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
Dewetting of an ultrathin solid film on a lattice-matched or amorphous substrate
本文导出了非润湿单晶薄膜表面在基底吸引势作用下的演化偏微分方程，并利用该方程研究了针孔初始深度、基底吸引势强度和表面能各向异性对针孔动力学的影响。模拟的结果表明，相应的参数可能会导致完全或部分去湿的膜。各向异性的表面能，通过小面的针孔壁，被发现最剧烈地影响膜破裂的时间。特别是，模拟支持的猜想，强各向异性是能够完全抑制去湿，即使当有吸引力的衬底电位是强的。
2008-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Micro-strip ferromagnetic resonance study of strain-induced anisotropy in amorphous FeCuNbSiB film on flexible substrate
用微带铁磁共振技术研究了在Kapton衬底上沉积的FeCuNbSiB（Finemet）薄膜的磁各向异性。我们已经表明，基板的灵活性允许由压电致动器产生的弹性应变的良好传输。以下的共振场的角度依赖性，我们还证明了通过施加相对较小的电压的致动器控制膜的磁各向异性的可能性。此外，一个合适的模型，考虑到数字图像相关测量的有效弹性应变和布里渊光散射测量的有效弹性系数，允许推导磁致伸缩系数。发现后者是正的（$(λ=16\times10^{-6}$），并且与通常报道的大块非晶FeCuNbSiB的值一致。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transfer in Amorphous Superionic Systems
使用直接原子模拟，振动散射的时间尺度的特点，然后在一个示例系统Li 2S从其非晶态固体状态，其部分固体部分液体和液体状态的性质和定量的重量的热激发进行了研究。对于300 K下的非晶态固体状态，振动散射时间范围为几飞秒到几皮秒。结果表明，扩散子和扩散子都是主要的热载体，对总热导率的贡献很大。由于温度的升高，振动之间以及振动与自由离子流之间的散射增强，将导致散射时间尺度和声振动热导率的大幅度减小，即，0.8 W/mK至0.56 W/mK。在后一种状态下，由于维里项和自由离子流之间通常被忽略的互相关，对流贡献的热导率增加到总热导率的一半。振动散射时间可以大到~ 1.5皮秒，并且振动电导率降低到仍然显著的0.42 W/mK，突出了在1100 K下液体Li 2S中声学横向和纵向振动的意想不到的作用。在相同的温度下，对流传热超过0.63 W/mK。我们的研究提供了一个基本的理解，在发挥热激发在非晶材料从固体到液体。
2020-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Substrate Dependent Resistive Switching in Amorphous-HfOx Memristors: An Experimental and Computational Investigation
虽然已经研究了两端HfOX（x<2）忆阻器器件的离子传输和电流演化，但是关于长程热环境对其性能的影响的报道有限。在这项工作中，非晶HfOX基忆阻器件上的两个不同的基板，薄SiO2（280 nm）/Si和玻璃，具有不同的热导率在1.2至138 W/m-K的范围内制造。玻璃衬底上的器件具有较低的复位电压、较宽的存储窗口，进而具有较高的性能窗口。此外，玻璃上的器件显示出比SiO2/Si衬底上的器件更好的耐久性。这些器件在相对较低的工作电压下还具有非易失性多级电阻，这对于神经形态计算应用至关重要。一个多物理场COMSOL计算模型，描述了在这些结构中的热，离子和电子的传输。结合实验和COMSOL模拟结果表明，远程热环境可以有一个显着的影响HfOx基忆阻器的操作和低热导率的基板可以提高开关性能。
2020-04-01 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
Scale-robust Low Resistance Transport in Atomic Layer Deposited Topological Semimetal Wafers on Amorphous Substrate
本研究通过低温原子层沉积在非晶基底上制备了非晶拓扑半金属TaP薄膜，实现了低电阻传输和高热稳定性，为未来低功耗电子互连提供了新方案。
2025-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly of two-dimensional, amorphous materials on a liquid substrate
最近的实验利用液体基质在生产二维晶体，如石墨烯，连同在非晶材料的普遍兴趣，提出了以下问题：它是有益的使用液体基质，以优化非晶材料的生产？受外延生长的启发，我们使用一个二维的粗粒度模型的相互作用的粒子，以表明，引入一个运动的衬底原子提高了自组装过程中移动的粒子在衬底上。我们发现，一个特定量的基板流动性（对于一个给定的样品温度）是需要实现最佳的自组装。我们的研究结果说明了不同自由度的组合提供给自组装过程的机会。
2021-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Dynamics of ultrathin metal films on amorphous substrates
建立了一个数学模型，分析了非晶衬底上金属薄膜（SiO_{2}）表面扰动的生长/衰减速率。该公式结合了Mullins [J.Appl.Phys.v30，77，1959]的方法用于体基质，其中曲率驱动的质量传输和表面变形可以通过表面/体积扩散和蒸发-冷凝过程发生，以及Spencer等人[Phys.Rev.Lett.1999]的方法。V67，26，1991]描述了在外延应变下薄膜中的固态传输。应用该模型研究了快速热脉冲作用下薄膜中固相传质相对于液相去湿的相对速率。具体地，我们最近已经表明，多个周期的纳秒（ns）脉冲激光熔化和非晶衬底上的金属氧化物膜的再固化可以导致形成各种类型的空间有序的纳米结构[Phys. Rev. B，v75，235439（2007）]。斑图形成归因于流体动力学不稳定性引起的薄膜的去湿。在这样的实验中，膜在每个热循环的大部分期间处于固态。基于上述模型的线性稳定性分析的结果表明，固态传质对表面的形态变化的影响可以忽略不计。因此，由液相不稳定性引起的表面变形在冷却阶段被快速淬火。这种变形状态通过随后的激光脉冲进一步演化。这些结果的影响，开发精确的计算机模拟薄膜去湿的高能束，旨在制造光学活性纳米材料的应用，包括信息处理，光学器件和太阳能收获。
2007-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Metallic and insulating interfaces of amorphous SrTiO3-based oxide heterostructures
复杂氧化物异质结构界面处的电导限制为探索纳米电子和纳米离子器件提供了新的机会。在这里，我们表明，金属界面可以实现在SrTiO 3基异质结构与各种绝缘覆盖层的非晶LaAlO 3，SrTiO 3和氧化钇稳定的氧化锆薄膜。另一方面，样品的非晶La 7/8 Sr 1/8 MnO 3薄膜上的SrTiO 3基板保持绝缘。界面电导率的结果从附近的界面形成的氧空位，这表明在SrTiO 3基板的表面上的氧化还原反应起着重要的作用。
2012-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Tunnel magnetoresistance and spin-transfer-torque switching in polycrystalline Co2FeAl full-Heusler alloy magnetic tunnel junctions on Si/SiO2 amorphous substrates
研究了在Si/SiO2非晶衬底上制备的多晶B2型Co2 FeAl（CFA）全Heusler合金磁性隧道结（MTJ）。采用MgO缓冲层制备了具有（001）取向、高B2有序度和平整表面的多晶CFA薄膜。在7.5 nm厚的MgO缓冲层上，CFA/MgO/CoFe结构的MTJ的隧道磁电阻（TMR）比高达175%。自旋转移力矩诱导的磁化切换实现在MTJ与2 nm厚的多晶CFA膜作为开关层。使用热活化模型，确定本征临界电流密度（Jc。）为8.2 x 10^6 A/cm ^2，其低于外延CFA-MTJ的值2.9 x 10^7 A/cm ^2 [Appl. Phys. Lett. 100，182403（2012）]。我们发现，吉尔伯特阻尼常数评估使用铁磁共振测量的多晶CFA薄膜为~0.015，几乎是独立的CFA厚度（2~18 nm）。多晶MTJ的低Jc 0主要归因于与外延层中的值（~0.04）相比CFA层的低阻尼。
2014-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Condensation and sublimation of thin amorphous arsenic films studied by ellipsometr
本文用椭偏法测量了As_4分子束在GaAs（001）衬底上凝结过程中的砷粘附系数。对于在60 ℃下具有富Ga表面重构的衬底，发现粘附系数为7 × 10 -3，而对于非晶砷表面，该系数仅为8 × 10 -4。还进行了As升华的动力学研究，并获得了该过程的活化能。对于由As_2束生长的非晶As薄膜，其激活能为Δ E =1.84 ± 0.03eV，比固-汽相变焓高0.39eV。在230- 290 ℃范围内测定了非晶态砷的蒸发系数随温度的变化关系。
2004-02-24 cond-mat.mtrl-sci
An ab initio investigation of Bi$_2$Se$_3$ topological insulator deposited on amorphous SiO$_2$
我们使用第一性原理模拟研究了沉积在非晶SiO2上的Bi $_2$ Se $_3$薄膜的拓扑性质，Bi $_2$ Se $_3$ /a-SiO $_2$，这是一种有前途的拓扑绝缘体（TI）基器件应用的衬底。Bi $_2$ Se $_3$薄膜与a-SiO $_2$通过范德华力相互作用形成键合。在与衬底相互作用时，Bi $_2$ Se $_3$拓扑表面和界面态仍然存在，但是Dirac-like锥之间的简并被破坏。两个Dirac-like锥之间的能量分离随着沉积在衬底上的Bi $_2$ Se $_3$五重层（QL）的数量而增加。这种简并断裂是由（i）从TI到衬底的电荷转移和沿着Bi $_2$ Se $_3$ QL的电荷再分布，以及（ii）与a-SiO $_2$衬底接触的QL的变形引起的。我们还研究了在a-SiO $_2$上的氧空位（V $_O$）所起的作用，它增加了两个Dirac-like锥之间的能量分裂。最后，通过对Bi $_2$ Se $_3$ /a-SiO $_2$的电子结构进行映射，我们发现，即使在V $_O$的存在下，a-SiO $_2$表面态也对Bi $_2$ Se $_3$的电子输运性质起次要作用。
2016-08-29 cond-mat.mtrl-sci
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
Synthesis of Cu mono-component metallic glass by the deposition on amorphous SiO$_2$ substrate: a molecular dynamics study
在这项工作中，我们模拟的物理气相沉积（PVD）过程中的铜原子上的非晶SiO $_2$衬底。所得到的Cu薄层表现出非晶结构。模拟了Cu在2000 ~ 50 K温度范围内的液态淬火过程，并对不同冷却速率下Cu金属玻璃的形成进行了比较。从两种不同的工艺（PVD和淬火）的铜玻璃揭示了相同的径向分布函数，但不同的局部结构从Voronoi镶嵌分析。PVD玻璃具有较高的密度和较低的势能相比，熔融淬火对应，这对应于超稳定玻璃的性质。
2020-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Conducting interfaces between amorphous oxide layers and SrTiO3(110) and SrTiO3(111)
（110）和（111）SrTiO 3（STO）单晶衬底与非晶氧化物层LaAlO 3（a-LAO）、Y：ZrO 2（a-YSZ）和SrTiO 3（a-STO）之间的界面在临界厚度tc以上变得导电。结果表明，a-LAO的tc与衬底取向无关，即tc（a-LAO/（110）STO）~ tc（a-LAO/（111）STO）界面，而与非晶氧化物的组成密切相关：tc（a-LAO/（110）STO）< tc（a-YSZ/（110）STO）< tc（a-STO/（110）STO）。结果表明，非晶型界面氧空位的形成主要取决于沉积金属离子的氧亲和力，而不是取向依赖的空位生成和扩散焓。LAO/STO（110）非晶界面和晶态界面的扫描透射显微镜表征显示前者中的氧空位量高得多，为这些界面中不同的导电机制提供了实验证据。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Origin of mixed anisotropy in crystalline Permalloy and amorphous Cobalt thin films individually deposited on Si substrate
Shiv Nadar Institution of Eminence（施瓦纳德卓越学院）
研究通过射频磁控溅射在Si基底上沉积晶态Permalloy和非晶态钴薄膜，探讨其混合各向异性的起源及磁化轴取向变化对自旋电子器件性能的影响。
2026-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Physics of Phonon-Polaritons in Amorphous Materials
无序材料中玻色子激发的性质仍然难以捉摸，这是由于在无序存在下定义准粒子等关键概念的困难。我们报道了在玻璃中观测到的声子极化激元，包括玻色子峰（BP），即超过德拜定律的太赫兹模式。建立了一个基于扩散子概念的理论框架来模拟由于无序诱导散射而导致的极化激元线宽的加宽。结果表明，BP频率与线宽的扩散常数的标度与极化激元的Ioffe-Regel（IR）交叉频率密切相关。这一结果证明了BP在玻璃中集体玻色类激发的低能谱中的普遍性，远远超出了声学声子的传统情况，并建立了IR交叉作为BP背后的基本物理机制。
2020-04-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quantum Statistics and Structural Topology Govern Thermal Transport in Two-Dimensional Monolayer Amorphous Carbon
Izmir Institute of Technology（伊兹密尔理工学院）；Bilkent University（比尔肯特大学）
通过三种非晶化算法生成二维单层非晶碳（MAC）构型，结合局域键序参数q3和温度，研究量子热导率与结构拓扑、非晶化程度及量子统计的关系，发现室温热导率在3.5-10 W/m/K之间，且经典处理会显著高估量子热导率。
2026-05-31 cond-mat.mes-hall 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
Raman Signal Reveals the Rhombohedral Crystallographic Structure in Ultra-thin Layers of Bismuth Thermally Evaporated on Amorphous Substrate
在非晶衬底上生长沿（111）晶向取向的Bi单层双层的挑战下，我们研究了不同厚度的Bi热蒸发到氧化硅上，以揭示主要的原子结构及其氧化。我们采用原子力显微镜、X射线衍射和扫描电子显微镜等方法证明了Bi是结晶的，并且在（111）方向上取向，厚度超过20 nm。令人惊讶的是，拉曼光谱表明，即使对于超薄层的Bi，低至$\sim 5$ nm的菱面体结构被保留。此外，这些信号还表明，暴露于环境条件下的铋膜不会遭受主要的表面氧化。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Distinguishing Isotropic and Anisotropic Signals for X-ray Total Scattering using Machine Learning
本文提出IsoDAT2D，利用无监督机器学习分离单晶衬底上薄膜的X射线散射信号，解决各向异性布拉格斑点掩盖各向同性信号的问题，并验证其优于传统衬底扣除方法。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Crystallization Dynamics of Amorphous Yttrium Iron Garnet Thin Films
针对非晶钇铁石榴石晶化动力学不明的问题，通过多衬底时间与温度序列实验提取晶化速率和活化能，揭示晶格失配对晶化的影响，建立可预测任意温度厚度下全晶化时间的模型。
2024-04-18 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
Exchange Bias and Bistable Magneto-Resistance States in Amorphous TbFeCo thin Films
在热氧化硅衬底上室温溅射制备的TbFeCo非晶薄膜具有很强的垂直磁各向异性。原子探针层析成像（APT）、扫描透射电子显微镜（STEM）和能量色散光谱（EDS）绘图揭示了非晶薄膜中分布着两种纳米级非晶相，其中Tb原子百分比不同。通过磁化强度和磁输运测量，揭示了在室温附近存在着交换偏置和磁阻态。交换各向异性源于对应于两个非晶相的亚铁磁和铁磁组分之间的交换相互作用。这项研究提供了一个平台，交换偏置和磁阻开关使用单层非晶亚铁磁薄膜，不需要外延生长。
2015-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals Epitaxy of Pulsed Laser Deposited Antimony Thin Films on Lattice-matched and Amorphous Substrates
单原子锑薄膜在相变存储器、纳米光子学和二维材料中的应用最近引起了人们的注意。虽然已经报道了一些有希望的结果，但是Sb薄膜的真正潜力仍然受到可扩展性问题和缺乏可靠的自下而上生产的阻碍。在这里，我们展示了锑薄膜的晶格匹配和非晶衬底上的脉冲激光沉积（PLD）的生长。在Sb $_2$ Te $_3$和SiO $_2$ \Si $_3$ N $_4$衬底上成功制备了C轴离面织构Sb薄膜。在Sb $_2$ Te $_3$上生长的情况下，我们表明，在Sb $_2$ Te $_3$ -Sb界面处形成中间相，该中间相在形成固体耦合中起着至关重要的作用，从而保持外延导致生产高质量的Sb薄膜。采用3 - 4 nm的非晶Sb籽晶层诱导织构和合适的表面终止，用于在非晶衬底上生长Sb薄膜。微调沉积参数，并通过反射高能电子衍射（RHEED）原位监测生长。扫描/透射电子显微镜（S/TEM）揭示了所产生的膜的局部结构，显示了$β$相Sb薄膜的形成。我们的研究结果表明，利用脉冲激光沉积技术可以制备出非常光滑的高质量锑薄膜，其覆盖范围从少层到厚层都是均匀的。我们相信，我们在可扩展和可控的Sb生长方面的工作成果有可能开启相变材料和光电子学研究的研究。
2023-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous Hysteresis Behavior in Sputter-deposited Ultrathin Films of Amorphous- CoFeB Alloy
Shiv Nadar Institution of Eminence（Shiv Nadar卓越学院）
研究非晶CoFeB合金超薄膜的异常磁滞行为，揭示其各向异性来源及界面效应，为改进软磁合金性能提供新思路。
2025-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Coefficient of thermal expansion of nanostructured tungsten based coatings assessed by thermally induced substrate curvature method
研究了纳米结构W基涂层的面内热膨胀系数和残余应力。CTE和残余应力是通过优化的专门开发的实验装置推导出来的，该实验装置基于激光系统检测衬底曲率。采用脉冲激光沉积法制备纳米结构涂层。由于其多功能性，获得了纳米晶W金属涂层、超纳米晶纯W和W-钽涂层以及类非晶W涂层。从而阐明了涂层的纳米结构、残余应力和热膨胀系数之间的关系。我们发现，所有的样品都表现出压缩状态的应力，随着结构从柱状纳米晶到非晶状的减少。所有涂层的热膨胀系数均高于相应的体相W。特别地，随着晶粒尺寸收缩，CTE从纳米晶W的5.1 × 10 $^{-6}$ K $^{-1}$增加到超纳米晶区域中的6.6 × 10 $^{-6}$ K $^{-1}$。当处理非晶W时，CTE的进一步增加归因于样品的更高的孔隙度。热膨胀系数的趋势也作为材料刚度的函数进行了研究。在这种情况下，随着W涂层变得更软，它们越容易热膨胀。
2017-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Sb diffusion in amorphous silicon
非晶硅材料及其合金在大面积微电子和光电子器件中得到了广泛的应用。然而，非晶-晶转变、偏析和扩散过程仍有许多未解之谜。本文利用二次中性质谱（SNMS）研究了Sb在非晶硅膜中的扩散。采用直流磁控溅射法在室温下制备了Sb含量为5at%的非晶Si/Si 1-xSbx/Si三层结构样品。样品的退火在真空（p<10-7毫巴）和100巴高纯度（99.999%）Ar压力中在不同温度下进行。在退火过程中，观察到Sb合金化和非晶Si层之间的相当缓慢的混合。在考虑浓度无关扩散的情况下，计算得到的扩散系数在823 K时为10-21 m ~ 2·s ~（-1）。
2009-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Dependence of Monolayer MoS$_2$ Thermal Conductivity and Thermal Boundary Conductance
已知二维（2D）材料（如MoS $_2$）的热性质受到与其环境的相互作用的影响，但这主要仅用SiO $_2$衬底进行了研究。在这里，我们比较的热导率（TC）和热边界电导（TBC）的单层MoS $_2$上的非晶（a-）和结晶（c-）SiO $_2$，AlN，Al $_2$ O $_3$，和$\textit{h}$ -BN单层使用分子动力学。MoS $_2$的室温TC在非晶衬底上为~38 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$，在晶体衬底上高达~68 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$，其中大部分差异归因于衬底与长波长MoS $_2$声子（< 2 THz）的相互作用。用作MoS $_2$和基底之间的缓冲层的$\textit{h}$ -BN单层导致MoS $_2$ TC增加高达50%。长度相关的计算显示TC尺寸效应低于~2 $μ$ m，并表明MoS $_2$ TC是尺寸限制的，但不是基板限制的低于~100 nm。我们还发现，尽管在两者上具有类似的MoS $_2$ TC，但MoS $_2$与c-Al $_2$ O $_3$的TBC是与c-AlN的两倍以上，这表明TC和TBC可以独立地调谐。最后，我们比较了所有衬底上的MoS $_2$晶体管的热阻，表明MoS $_2$ TBC是长沟道（> 150 nm）器件散热的最重要参数，而TBC和TC对短沟道同样重要。这项工作提供了重要的见解电热…
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of room temperature and quench condensed bismuth films: morphology and electronic characteristics
Department of Materials Science and Engineering, Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学材料科学与工程系）；Department of Physics, Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学物理系）
研究比较了室温和淬冷沉积条件下铋薄膜在不同基底上的形貌与电子特性，揭示了基底温度对结晶度、电导率及晶粒大小的影响。
2026-04-01 cond-mat.mtrl-sci
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
Effect of interface on mid-infrared photothermal response of MoS2 thin film grown by pulsed laser deposition
本文报道了用脉冲激光沉积（PLD）技术在晶态（p型硅和c轴取向的单晶蓝宝石）和非晶态（Si/SiO_2和Si/SiN）衬底上生长的多层MoS_2薄膜的中红外光热响应。用中红外（7 ~ 8.2 μm）光源照射MoS_2薄膜，测量了薄膜的光热响应，并测量了薄膜电阻的变化。我们发现，它是可能的，以提高电阻的温度系数（TCR）的二硫化钼薄膜通过控制界面，通过适当的选择衬底和生长条件。用XRD、Raman、AFM、XPS和TEM对PLD生长的薄膜进行了表征。高分辨透射电子显微镜（HRTEM）图像显示，MoS 2薄膜在蓝宝石衬底上以逐层方式生长，并存在失配位错。当在具有金刚石立方结构的衬底（例如硅）上生长时，由于生长孪晶的形成，层生长形态被破坏。在Si/SiO2或Si/SiN等非晶衬底上的生长形态有很大不同。与其它衬底上的膜相比，在硅上生长的MoS 2膜显示出非常高的TCR（~ 2.9%K-1）、中等IR灵敏度（delR/R= 5.2%）和响应度（8.7V/W）。
2016-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Phase Evolution and Substrate-Dependent Nucleation of Quartz GeO$_2$ Films Grown by MOCVD on r- and c-Plane Sapphires
该研究系统考察MOCVD在r面与c面蓝宝石上生长GeO$_2$薄膜的非晶—石英相转变及成核形貌，揭示生长时间、温度和衬底取向对结晶行为的影响。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electrical properties of CdS thin films spin coated on glass substrates
CdS样品在室温下使用旋涂技术在非晶玻璃和导电玻璃衬底上合成，随后在五个不同温度下在空气中退火一小时。最初改变旋涂的速度和时间以优化样品的性质。在本实验中使用FTIR光谱分析CdS键形成随退火温度的变化。制备了以KI/I2为电解质的液结光电池，并对其光伏特性进行了测试。测量光电压、光电流和相应的输出功率以确定输出功率。
2016-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Island formation and dynamics of gold clusters on amorphous carbon films
研究了用激光烧蚀法在非晶碳衬底上沉积的金团簇样品。在室温下储存几个月后，发现最初统计分布的簇被收集在由嵌入Au膜中的较大簇组成的附聚物中，所述Au膜通常覆盖尺寸为25 $\times$ 70 nm $^2$的区域。Au膜被确定为可能是4至8个单层，但最多7 nm厚。有证据表明，由少于50个原子组成的团簇被钉扎在衬底的侵入处。这些结果是使用高分辨率透射电子显微镜和离轴全息测量来表征团聚体以及基板。进行蒙特卡罗模拟来模拟膜形成过程。为此，使用密度泛函计算（GGA）确定衬底-Au相互作用，而Au-Au相互作用建模与有效的多体古普塔电位。膜的形成可以理解为中间尺寸（$50< N < 300$原子）的簇的扩散和融合。较大的团簇在室温下更稳定，并保持吸附在Au膜上。
2005-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding the anomalous thermoelectric behaviour of Fe-V-W-Al based thin films
Toyota Technological Institute（名古屋工业高等专门学校）；Sumitomo Electric Industries Ltd.（住友电气工业株式会社）
研究Fe-V-W-Al基薄膜的热电和热行为，发现低基压下形成bcc型Heusler结构，高基压下形成非Heusler非晶结构，薄膜在室温附近具有高Seebeck系数和功率因子，热导率较低，导致最高ZT值达3.9。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Bimodal substrate biasing to control γ-Al2O3 deposition during reactive magnetron sputtering
采用反应磁控溅射法，在500°C ~ 600°C的衬底温度范围内制备了Al 2 O3薄膜，并通过外加衬底偏压来调节入射离子的能量分布。采用X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对薄膜进行了表征。非晶，纳米晶，或结晶的膜结构与特征离子能量分布。不断发展的晶体结构与不同水平的位移每个原子（dpa）在生长的薄膜中，来自TRIM模拟。对于500°C的衬底温度，结晶膜和非晶或纳米晶膜的形成之间的边界为0.9dpa。对于在550°C下生长的膜，该阈值移动到0.6dpa。
2013-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Substrate-controlled nucleation and growth kinetics in ultrathin Bi$_2$Te$_3$ films
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
研究通过脉冲激光沉积在不同基底上制备超薄Bi$_2$Te$_3$薄膜，探讨基底对成核路径和缺陷形成的影响，发现基底粗糙度和成核密度调控缺陷形成并增强拓扑表面输运。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous VO$_x$ films with high temperature coefficient of the resistivity grown by reactive e-beam evaporation of V metal
本文提出在约$10^{-4}$ mBar氧气氛下通过反应性电子束蒸发金属钒，低温生长无滞回相变的非晶VO$_x$薄膜，其TCR可通过氧压调节至-2.2%/K且长期稳定，适用于电阻温度计和微测辐射热计。
2023-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Towards magnetic control of magnetite
采用红外脉冲激光沉积（IR-PLD）技术在不同表面制备了高质量的化学计量比的Fe 3 O 4薄膜，研究了衬底、取向和厚度对薄膜磁性的影响。不同的单晶（001）取向衬底，即，SrTiO_3（001）、MgAl_2 O_4（001）和MgO（001）已用于制备外延Fe_3 O_4（001）薄膜。通过比较，在单晶Al_2 O_3（0001）和非晶Si/SiO_2衬底上都获得了多晶磁铁矿薄膜。厚度在50 - 400 nm之间变化。所有薄膜都由纳米晶化学计量的磁铁矿组成，具有非常小的应变（<1%），并且在110-120 K之间呈现Verwey转变（Tv），即，接近块状磁铁矿（122 K）。一般来说，Tv取决于微观结构和厚度，主要随着厚度的增加而增加。室温下的角度相关测量揭示了所有生长在（001）取向表面上的薄膜的面内四重对称磁性行为，并且易磁化轴位于Fe 3 O 4 [010]和[100]方向。值得注意的是，四重磁对称性显示了高达400 nm厚的薄膜。反过来，在单晶Al 2 O3（0001）和非晶Si/SiO2表面上生长的薄膜显示各向同性的磁性行为。矫顽力（Hc）取决于薄膜的微观结构和厚度。最大（最低）的Hc值对应于在单晶SrTiO 3（001）（非晶Si/SiO2）表面上生长的较薄的膜，其呈现最大（最低）的应变（结晶度）。此外，非线性度与膜厚呈反比关系。我们的研究结果表明，我们可以人为地控…
2019-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Optical band gap and associated band-tails in nanocrystalline AlN thin films grown by reactive IBSD at different substrate temperatures
采用反应离子束溅射沉积（IBSD）方法在Si（100）衬底上生长了AlN薄膜，衬底温度从室温（RT）到500 ℃变化。用透射电子显微镜（TEM）观察了衬底温度引起的非晶、纳米晶和微晶的转变。平均表面粗糙度（Ra）和形态已被探索通过使用原子力显微镜（AFM）。用紫外-可见分光光度法在反射模式下研究了衬底温度引起的薄膜光学带隙的变化。发现随着衬底温度从室温升高到500 ℃，Eg从5.08增加到5.21 eV。Urbach能量尾（Eu）以及弱吸收尾（WAT）的能量（Et）已被估计占的光学无序，这是发现减少与相关的Eg的增加。
2016-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Elementary specific spin and orbital moments of ultrathin CoFeB amorphous films on GaAs(100)
在GaAs（100）衬底上制备了CoFeB纳米非晶薄膜，并对其进行了X射线磁圆二色性（XMCD）和透射电子显微镜（TEM）研究。我们发现，在非晶态薄膜中，Co和Fe的轨道磁矩与自旋磁矩的比值比块状晶态Co和Fe的提高了300%以上，具体地说，一个很大的轨道矩为0.56*10^-6 B的自旋磁矩，同时Co原子的自旋磁矩与体相hcp Co的自旋磁矩相当。在GaAs（100）衬底上的CoFeB薄膜中所观察到的UMA与CoFeB中Co原子的自旋轨道耦合增强有关。本工作提供了GaAs（100）衬底上CoFeB非晶薄膜中UMA与基元比自旋和比轨道矩相关的实验证据，这对自旋电子学的应用具有重要意义。
2016-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Thermomechanical properties of amorphous metallic tungsten-oxygen and tungsten-oxide coatings
在这项工作中，我们研究的形态，成分和机械性能的金属非晶钨氧和非晶钨氧化物薄膜的脉冲激光沉积沉积之间的相关性。这种相关性的布里渊光谱和衬底曲率的方法相结合的使用进行了研究。膜的刚度强烈地受氧含量和质量密度两者的影响。弹性模量随质量密度的减小和氧钨比的增大而减小。对应于金属膜和氧化物膜之间的过渡，检测到一个平台区域。压缩残余应力，适度的刚度和高的局部延展性的特点紧凑的非晶氧化钨薄膜使他们有希望的应用涉及热或机械负荷。热膨胀系数相当高（即8.9 $\cdot$ 10 $^{-6}$ K $^{-1}$），与膜的非晶结构和化学计量严格相关。在热处理下，它们显示出相当低的弛豫温度（即450 K）。从670 K开始，它们结晶成WO $_3$的$γ$单斜相，导致材料刚度增加约70%。
2019-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Nanomechanical morphology of amorphous, transition, and crystalline domains in phase change memory thin films
在寻找可以与传统随机存取存储器相媲美的相变材料（PCM）时，需要对非晶到结晶相变的完全理解。对于众所周知的Ge2Sb2Te5（GST）和GeTe（GT）硫族化合物，显示成核和生长主导的结晶动力学，分别，这项工作探讨了纳米力学形态的非晶和结晶相在50 nm薄膜。使这些PCM试样经受跨越结晶温度的横向热梯度允许进行详细的形态学调查。表面和深度相关的分析所得到的非晶，过渡和结晶区域实现浅角横截面，独特的实施与光束出口Ar离子抛光。为了解决不同的阶段，超声波力显微镜（UFM）与同步地形实施揭示了14%的自由膜表面和20%的横截面表面的非晶相和结晶相之间的相对刚度对比。成核被观察到优先发生在PCM基板和自由膜界面的GST和GT，而精细的亚表面结构被发现是溅射方向依赖。以这种方式结合表面和横截面纳米力学映射允许具有纳米级横向和深度分辨率的微观结构和缺陷的3D分析，适用于广泛的材料表征研究，其中需要检测弹性模量或刚度的细微变化。
2014-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Transversal growth microstructures of quasicrystalline Ti-Zr-Ni films
采用Nd：YAG激光器脉冲激光沉积技术在玻璃基片上制备了数百纳米厚的Ti-Zr-Ni准晶薄膜。研究了沉积温度Ts对薄膜结构、形貌和微观结构的影响。通过X射线衍射和透射电子显微镜技术对形貌和显微结构特征进行了评价。发现低沉积温度产生具有嵌入在非晶基质中的纳米尺寸的晶粒的膜。晶粒呈现准晶态有序。较高的沉积温度导致膜的结构沿生长方向不均匀。与衬底接触的层是非常薄的非晶层。膜的主要部分由结晶柱组成。该列已经从纳米结晶层生长，其中微晶的尺寸随着厚度的增加而增加。
2020-10-23 cond-mat.mtrl-sci
A molecular dynamics study of surface-directed spinodal decomposition on a chemically patterned amorphous substrate
本研究通过分子动力学方法探讨了在化学图案化无定形基底上表面导向分相分解的图案选择机制，揭示了注册现象的动态标度行为及相分离过程的过渡特性。
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Raman studies on nanocomposite silicon carbonitride thin film deposited by RF magnetron sputtering at different substrate temperatures
Raman光谱研究表明，随着衬底温度从室温升高到500 ℃，纳米SiCN薄膜的ID/IG比值和拉曼峰位移发生了明显的变化，主要由sp2石墨相向sp3碳相转变。该过程导致C3 N4和Si 3 N4微晶在无定形基质中的生长，这导致通过纳米压痕获得的硬度和模量的增加。然而，在600 ℃的更高温度下，再次观察到膜中sp2 C浓度的增加，并且由于石墨碳相的生长增加，H和E值显示出降低。整个过程反映在一个改进的四阶段拉曼光谱Ferrari Robertson模型中。
2016-11-17 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
Ion beam induced enhanced diffusion from gold thin films in silicon
研究了在Si（111）上沉积的不同厚度（2.0、5.3、10.9和27.5 nm）的Au薄膜中金原子向硅衬底中的增强扩散，然后用1.5 MeV的Au ~（2+）以6.3 × 10^12 ions cm ~（-2）s ~（-1）的通量和高达1 × 10^15 ions cm ~（-2）的注量辐照。高分辨率透射电子显微镜测量显示，在大于等于1x 1014离子cm-2的注量下，上述系统存在金硅化物形成。对于2.0、5.3、10.9和27.5 nm厚的薄膜，在1 × 10^14离子cm-2的注量下，金原子扩散的最大深度分别为60、95、160和13 nm。有趣的是，在27.5 nm厚的膜的情况下，在1 × 1015离子cm-2的较高注量下，来自膜的金原子在衬底中传输到265 nm的最大深度。发现衬底硅在上述注量值下是非晶的，其中发生了异常大的质量输运。增强的扩散已被解释的离子束诱导的基础上，通量依赖于衬底的非晶性质，和瞬态束诱导的温度效应。这项工作证实了没有限制的影响，所产生的空间限制的结构和存在的热和化学反应，在离子辐照。
2008-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Capacitor Type Thin-Film Heat Flow Switching Device
我们开发了一种电容型热流开关器件，其中电极的电子热导率通过由所施加的偏置电压改变的载流子浓度来主动控制。该器件由非晶p型Si-Ge-Au合金层、作为介质层的非晶SiO $_2$和n型Si衬底组成。这两种非晶材料的特征在于非常低的晶格热导率，小于1 Wm-1 K-1。利用分子束沉积技术在Si衬底上表面形成的100 nm厚的SiO $_2$层上沉积40 nm厚的Si-Ge-Au非晶层。偏压依赖的热导率和热流密度的制造设备进行了评估，在室温下通过时域热反射法。因此，我们观察到热导率增加了55%。
2021-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrashort Pulse Laser Annealing of Amorphous Atomic Layer Deposited MoS$_2$ Films
本文提出利用超短脉冲激光退火实现低温原子层沉积的非晶MoS$_2$薄膜结晶化，详细分析了加工参数对薄膜形貌的影响，展示了激光退火诱导的自组织图案转变，并对比了不同退火方式的效果。
2023-05-18 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Determination of fracture toughness of thin-film amorphous silicon using spiral crack structures
我们用液相聚硅烷沉积法在玻璃衬底上制备了非晶硅薄膜。拉曼散射提供了证据，在硅中的残余拉伸应力，这是定量评估。在氢氟酸处理下，这种应力导致硅中的螺旋裂纹。我们解释了裂纹形成的过程，并研究这一现象的分析和数值，后者与有限元法（FEM）。根据Griffith准则，有限元法给出了螺旋裂纹的几何修正系数。这使得首次可以确定非晶硅的断裂韧性，与晶体硅相比，其断裂韧性大大增强。
2019-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Characterization of low-loss hydrogenated amorphous silicon films for superconducting resonators
在毫米-亚毫米天文学中使用的超导谐振器将大大受益于具有小介电损耗的淀积介质。我们使用等离子体增强化学气相沉积法在100°C、250°C和350°C的衬底温度下沉积氢化非晶硅薄膜。所测得的空穴体积分数、氢含量、微观结构参数和键角无序度与衬底温度呈负相关。在120 mK和4-7 GHz下，对于$10^5$光子的谐振器能量，所有三种膜都具有低于$10^{-5}$的损耗角正切。这使得这些薄膜有望用于微波动力学电感探测器和片上毫米-亚毫米滤波器。
2020-12-14 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
