Hexagonal-to-Cubic Phase Transformation in GaN Nanowires by Ga+-Implantation
研究了聚焦离子束辅助Ga ~+注入GAN纳米线中的立方相转变。光学光致发光和阴极发光的研究，以及高分辨率透射电子显微镜结构的研究，以确认相变。在一种可能性中，来自注入源的Ga的充分积累可能降低了表面能并同时稳定了立方相。其他潜在的原因可能是，在短程有序的波动引起的增强动态退火（缺陷湮没）与辐照过程中稳定的立方相，并导致相变。
2004-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the magnetic properties of individual barcode nanowires using wide-field diamond microscopy
条形码磁性纳米线通常在具有多于一种片段类型的单个主体中包括多层磁性结构。有趣的是，由于选择性功能化和层之间的新型相互作用，条形码磁性纳米线引起了人们的极大关注，特别是在生物工程领域。然而，在单个纳米线水平上分析它们的磁性仍然具有挑战性。在此背景下，在本文中，我们研究了在室温下在环境条件下的磁性纳米线的表征的基础上获得的磁性图像通过宽场量子显微镜与金刚石中的氮空位中心。因此，我们可以提取的临界磁性能，如饱和磁化强度和磁化率，单根纳米线通过比较实验结果与微磁学模拟。这项研究开辟了一个通用的表征方法，适合于个别磁性纳米线的可能性。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
An effective-field theory study of hexagonal Ising nanowire: Thermal and magnetic properties
利用有效场论（EFT）和关联方法，计算了自旋为1/2的六角Ising纳米线（HIN）的磁化强度、磁化率、内能、自由能、磁滞曲线和补偿行为等热力学和磁学性质.在铁磁和反铁磁两种情况下，得到了系统参数不同时的磁滞曲线。研究表明，该系统仅经历二级相变。此外，从总磁化强度的热变化，可以找到五种补偿类型，即Q型，R型，S型，P型和N型。
2013-12-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Molecular dynamics simulation for heat transport in thin diamond nanowires
采用分子动力学模拟研究了金刚石纳米线（DNW）中的声子热导率。研究发现，窄DNW的热导率较低，且不表现出明显的温度依赖性;超窄DNW的热导率很小（约为2.0 W/m/K），在热电器件中具有潜在的应用价值。这两种现象可能是由于窄DNW中占主导地位的表面效应和声子限制效应造成的。我们的模拟揭示了高各向异性的热传输DNW。具体地，沿[110]生长方向的DNW中的热导率比沿[100]和[111]生长方向的DNW中的热导率大约5倍。各向异性被认为是根在各向异性群速度的声学声子模式在DNW沿三个不同的生长方向。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Superstructures of Cubic and Hexagonal Diamonds Comprising a Family of Novel $sp^3$ Superhard Carbon Allotropes
提出了立方和六方金刚石（h-和c-金刚石）的超结构，其包含稳定的类金刚石$sp^3$杂化的新型碳同素异形体家族，其被称为$_n$ -碳，其中$n \geq 2$表示晶胞中的结构层的数目。传统的h-和c-钻石分别作为$n=2$和3的成员包含在该家族中。U $_n$ -碳（$n=4-6$），其在能量和热力学上比h-金刚石更稳定，并且具有显著的动力学稳定性，被示出为绝缘体，具有$5.6 \sim 5.8$ eV的间接带隙、$ 3.5 \sim 3.6$ g/cm $^3$的密度、$4.3 \sim 4.4 \times 10^{2}$ GPa的体积模量和$92.9 \sim 97.5$ GPa的维氏硬度，甚至比h-和c-金刚石更硬。模拟的X射线衍射和拉曼光谱的实验表征。碳的这些新结构将在物理学、化学、材料科学和电子物理学中产生引人注目的影响。
2013-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Structural and thermodynamic stability of hexagonal-diamond $\text{Si}_{1 - x - y}\,\text{Ge}_{x}\,\text{B}_{y}$ alloys
本研究通过密度泛函理论模拟探究硼掺杂六方金刚石结构硅锗合金的结构与热力学稳定性，发现其符合三元Vegard定律、硼在六方相更稳定且超掺杂热力学可行性更高，为IV族半导体超导研究提供新平台。
2025-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Structures of Si and Ge nanowires in the sub-nanometer range
我们报告了几种可能的Si和Ge原始纳米线的直径在0.5和1.2 nm之间的从头算调查。我们考虑了基于金刚石结构、高密度块体结构和类富勒烯结构的纳米线。我们发现，金刚石结构的纳米线是不稳定的直径小于1纳米，并经历了相当大的结构转变向非晶状线。这种不稳定性是一致的连续模型预测，对于Si和Ge，金刚石和高密度结构纳米线之间的稳定性交叉直径小于1纳米。对于直径在0.8 nm和1 nm之间，填充富勒烯线是最稳定的。对于更小的直径（d~0.5 nm），我们发现，一个简单的六方结构是特别稳定的Si和Ge。
2004-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Hysteresis and compensation behaviors of spin-1 hexagonal Ising nanowire
采用关联有效场论研究了自旋为1的六角核壳结构Ising纳米线的磁滞、磁化率和补偿行为。详细研究了温度、晶场、核壳界面耦合和壳层表面耦合等因素对滞回和补偿行为的影响。当核壳界面耦合较弱时，体系中出现双滞回线和三滞回线。磁滞回线具有不同的矫顽场点，磁化率在这些点处达到峰值。此外，我们观察到，该系统显示的Q-，R-，S-，P-，N-和W-类型的补偿行为，根据Neél分类命名法。最后，将所得结果与一些实验和理论结果进行了比较，发现符合得很好。
2014-06-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phase Transition Mechanism of Hexagonal Graphite to Hexagonal and Cubic Diamond: Ab-initio Simulation
我们采用从头算分子动力学模拟研究了高压下六方石墨（HG）到六方金刚石（HD）或立方金刚石（CD）的相变机理。从HG到HD的过渡被发现迅速发生在非常小的时间为0.2 ps，与大的合作位移的所有原子。我们观察到HG中原子的交替层分别以相反的方向滑动（1/3，1/6，0）和（-1/3，-1/6，0），沿着pm[2，1，0]方向约为0.7 μ m，同时垂直于a-b平面折叠约pm 0.25 μ m。从HG到CD的转变发生在更复杂的合作位移中。在这种情况下，六个连续的HG层分别沿着[0，1，0]、[-1，-1，0]和[1，0，0]成对地滑动1/3，同时如上所述起皱。我们还进行了计算的声子谱在HG在高压下，揭示软声子模式，可能有助于相变涉及的滑动和起皱的HG层。发现零点振动能和振动熵在使HG稳定到更高的压力（>10 GPa）和温度（<6 GPa）方面具有重要作用。
2021-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Restructuring and Breakup of Nanowires with the Diamond Cubic Crystal Structure into Nanoparticles
一个动力学蒙特卡罗方法被应用到研究物理机制负责的钻石立方晶体结构的纳米线的分裂成一个链的纳米粒子在以前的实验中发现的硅纳米线。我们发现，这个过程是基于众所周知的机制，粗糙化过渡，这具体体现在准一维系统/纳米线具有明显的各向异性的表面能密度。根据纳米线相对于其内部晶体结构的温度和取向，实质性横截面调制的波长超过其初始半径4至18倍。对于某些取向，直纳米线在演化的初始阶段形成蛇形/螺旋结构。纳米线破裂成单个纳米团簇的阶段的场景也是多种多样的：要么纳米线的每个纺锤形区域转变成单独的液滴（通过长波表面扰动），要么相邻的短尺度珠由于奥斯特瓦尔德熟化效应而相互吸收，这可能伴随着长寿命的多体哑铃的形成。准一维系统动力学的发现特征扩展了我们对纳米线断裂所涉及的物理机制的概念（由Nichols和Mullins提出，作为此类不稳定性的经典模型），这在基于有序纳米颗粒链的应用中可能很有用。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen Vacancy Centers in Hexagonal Diamond Exhibit Long Coherence Times
Pritzker School of Molecular Engineering, The University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Materials Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室材料科学部）；Department of Chemistry, The University of Chicago（芝加哥大学化学系）
该研究通过第一性原理计算发现，六方金刚石蓝丝黛尔石的AB构型氮空位中心，在零磁场下的Hahn回波相干时间T₂较立方金刚石同类中心提升约4倍，有望用于量子传感与信息科学领域。
2026-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Shift of Fermi level by substitutional impurity-atom doping in diamond and cubic- and hexagonal-boron nitrides
采用KKR（Korringa-Kohn-Rostoker）方法计算了金刚石、立方氮化硼（cBN）和六方氮化硼（hBN）的态密度和能带图，研究了杂质原子掺杂低于10at.%时费米能级的移动.对于金刚石，掺杂剂原子为B和N，对于cBN，掺杂剂原子为Be、Si和C，对于hBN，掺杂剂原子为Be和C。发现在下列七种情况下费米能级位于价带最大值或导带最小值：（i）B浓度为0.3at.%在B掺杂的金刚石中，（ii）N浓度为0.4原子%，在N掺杂金刚石中，（iii）Be取代B的浓度为0.9at.%在cBN中，（iv）Si取代B的浓度为0.3原子%，在cBN中，（v）C取代B的浓度为0.3原子%，在cBN中，（vi）C取代N的浓度为0.9原子%，在cBN中，和（vii）Be取代B的浓度为~ 2at.%在hBN中。这些值中的每一个都指示用于载流子到金属转变的临界掺杂剂浓度。在掺硼金刚石中，它是在低温下发生超导性的一种量度。
2014-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Probing Lattice Dynamics and Electronic Resonances in Hexagonal Ge and SixGe1-x Alloys in Nanowires by Raman Spectroscopy
该研究合成了高组分六方相GaAs基核壳纳米线，结合多维度拉曼光谱与第一性原理计算探究其晶格动力学，为理解该合金声子特性及相关关联机制奠定基础。
2021-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Exceptionally high carrier mobility in hexagonal diamond
College of Smart Materials and Future Energy, Fudan University（复旦大学智能材料与未来能源学院）；Shanghai Advanced Silicon Technology Co., Ltd.（上海先进硅技术有限公司）
研究揭示六方金刚石在室温下具有极高的载流子迁移率，通过首次原理计算发现其在xy和z方向的空穴迁移率分别为5631和5552 cm²V⁻¹s⁻¹，电子迁移率分别为11462和28464 cm²V⁻¹s⁻¹，远超其他已知半导体材料。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Single Color Centers Implanted in Diamond Nanostructures
单色心光学金刚石纳米结构材料加工技术的发展是量子科学与技术中的一个重要问题。在这项工作中，我们提出了离子注入和自上而下的金刚石纳米纤维在两种情况下的组合：金刚石纳米柱和金刚石纳米线。第一种器件由“浅”注入（~ 20 nm）组成，以在金刚石晶体的顶面附近产生氮空位（NV）色心。然后通过在金刚石表面中干法蚀刻规则的纳米柱阵列来机械地隔离各个NV中心。光子反聚束测量表明，高产量（>10%）的设备包含一个单一的NV中心。第二个器件展示了单个NV中心到预制金刚石纳米线中的“深”（~1μm）注入。纳米线几何形状的高单光子通量，结合超纯金刚石的低背景荧光，使我们能够维持强光子反聚束，即使在高泵浦功率。
2010-09-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Tribological Properties of Ultrananocrystalline Diamond Nanowire Thin Film: Influence of Sliding Ball Counterbodies
采用微波等离子体增强化学气相沉积沉积（MPECVD）系统，在CH 4（6%）/N2等离子体介质中，优化沉积参数，在镜面抛光的硅衬底（100）上沉积了超纳米晶金刚石纳米线（UNCD NW）薄膜。薄膜呈现线状形貌，纳米金刚石晶粒随机取向且均匀分布，石墨和非晶碳（a-C）相的相间边界将纳米金刚石晶粒分开。在大气条件下，对Al_2O_3、SiC和钢球进行了微观摩擦学研究。最初，发现UNCD NW/SiC和UNCD NW/钢滑动副的摩擦系数较高，随后逐渐降低至低值。而UNCD NW/Al_2O_3滑动组合在整个滑动过程中保持了超低的摩擦系数。在UNCD NW/SiC和UNCD NW/Steel对中观察到高耐磨性的膜。在UNCD NW/Al 2 O3情况下，滚珠配对体显示出可忽略的磨损尺寸。这种摩擦学行为归因于球与UNCD NW薄膜的不同类型的机械和化学相互作用。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interaction of dopants with the I$_3$-type basal stacking fault in hexagonal-diamond Si
本研究采用密度泛函理论计算，揭示了六方金刚石型硅中p型、n型掺杂剂及等电子杂质与I₃型基面堆垛层错的差异化相互作用规律，并通过六方/立方硅界面验证了相关结论，为新型半导体性能调控提供了理论依据。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insertion of CdSe quantumdots in ZnSe nanowires : MBE growth and microstructure analysis
在GaAs衬底上沉积的ZnSe（100）和（111）B缓冲层上成功地生长了ZnSe纳米线。在（100）衬底上得到立方[100]取向的ZnSe纳米线或[0001]取向的六方纳米线，而在（111）B衬底上得到[111]取向的立方和[0001]取向的六方混合区。在最后一种情况下，大部分NW垂直于表面。通过透射电子显微镜、能量过滤TEM和高角度环形暗场扫描TEM测量，将CdSe量子点成功地并入ZnSe纳米线中。
2012-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational spectroscopy identifies the bond asymmetry of hexagonal diamond
Rutgers University（罗格斯大学）
本文通过第一性原理晶格动力学结合拉曼光谱与衍射，确定六方金刚石键不对称性为正，澄清其结构争议，指出1529厘米⁻¹特征无法归属于理想2H金刚石。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Acceptor and donor impurity levels in hexagonal-diamond silicon
本文利用从头算DFT模拟系统研究了2H-Si中p型和n型替位掺杂的杂质能级，发现受主在2H-Si中形成能更低且跃迁能级更浅，而施主更倾向立方相，并基于能带偏移模型证明空穴可稳定2H-Si相。
2024-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Shift of Fermi level by substitutional impurity-atom doping in diamond and cubic- and hexagonal-boron nitrides II. Generalized Gradient Approximation
继第一篇论文（arXiv 1406.6204 v5）之后，我们使用KKR（Korringa-Kohn-Rostoker）方案，使用局域密度近似（LDA），确定了金刚石、立方氮化硼（cBN）和六方氮化硼（hBN）的费米能级处于价带最大值（VBM）或导带最小值（CBM）时的杂质原子浓度。本文用广义梯度近似代替LDA计算交换关联。金刚石的杂质原子是B和N，cBN的杂质原子是Be、Si和C，hBN的杂质原子是Be;在第一篇论文中，这些杂质原子通过增加杂质原子浓度而形成简并态。当费米能级位于VBM或CBM时，杂质原子浓度如下：（i）B浓度为0.27at.%在B掺杂的金刚石中，（ii）N浓度为0.25原子%在N掺杂金刚石中，（iii）Be取代B的浓度为0.88at.%在cBN中，（iv）Si取代B的浓度为0.06at.%在cBN中，（v）C取代B的浓度为0.07原子%，在cBN中，（vi）C取代N的浓度为0.88原子%，在cBN中，以及（vii）Be取代B的浓度为1.80原子%在hBN中。（iv）和（v）的值明显小于论文I中的相应值，但这归因于本文中使用的输入参数，因此得出的结论是，计算的浓度对所使用的GGA不敏感。
2014-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Theory of electric, magnetic, and toroidal polarizations in crystalline solids with applications to hexagonal lonsdaleite and cubic diamond
利用群论系统研究晶体固体中的电、磁和环多极序，识别出五类在能带结构中具有独特特征的极化物质，并开发了多极密度指标的一般形式理论，为分类和扩展复杂材料中的多极序理解提供了通用框架。
2023-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Recovery of Si-IV nanowires from extreme GPa pressure
我们使用拉曼光谱与透射电子显微镜和DFT模拟串联显示，极端（GPa）的压力将硅纳米线的相从立方（Si-I）转换为六方（Si-IV），同时保持纳米线的圆柱形形态。TO模的原位拉曼散射证实了在9 GPa附近的高压Si-I到Si-II相变。TO声子的拉曼信号显示在9至14 GPa的范围内强度降低。然后，在17 GPa下，它不再是可检测的，表明在14至17 GPa范围内的第二相变（Si-II到Si-V）。还示出了从金刚石压砧室实验中恢复单个硅纳米线中的外来相达到17 GPa。拉曼测量表明Si-IV作为加压纳米线减压后的主导相。透射电子显微镜和电子衍射确认在个别纳米线的结晶Si-IV域。计算电磁模拟表明，拉曼激光探针的加热可以忽略不计，并且近流体静压力是形成六边形硅纳米线的主要驱动力。
2016-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Evidence of Nucleation Mechanism for the Direct Graphite-to-Diamond Transformation
石墨直接转化为金刚石的机制一直是一个深入研究的课题，关于转化的初始阶段、中间阶段及其转化途径仍然存在争议。在这里，我们通过调整高压/高温条件成功地恢复了早期转化阶段的样品，并揭示了支持成核-生长机制的直接证据。原子观察表明，中间正交石墨相介导金刚石核的生长。此外，我们观察到，淬火正交和菱面体石墨稳定在屈曲石墨在较低的温度。这些中间相在较高温度下进一步转化为六方金刚石和立方金刚石，遵循能量上有利的路径，顺序为：石墨->正交石墨->六方金刚石，石墨->正交石墨->立方金刚石，石墨->菱面体石墨->立方金刚石。这些结果大大提高了我们对转化机制的理解，使我们能够从石墨中合成不同的高质量金刚石。
2021-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-hard rhombohedral carbon from crystal chemistry rationale and first principles
利用密度泛函理论，通过晶体化学结构和基态能量计算，报道了一种新的超硬菱面体碳rh-C4（或六方h-C12）.一个扩展的h-C12的六边形三维网络是由类似于h-C4 lonsdaleite（六边形金刚石）中的C4四面体形成的。rh-C4的电子能带结构具有绝缘体的特征，其Egap = 4 eV，类似于金刚石。从一组弹性常数的体积模量与lonsdaleite，和最大的维氏硬度（HV）与两种形式的金刚石的较大的值派生。
2021-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced ferromagnetism in cylindrically confined MnAs nanocrystals embedded in wurtzite GaAs nanowire shells
在嵌入纤锌矿GaAs基质中的应变MnAs纳米晶体中，铁磁相变温度提高了近30%。纤锌矿GaAs施加拉伸应力的六方晶系的MnAs纳米晶体，防止六方晶系的正交结构的相变，这在体MnAs与磁性相结合。这种效应导致磁结构相变温度从块状MnAs的313 K显著地移动到张力应变MnAs纳米晶体的400 K以上。这一发现得到了最先进的透射电子显微镜、灵敏磁力计和第一性原理计算的证实。该效应依赖于定义分子束外延生长的核-多壳纤锌矿（Ga，In）As/（Ga，Al）As/（Ga，Mn）As/GaAs纳米线的纳米管几何形状，其中MnAs纳米晶体在热处理诱导的纤锌矿（Ga，Mn）As相分离成GaAs：MnAs颗粒系统期间形成。两种类型的六方晶格的这种独特的组合提供了在MnAs中获得准流体静力拉伸应变的可能性（否则不可能），导致该化合物中的实质性铁磁相变温度增加。
2019-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation mechanism for the direct graphite-to-diamond phase transition
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
针对石墨直接转金刚石的实验现象与现有理论的不足，本研究采用从头算精度神经网络势开展大规模成核模拟，揭示了该相变的微观成核机制，为复杂碳基体系的结构转变研究提供了重要支撑。
2011-01-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Exciton radiative lifetimes in hexagonal diamond Ge and Si$_x$Ge$_{1-x}$ alloys
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；INFN（意大利国家核物理研究所）；Università degli studi di Roma “Tor Vergata”（罗马托尔维加塔大学）
研究六方金刚石Ge及合金的激子性质和辐射寿命，通过Bethe-Salpeter计算揭示其激子结合能与偶极矩的关系，发现应变显著增强激子偶极矩并缩短辐射寿命。
2026-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Metallic beta-phase silicon nanowires: structure and electronic properties
采用密度泛函理论研究了表面封端氢原子的两种不同取向的β-Sn相硅纳米线的能带结构和能量稳定性.结果表明，β-Sn纳米线相对于α-金刚石纳米线具有零带隙的亚稳态。所研究的线的相对能量倾向于β-Sn相中的体硅晶体的能量。
2009-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-hard hexagonal C$_{12}$ with C3 cyclopropane-like moiety from first principles
本研究通过晶体化学与DFT计算提出新型六方C₁₂碳同素异形体，验证其力学、动力学稳定性及超硬特性，揭示其热容接近金刚石、带隙为金刚石一半的近绝缘电子性质。
2023-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Hexagonal supertetrahedral boron: A topological metal with multiple spin-orbit-free emergent fermions
我们预测一个新的三维（3D）硼同素异形体的基础上系统的第一性原理电子结构计算。这种同素异形体可以通过用B $_{4}$四面体取代六方金刚石晶格中的每个碳原子而得到，并且具有与六方金刚石相同的空间群$P6_{3}/mmc$，因此它被称为H-硼。结果表明，氢硼具有良好的稳定性和优异的力学性能。值得注意的是，我们发现H-硼是一种拓扑金属，具有丰富类型的自旋-轨道自由涌现费米子，包括半狄拉克费米子，二次和线性三点费米子，螺旋线费米子和螺旋面费米子。我们阐明了它们的对称保护，并通过构建相应的低能量有效模型来表征它们。我们的工作不仅发现了一种新的具有优异性能的硼同素异形体，还为探索新型涌现费米子的有趣物理提供了平台。
2019-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Reversal modes in arrays of interacting magnetic Ni nanowires: Monte Carlo simulations and scaling technique
偶极相互作用的影响，在六角阵列的镍纳米线已经通过蒙特卡罗模拟结合的缩放技术，它允许调查的内部结构的线。已观察到的磁化率和剩磁的线之间的距离的强烈依赖性。在中间包装密度的双折射率表现出最大值，高于非相互作用的值。这种行为，实验观察到的，已被解释的理由线间偶极相互作用。此外，不同的磁化反转模式已被确定。
2006-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Ab-initio dielectric response function of diamond and other relevant high pressure phases of carbon
利用密度泛函理论和多体微扰理论计算了碳的金刚石、体心立方金刚石（bc 8）和六方金刚石（朗斯代尔石）相的电子结构和介电性质，重点研究了高压物理和热致密物质中相关固相的激子图像。我们还讨论了再现的非弹性X射线散射光谱的能力，与现有的模型相比，在最近的X射线散射实验的碳和碳轴承材料在兆巴范围。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High Pressure and Compositionally Directed Route to a Hexagonal GeSn Alloy Class
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Deutsches GeoforschungsZentrum, GFZ（德国地球科学研究中心）；Univ. Lille, CNRS, INRA, ENSCL, UMR CNRS 8207 UMET（里尔大学，法国国家科学研究中心，法国国家农业食品与环境研究院，国立高等矿业电信学校联盟，CNRS 8207 UMR）；University Grenoble Alpes - UGA Laboratoire d’Informatique de Grenoble（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；The European Synchrotron, ESRF（欧洲同步辐射光源）
高压和组分导向制备六方GeSn合金，通过高压和温度条件实现六方结构固溶体，提升光电性能。
2025-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for a pressure-induced phase transition of few-layer graphene to 2D diamond
我们揭示了在水存在下压缩的少层石墨烯的金刚石化机制，为压力诱导形成2D金刚石提供了有力的证据。高压拉曼光谱提供了5层石墨烯和石墨在4-7 GPa范围内发生相变的证据。压力诱导相是部分透明的，并使硅衬底凹陷。我们结合的理论和实验结果表明，一个渐进的顶部-底部金刚石化机制，与金刚石，一个2D铁磁半导体的形成相一致。石墨烯上的高压X射线衍射表明六方金刚石的形成，与遮蔽符合金刚烯的体积极限一致。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Nano-thermodynamics of chemically induced graphene-diamond transformation
几乎二维的金刚石，或金刚石，是令人垂涎的，因为它是一种具有独特力学和电光特性的碳膜，称为$sp^3$ $sp^3$。非常薄（$~h$）使得表面化学（例如吸附的原子）可以从多层石墨烯向有利于金刚石的体相热力学转变。热力学理论与原子第一原理计算相结合，不仅预测了所需压力（$p/p_{\infty}>1-h_0/h$）的降低，而且预测了成核势垒，确定了二金刚烷形成的动力学可行性。此外，双层石墨烯上的最佳吸附剂椅图案导致立方金刚石晶格，而对于较厚的前体，如果石墨烯以AA '堆叠开始，则吸附剂船结构倾向于产生六方金刚石（朗斯代尔石）。作为吸附剂，H和F有利于金刚石的形成，而Cl出现空间位阻。
2020-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metastable Carbon at Extreme Conditions
极端条件下的碳是深入科学探究的焦点，因为它对于惯性约束聚变实验的应用和理解富碳系外行星的内部结构非常重要。在最近的动态压缩实验中发现了金刚石在超高压下的极端亚稳性。这项工作解决了一个重要的问题，其他竞争性亚稳碳相的存在，可能会观察到在冲击实验。发现金刚石多型体，具有混合的立方和六方金刚石堆叠平面的碳晶体，是在100和1，000GPa之间的压力下与立方金刚石在能量上竞争的唯一亚稳碳晶体相。高于1 TPa，没有亚稳相被发现是有力的竞争与结晶稳定的BC 8和简单的立方相。低焓金刚石多型体的存在表明，它们可能是冲击波加载金刚石时出现的碳亚稳相的候选者。
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Shear driven formation of nano-diamonds at sub-gigapascals and 300 K
碳在高压下的转化途径对于合成新材料和揭示地球的地质历史具有广泛的意义。我们已经在旋转砧中对石墨施加了大的塑性剪切，以在0.4和0.7 GPa的极低压力下形成六方晶和纳米晶立方金刚石，所述极低压力比在静水压缩下的转变压力低50和100倍，并且远低于相平衡。大的剪切伴随着压力升高到3GPa也导致形成新的正交金刚石相。我们的研究结果展示了在大幅降低的压力下塑性剪切控制材料合成的新机制和新方法，从而实现了材料合成的新技术。结果表明，在低压-温度地壳中发现的微金刚石可能是在一个大的剪切产生事件，如构造裂谷和持续的板块碰撞，而不需要假设俯冲到地幔。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Experimental Demonstration and Transformation Mechanism of Quenchable Two-dimensional Diamond
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Nanjing University（南京大学）；Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research（高压科学和技术先进研究中心）
本研究通过激光加热制备高质量二维钻石，揭示其转变机制及光学性质与sp3浓度的关系。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Optical Properties of the Lonsdaleite Phase of Si, Ge and diamond
晶体半导体可以以不同的多型相存在，具有显著不同的电子和光学性质。本文计算了金刚石、硅和锗在六方金刚石相中的电子结构和光学性质。我们使用的是基于可转移模型势的经验赝势方法，包括自旋-轨道相互作用。我们得到的能带结构，态密度和复介电函数计算的偶极子近似光偏振垂直和平行于晶体的c轴。我们发现强偏振相关的光学各向异性。给出了色散关系的简单解析表达式。我们发现，在lonsdaleite相，金刚石和Si仍然是间接带隙半导体，而Ge被转化为直接带隙半导体具有显着较小的带隙。
2012-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Toward catalyst-mediated growth of diamond and cubic boron nitride wires
Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究所）；UNIST（蔚山科学技术院）
针对金刚石和立方氮化硼线状晶体缺乏可重复催化剂介导生长方法的问题，提出VLS和VSS路线，通过切换起始材料、沉积催化剂等策略，探索金刚石-金属接触以促进四面体键合，实现单晶或多晶线状生长。
2026-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Phase Behavior of Materials with Isotropic Interactions Designed by Inverse Strategies to Favor Diamond and Simple Cubic Lattice Ground States
我们使用分子模拟来构建两种最近引入的模型材料的平衡相图，这两种模型材料具有各向同性的软排斥对相互作用，其设计分别有利于金刚石和简单立方晶格基态，在广泛的密度范围内[Jain等人，软物质9 14（2013）]。我们采用自由能为基础的蒙特卡罗模拟技术，精确地跟踪晶体间和流体-晶体共存曲线。我们发现，这两种模型材料都显示出丰富的多晶型相行为，其特征在于对应于目标基态结构的稳定晶体，以及各种其他晶体（例如，六方和体心立方）相和多重入熔融转变。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exsolution of oxygen impurity from diamond lattice and formation of pressurized CO2-I precipitates
本研究利用TEM和断层扫描技术，揭示了金刚石晶格中氧杂质出溶形成高压CO2-I相沉淀物的现象，并发现其形态与P-T-t演化及氧过饱和度相关。
2023-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Growth-related formation mechanism of I$_3$-type basal stacking fault in epitaxially grown hexagonal Ge-2H
Ge的六方晶相2H最近成为中红外范围内有前途的直接带隙半导体，为IV族半导体（Ge和SiGe）的附加光电功能提供了新的前景。这种六方（2H）Ge相的受控合成是一个挑战，可以通过使用纤锌矿GaAs纳米线作为模板来克服。然而，取决于生长条件，在亚稳态2H结构中形成I $_3$型的不寻常的基底堆垛层错（BSF）。这种核/壳异质结构的生长原位观察，并通过环境透射电子显微镜使用化学气相沉积的实时。这些观察提供了Ge-2H外延层的阶跃流动生长的直接证据，并揭示了I $_3$-BSF在不稳定生长过程中与生长相关的形成。动态研究了它们的形成条件。通过这些原位观察，我们可以提出一个方案的成核的I $_3$型BSF的可能是有效的任何亚稳的六方2H或纤锌矿结构生长在m-平面衬底上。确定条件，以避免其形成的SiGe-2H的完美结晶合成。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of the stability and electronic properties of wurtzite and zinc-blende BeS nanowires
本文采用第一性原理平面波赝势方法研究了具有三角形和六边形截面的纤锌矿（WZ）和锌尖晶石（ZB）相的硫化铍纳米线的结构稳定性和电子性质。一个唯象模型被用来解释悬挂键在纳米线稳定性中的作用。与体相相比，直径小于133.3（埃）的ZB-纳米线被发现是不太有利的WZ-纳米线，其中NW刻面上的表面悬挂键（DB）起着重要的作用，以稳定的纳米线。此外，ZB和WZ纳米线被预测为半导体，并且带隙的值取决于表面DBs以及纳米线的尺寸和形状。最后，我们通过计算表面原子以及核和边缘原子的局域态密度进行了原子投影态密度（PDOS）分析。
2009-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Crystal chemistry and ab initio investigations of ultra-hard dense rhombohedral carbon and boron nitride
菱形致密形式的碳rh-C2（或六方h-C6）和氮化硼rh-BN（或六方h-B3 N3）基于原始晶体化学方案衍生自菱形3R石墨，所述原始晶体化学方案以量子密度泛函理论内的最小能量基态计算的全晶胞几何优化为后盾。考虑到以扩展晶格为特征的整个六方设置，弹性常数的六方设置的计算提供了大体积模量的结果，即B 0（rh-C2）= 438 GPa，接近于金刚石的体积模量，并且B 0（rh-BN）= 369 GPa，接近于立方BN的体积模量。在三个当代模型的框架下进行的硬度评估使这两个阶段都被认为是超硬的。根据在六方布里渊区中计算的电子能带结构，3R石墨是小带隙半导体，与rh-C2相反，rh-C2的特征在于接近5 eV的大带隙以及两个BN相。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci
From diamond to BC8 to simple cubic and back: kinetic pathways to post-diamond carbon phases from metadynamics
Comenius University（布拉迪斯拉发康斯坦丁神学家大学）；University of South Florida（南佛罗里达大学）
利用元动力学和机器学习势，揭示了立方和六方金刚石在1.5 TPa以上转变为后金刚石碳相的原子机制，并确定了BC8和简单立方相的形成条件及可能的实验回收路径。
2025-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phase Slips and Metastability in Granular Boron-doped Nanocrystalline Diamond Microbridges
相位滑移是超导体相干性中的局部扰动，允许突然的2 $π$相移。相位滑移是一维超导体普遍存在的特征，在二维超导体中也有类似的现象。在这里，我们提出了电输运测量硼掺杂纳米晶金刚石（BNCD）微桥，尽管他们的三维宏观几何形状，我们发现明确的证据，在电阻-温度和电压-电流特性的相位滑移。我们将这种行为归因于BNCD不寻常的微观结构。我们认为，BNCD的柱状晶体结构形成了一个内在的约瑟夫森结阵列，支持跨微桥的相位滑移线。这些桥中的电压状态是亚稳态的，我们证明了通过施加电磁噪声脉冲在不同超导状态之间确定性切换的能力。这种亚稳定性与在$δ$ -MoN纳米线中观察到的亚稳定性非常相似，但是具有大得多的响应电压。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Formation of Micrometer-Sized Textured Hexagonal Silicon Crystals via Nanoindentation
本研究通过纳米压痕结合退火成功制备了微米级织构化六方金刚石硅晶体，并利用多种先进表征技术结合计算模拟验证了其高质量转变，为压力驱动相变及六方硅在半导体和光电器件中的应用提供了新途径。
2024-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phase equilibrium of liquid water and hexagonal ice from enhanced sampling molecular dynamics simulations
本文采用增强采样分子动力学模拟研究了由TIP 4P/Ice原子间相互作用势模型模拟的液态水和冰Ih之间的相平衡。我们的方法是基于计算冰Ih液体自由能的差异，可逆地访问两个阶段的模拟。通过引入静态偏置电位作为序参量的函数，实现了可逆的相互转换。调整序参量使氧在冰Ih中结晶为六方金刚石结构。我们分析了系统尺寸对冰Ih-液体自由能差的影响，并在热力学极限下得到了270 K的熔化温度。这一结果与热力学积分（272 K）和共存模拟（270 K）的估计一致。由于序参量不包括有关质子坐标的信息，自发形成的固体构型包含如冰Ih所预期的质子无序。
2020-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
