作为NIR中的超宽带吸收剂。这些ITO纳米结构的低电阻率和光学特性为它们在LED、IR屏蔽、能量收集、纳米传感器和光电化学应用中的应用开辟了道路
2021-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Machine learning for impurity charge-state transition levels in semiconductors from elemental properties using multi-fidelity datasets
量化半导体中杂质的电荷态跃迁能级对于理解和设计从太阳光电子学到红外激光器的应用的光电特性至关重要。虽然这些跃迁能级可以精确地测量和计算，但这种努力是耗时的，更快速的预测方法将是有益的。在这里，我们使用多保真度数据集和采用基于元素性质和杂质位置的特征的机器学习方法显著减少了预测杂质跃迁水平通常所需的时间。我们使用从低保真度（即，局域密度近似或广义梯度近似）密度泛函理论（DFT）计算，使用最近提出的修改的能带排列方案进行校正，其很好地近似了来自高保真DFT的跃迁能级（即，混合HSE 06）。与在更有限的高保真度值上训练的模型相比，适合大型多保真度数据库的模型显示出更高的准确性。至关重要的是，在我们的方法中，当使用多保真度数据时，模型训练不需要高保真值，从而显著降低了训练模型所需的计算成本。我们的机器学习模型的过渡水平有一个均方根（平均绝对值）误差为0.36（0.27）eV与高保真混合功能值时，平均超过14个半导体系统从II-VI族和III-V族。作为在其他系统上使用的指南，我们评估了模拟数据的模型，以显示作为感兴趣的新材料的带隙的函数的预期精度水平。最后，我们使用该模型来预测一个完整的空间的杂质电荷状态过渡水平在所有锌的III-V和II-VI系统。
2022-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
