Network of vertically c-oriented prism shaped InN nanowalls grown on c-GaN/sapphire template by chemical vapor deposition technique
使用CVD技术在c-GaN/蓝宝石模板上生长垂直c取向的棱柱形InN球的网络，其中纯铟和氨用作金属和氮前体。对这些样品的生长、结构和电子性质的系统研究表明，岛沿[11-20]和[0001]方向的优先生长导致形成这样的网络结构，其中垂直[0001]取向的锥形壁沿三个[11-20]方向之一横向对齐。这些壁的倾斜面被识别为纤锌矿InN的r-平面[（1-102）-平面]。观察到这些样品的吸收起始高于InN的带隙，表明该材料中的高背景载流子浓度。通过XPS对价带边缘的研究表明，在壁的r面侧刻面下方形成了正耗尽区。这是在观察c-平面InN外延层，其中电子积累，经常报告的顶面以下的对比。
2017-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Oxidation-assisted graphene heteroepitaxy on copper foil
我们提出了一种创新的，易于实现的方法来合成大面积的电子晶体石墨烯片的铜箔上的化学气相沉积。该方法双重利用了气相中存在的残余氧。首先，通过轻微氧化铜表面，我们诱导晶界钉扎在铜，因此，冻结的热再结晶过程。随后铜在氢气下的还原突然解锁延迟的重构，有利于厘米尺寸的铜（111）晶粒通过异常晶粒生长机制的生长。其次，铜表面的氧化也大大降低了石墨烯的成核密度。该氧化/还原顺序导致与铜（111）外延配准的对齐的毫米尺寸的单层石墨烯域的合成。所生长的石墨烯薄片被证明是单晶的和高质量的。
2016-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Elimination of basal-plane stacking faults in semipolar/nonpolar GaN and light emitting diodes heteroepitaxially grown on sapphire substrates
高质量的半极性和非极性GAN在实现高性能GaN基光电子器件中是至关重要的，然而，实现无基底平面堆垛层错（BSF）的大面积晶片一直是非常具有挑战性的。在这项工作中，我们报告了一种方法来制备大面积，无堆叠故障（SF-自由）半极性GAN（4英寸）蓝宝石衬底。BSF形成的根本原因是在半极性和非极性异质外延期间出现N极性（000-1）面。利用动力学Wulff图的概念，我们成功地抑制了GAN（000-1）面的出现，从而消除了（000-1）基面上产生的层错。通过透射电子显微镜、阴极发光和低温光致发光表征证实了这一结果。此外，具有良好特性的InGaN发光二极管已经在蓝宝石衬底上的无SF半极性（20-21）GAN上制备。我们的工作开辟了一个新的见解异质外延生长的非极性/半极性GAN，并提供了一种方法，生产无SF-free的非极性/半极性GAN材料在大面积的晶圆，这将创造新的机会，在GAN光电和微电子研究。
2018-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals heteroepitaxy of air stable quasi-free standing silicene layers on CVD epitaxial graphene/6H-SiC
石墨烯由具有原子级平坦的无悬挂键表面的惰性热稳定材料组成，本质上是用于二维材料如硅烯的范德华异质外延的理想模板层。然而，取决于合成方法和生长参数，石墨烯（Gr）衬底可以在单个样品上表现出各种表面结构、厚度、缺陷和台阶高度。这些结构显著地影响外延层的生长模式，例如将逐层生长转变为缺陷辅助成核促进的Volmer-Weber生长。本文采用原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）、X射线光电子能谱学（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱（Raman）研究了在6 H-SiC（0001）衬底上化学气相沉积外延Gr（1 ML Gr/1 ML Gr缓冲层）上硅的生长。它示出，全尺寸几乎无缺陷的1 ML Gr与单一表面结构和分子束外延（MBE）沉积硅的超清洁条件的完美控制代表确保外延石墨烯上的扩展硅烯片的生长的关键先决条件。
2022-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Pulsed-mode metalorganic vapor-phase epitaxy of GaN on graphene-coated c-sapphire for freestanding GaN thin films
本文提出在石墨烯涂覆的c面蓝宝石上采用脉冲模式金属有机气相外延生长高质量GaN薄膜，并通过机械剥离制备自支撑GaN，用于可转移LED器件。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spot Profile Analysis Low Energy Electron Diffraction of Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition Grown Epitaxial Few-Layer Graphene on Sapphire
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Faculty of Engineering, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学工程学院）；Department of Chemistry and Waterloo Institute for Nanotechnology（化学系与滑铁卢纳米技术研究所）；Center for Nanointegration (CENIDE)（纳米集成中心）
研究利用高分辨率斑点轮廓分析低能电子衍射，确定等离子体增强化学气相沉积在蓝宝石上生长的少层石墨烯平均晶粒尺寸，生长后退火可增大晶粒尺寸，该方法能量化绝缘衬底上石墨烯结构相干性。
2026-07-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Comparison of GaN nanowires grown on c-, r- and m-plane sapphire substrates
在喷淋头金属有机化学气相沉积系统中，使用镍催化剂和三甲基镓和氨作为前体，在c面、r面和m面蓝宝石衬底上生长氮化镓纳米线。我们研究了载气，生长温度，反应器压力，反应物流速和衬底取向的影响，以获得薄的纳米线。纳米线的生长方向取决于衬底的取向。<10-11><10-10>这些纳米线的进一步特征在于使用X射线衍射，电子显微镜，光致发光和拉曼光谱。
2016-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Effects of sapphire nitridation and growth temperature on the epitaxial growth of hexagonal boron nitride on sapphire
本文报道了在冷壁化学气相沉积（CVD）系统中在蓝宝石衬底上外延生长六方氮化硼（hBN）薄膜的研究。在低温（850 ℃）下形成薄的非晶氮化层，这使得随后在1350 ℃下外延生长hBN成为可能。通过X射线衍射（XRD）分析了蓝宝石氮化温度和生长温度对薄膜质量的影响。高于最佳氮化和生长温度改善氮化层的结晶质量，但不利于hBN的外延生长。XRD θ-2θ扫描结果表明，在最佳条件下生长的hBN薄膜的c晶格常数为6.66 nm，Raman光谱表明，hBN薄膜具有1370.5/cm的面内伸缩振动特性。X射线光电子能谱学分析证实了具有优异均匀性的化学计量hBN膜的形成。
2016-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Compared growth mechanisms of Zn-polar ZnO nanowires on O-polar ZnO and on sapphire
控制氧化锌纳米线的生长对于优化基于纳米线的器件如光伏太阳能电池、纳米发电机或发光二极管的性能是必要的。在这方面，我们研究的成核和生长机制的ZnO纳米线生长的金属有机物气相外延O-极性ZnO或蓝宝石衬底上。无论衬底，氧化锌纳米线是锌极性，所示的会聚束电子衍射。对于O-极性ZnO衬底上的生长，纳米线被发现坐在O-极性金字塔。随着生长的进行，反转域边界向上移动，以保持在O极金字塔的顶部。对于蓝宝石衬底上的生长，纳米线也可以源自蓝宝石/ ZnO界面。原子台阶的存在和蓝宝石的非极性特性可能是蓝宝石上Zn极性晶体成核的原因，而铝杂质的偏析可能是O极性ZnO上生长的反畴成核的原因。
2013-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Multilayer epitaxial graphene formed by pyrolysis of polycrystalline silicon-carbide grown on c-plane sapphire substrates
我们使用超高真空化学气相沉积在c平面蓝宝石晶片上生长多晶碳化硅（SiC），然后在真空中在1250和1450°C之间退火以产生外延多层石墨烯（MLG）。尽管多晶SiC的表面粗糙度和小的畴尺寸，但形成了共形MLG膜。通过平面化的SiC之前，石墨烯的生长，拉曼缺陷带的减少被观察到在最终的MLG.The石墨烯上形成的抛光SiC薄膜也表现出显着更有序的逐层生长和增加的载流子迁移率相同的载流子密度作为非抛光样品。
2011-03-31 cond-mat.mtrl-sci
structural and optical properties of InxGa1-xN/GaN epilayers grown on a miscut sapphire substrate
本文报道了用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法在0.34 °斜切蓝宝石衬底上生长的InGaN/GAN薄膜的结构和光学性质。采用X射线衍射和X射线反射率法精确测量了切错程度。利用倒易空间映射方法确定了InGaN层的晶格参数和应变状态。采用卢瑟福沟道背散射光谱法，以深度分辨率测量了它们的组成和结晶质量。没有观察到应变各向异性。偏振相关的光致发光光谱进行了检查上的外延层的带边发射的斜切的效果。
2019-02-18 cond-mat.mtrl-sci
MOCVD growth of N-polar GaN on on-axis sapphire substrate: impact of AlN nucleation layer on GaN surface hillock density
本文报道了用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）法在名义上同轴（0001）蓝宝石衬底上生长N极性GAN时，生长条件对表面小丘密度的影响。通过优化的高温AlN成核层和在GAN过生长中使用铟表面活性剂，实现了小丘密度的大幅度降低。结果，小丘密度从1000个小丘/cm $^{-2}$减少到170个小丘/cm，减少了五分之一以上。所得GAN薄膜的晶体质量和表面形貌的特征在于高分辨率X射线衍射和原子力显微镜，并发现是相对不受缓冲条件。它还表明，较小的表面特征的密度是不受AlN缓冲条件。
2017-05-11 cond-mat.mtrl-sci
High-Mobility Ge-Doped $β$-Ga$_2$O$_3$ Growth on Sapphire by Low-Pressure Chemical Vapor Deposition
研究通过低压化学气相沉积在不同切角蓝宝石衬底上生长锗掺杂β-Ga₂O₃薄膜，发现增加切角可提升薄膜质量和迁移率，6°切角样品室温迁移率达117 cm²/V s，通过多种模型分析了载流子浓度等数据。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Synthesis and guided assembly of niobium trisulfide nanowires and nanowire chains by chemical vapor deposition
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究通过化学气相沉积法合成并引导组装铌三硫化物纳米线和链，展示了多种生长模式和结构调控方法。
2026-02-03 cond-mat.mtrl-sci
"WM"-Shaped Growth of GaN on Patterned Sapphire Substrates
在GAN的金属有机物气相外延中，生长模式对反应器温度敏感。在本研究中，通过将高温GAN的生长温度降低到950 oC左右，在普通c面锥形蓝宝石衬底上生长出了V型凹坑GAN，从而实现了GAN的三维生长。所谓的“WM”很好地描述了GAN V形坑的底部正好在蓝宝石圆锥顶部的形状，并且V形坑的规则排列严格遵循蓝宝石衬底的图案。两种类型的半极性刻面（1101）和（1122）暴露在V型凹坑的侧壁上。此外，通过将生长温度提高到1000 ° C，可以将GAN的生长模式转变为二维生长。因此，V型坑的尺寸变得更小，c面GAN的面积变得更大，而GAN的总厚度在此过程中几乎保持不变。只要二维生长持续，V型坑将消失，仅保留平坦的c面GAN。这意味着可以通过二维生长的持续时间来控制c面和半极性面GAN的面积比。
2016-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Giant Secondary Grain Growth in Cu Films on Sapphire
在绝缘衬底上的单晶金属膜对于微电子和其他应用是有吸引力的，但是它们难以在宏观长度尺度上实现。获得这种膜的常规方法是在高温下使用在高真空条件下的缓慢沉积进行外延生长。在这里，我们描述了一种不同的方法：溅射沉积在适当的温度下，然后退火，以诱导二次晶粒生长。结果表明，在α-Al_2 O_3（0001）上沉积的多晶Cu可以转变为具有厘米级晶粒的Cu（111）。采用光学显微镜，X射线衍射，和电子背散射衍射表征退火前后的薄膜，我们发现一个特定的沉积晶粒结构，促进退火后的巨晶粒的生长。为了证明这种薄膜的一个潜在的应用，我们生长石墨烯退火铜晶片上的化学气相沉积，并获得外延石墨烯晶粒直径为0.2毫米。
2013-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Layer-by-layer epitaxial growth of scalable WSe2 on sapphire by molecular-beam epitaxy
分子束外延（MBE）提供了一种简单但有效的方法来合成大面积高质量的薄膜和各种材料的异质结构，包括已完成的III-V族和II-VI族半导体以及新开发的氧化物和硫属化物，导致凝聚态物理的重大发现。然而，对于二维（2D）材料，主要的制造路线一直是机械剥离和化学气相沉积，通过充分利用相邻层之间的弱范德华键合性质，和MBE生长的2D材料，特别是在绝缘基板上的传输测量，已受到限制，尽管其对未来的先进研究的根本重要性。在这里，我们报告了通过MBE在绝缘衬底上逐层外延生长可扩展的过渡金属二氯属化物（TMDC）薄膜，并演示了双极晶体管的操作。所提出的生长方案广泛适用于其他TMDC，为制造具有各种2D材料的范德华异质结构提供了一个关键的里程碑，以获得新的性能和功能。
2017-09-09 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
Metal-organic chemical vapor deposition of MgSiN$_{2}$ thin films
本研究采用MOCVD技术在不同衬底上生长MgSiN₂薄膜，系统探究生长条件对薄膜的影响，成功制备出高质量单晶、带隙达6.13-6.27eV的超宽禁带II-IV族氮化物材料，为拓展III族氮化物兼容的材料平台提供了新方案。
2025-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-quality, large-grain MoS2 films grown on 100 mm sapphire substrates using a novel molybdenum precursor
二维MoS 2是一种晶体半导体，具有许多技术的高潜力。近年来的研究试图利用单层MoS 2的直接带隙和高载流子迁移率特性用于功能应用。迄今为止，二硫化钼的生产仍停留在研究水平，通常使用低产量、昂贵的技术少量合成样品。为了实现可扩展的基于MoS 2的技术，必须提供大面积、高质量和可负担得起的MoS 2晶片。在这里，我们报告的二硫化钼薄膜生长在100毫米的蓝宝石晶片上的化学气相沉积工艺，利用硫化氢和钼前体混合物组成的Na 2 MoO 4和NaCl。这些膜的颗粒是刻面的、大面积的，边缘长度为1-75微米。生长条件确定，产生单层二硫化钼膜。拉曼光谱显示E2 g和A1 g峰分离为17.9-19.1 cm-1。光致发光光谱表明，退火后的薄膜生长抑制trion发射。X射线光电子能谱学的退火膜显示在增加的S：Mo浓度比从1.90：1.00到2.09：1.00。
2018-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the growth mode diagram of GaSe on sapphire
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普大学）
本研究通过RHEED技术揭示了在刚玉基底上GaSe的生长模式图，展示了其相变与生长条件的关系，为III-VI化合物的合成提供了新路径。
2025-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Growth and Characterization of Bulk Aluminum Nitride by Physical Vapor Transport
氮化物基材料技术发展中的一个主要问题是衬底的选择。这些层的结构和光学性质与外延生长中使用的衬底材料密切相关。关键问题包括衬底和外延层的晶格匹配以及衬底和外延层之间的热膨胀差异。由于氮在氮化镓（GAN）上具有极高的蒸气压，因此很难生产纯GAN衬底，目前几乎所有的氮化物基器件都是通过在蓝宝石或碳化硅（SiC）上异质外延来制造的。或者，AlN具有显著较低的氮蒸气压，并且可以以块体形式生长。在本文中，我们报告了我们的结果，在AlN的生长的物理气相传输。建立了一个理论模型来研究生长过程，以确定最佳的生长参数。研究了几种不同的晶种，奇异的6 H-SiC、3.50离轴6 H-SiC和80离轴4 H-SiC，以及通过氢化物气相沉积在硅衬底上生长的AlN（随后通过蚀刻去除硅衬底）。俄歇电子显微镜，透射电子显微镜，和各种X射线衍射技术被用来研究生长的样品。
2002-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale epitaxial growth of single orientation WS2 monolayers on sapphire
过渡金属二硫属化物（TMD）如硫化钨的晶片级单晶膜的实现需要取向畴的外延生长和聚结以形成连续单层。畴必须在衬底上以相同的晶体学方向取向，以避免形成金属反型畴边界（IDB），这是层状硫属化物的共同特征。在这里，我们展示了完全合并的单一取向硫化钨单层2英寸直径的c-平面蓝宝石金属有机化学气相沉积使用多步生长过程。需要高生长温度和硫/金属比，以减少域的取向差，并实现低面内旋转扭曲（0.09度）的外延硫化钨单层。透射电子显微镜分析表明，硫化钨单层缺乏IDBs，而是有平移边界时产生的硫化钨域与轻微偏移晶格合并在一起。通过调节单层生长速率，平移边界的密度和双层覆盖率显着降低。畴的择优取向归因于蓝宝石表面上台阶的存在，再加上生长条件促进表面扩散和定向附着。转移的硫化钨单层显示中性和带电激子发射在80 K与可忽略不计的缺陷相关的发光。背栅钨硫化物场效应晶体管表现出的迁移率为16平方厘米/Vs。结果表明，实现晶圆级TMD单层无反转域的性能接近剥离的薄片的潜力。
2020-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Grain Coalescence on Dislocation and Stress Evolution of GaN Films Grown on Nanoscale Patterned Sapphire Substrates
本研究对比了LT-GaN与PVD-AlN两种成核层对纳米图形化蓝宝石衬底上GaN薄膜的影响，发现PVD-AlN能抑制奥斯特瓦尔德熟化，使位错密度降低超50%，但残余压应力增加约0.5 GPa。
2023-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Growth of GeO2 on R-plane and C-plane Sapphires by MOCVD
本研究针对金红石型GeO2这一超宽禁带半导体外延生长尚不成熟的问题，采用MOCVD在C面和R面蓝宝石上生长GeO2，探究了多类生长参数的影响，明确了生长窗口，为其MOCVD生长提供了开创性指导。
2024-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Direct evidence of enhanced Ga interdiffusion in InAs vertically aligned free-standing nanowires
我们提出了直接的证据，增强Ga相互扩散的InAs独立的纳米线生长在中等温度下的分子束外延GaAs（111）B。扫描电子显微镜以及共面和掠入射几何形状的X射线衍射测量表明，名义上生长的InAs纳米线实际上是由In $_{0.86}$ Ga $_{0.14}$ As制成的。与典型的气-液-固生长不同，这些纳米线是通过扩散诱导生长结合来自衬底材料的强相互扩散形成的。基于实验结果，一个简单的纳米线生长模型占镓互扩散。该生长模型可普遍应用于III-V族纳米线的分子束异质外延。
2008-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Optimizing Metal-Organic Chemical Vapor Deposition for Ultrawide Band-Gap MgSiN2 Thin Films
本研究通过探索更高生长温度窗口优化 MgSiN2 薄膜的 MOCVD 生长工艺，在 GaN 衬底上成功实现高质量正交单晶外延，测得其超宽带隙，证实其与现有 III 族氮化物器件平台兼容。
2025-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Designing low-cost TaC virtual substrates for $Al_xGa_{1-x}N$ epitaxy
$Al_xGa_{1-x}N$是一种重要的超宽带隙光电子材料，但由于缺乏晶格匹配的衬底，厚、高质量外延层的沉积受到阻碍。在这里，我们确定的（111）面的过渡金属碳化物作为一个合适的类材料的衬底晶格匹配（0001）$Al_xGa_{1-x}N$和证明薄膜TaC的生长，它具有一个有效的六方晶格常数匹配$Al_{0.45}Ga_{0.55}N$。我们探索的溅射TaC蓝宝石衬底上的生长条件，并研究溅射功率，层厚度和入射等离子体角度对膜结构和面内和面外应变的影响。然后，我们显示出关键的改善薄膜质量退火膜在一个面对面的配置在1600 $^\circ$ C，这显着降低了半峰全宽（FWHM）的面内和面外衍射峰，并导致在一个步骤和平台的表面形态。这项工作提出了一个路径导电，晶格匹配，热兼容基板的$Al_xGa_{1-x}N$异质外延，垂直器件和其他电力电子应用的关键步骤。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Wafer-Scale and Deterministic Patterned Growth of Monolayer MoS2 via Vapor-Liquid-Solid Method
气相输运是化学气相沉积（CVD）生长过渡金属二硫属化合物（TMDC）的核心过程。一个不可避免的问题是蒸汽的空间不均匀性。过渡金属前体和硫族元素的非化学计量供应导致对产品的位置、形态、结晶度、均匀性和批次间再现性的控制不良。而气-液-固（VLS）生长涉及在高于其熔点的生长温度下的熔融前体。当用硫蒸气饱和时，液体Na 2SO 4可以沉淀固体MoS 2单分子膜。利用VLS生长技术，我们取得了三项重要成果：（a）在SiO2/Si衬底上实现了4英寸圆片级均匀生长MoS 2薄片;（b）在蓝宝石衬底上实现了2英寸圆片级晶粒尺寸超过100 μ m的连续MoS 2薄膜生长;（c）实现了MoS 2薄片和薄膜的图案化（位置控制）生长。我们阐明了VLS生长从而为高效、可扩展的二维TMDC单层合成铺平了新的道路。
2019-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale structural and electrical properties of graphene grown on AlGaN by catalyst-free chemical vapor deposition
石墨烯（Gr）与氮化物半导体的集成对于高功率/高频电子学和光电子学中的应用是非常有趣的。在这项工作中，我们证明了在1350°C的温度下通过丙烷（C3 H8）化学气相沉积（CVD）在Al0.5Ga0.5N/蓝宝石模板上直接生长Gr。在优化C3 H8流速后，实现了均匀且保形的Gr覆盖，这被证明有利于防止AlGaN形貌的退化。X射线光电子能谱（XPS）显示Ga的损失和部分氧化的Al在近表面的AlGaN区域。这种化学改性的2 nm厚的AlGaN表面区域被证实通过截面扫描透射电子显微镜（STEM）结合电子能量损失谱（EELS），这也表明存在的Gr与部分sp2/sp3杂化的双层。拉曼光谱表明，沉积的Gr是纳米晶（与域大小为7 nm）和压缩应变。通过四点探针测量评价了15.8kOhm/sq的Gr薄层电阻，这与这些膜的纳米晶性质一致。此外，纳米级分辨率的电流映射由导电原子力显微镜（C-AFM）表示Gr载流子密度在介观尺度的局部变化，这可以归因于电荷从衬底转移的变化，由于AlGaN的局部氧化或Gr皱纹的存在。
2020-09-18 cond-mat.mtrl-sci
MOCVD growth and band offsets of \k{appa}-phase Ga2O3 on sapphire, GaN, AlN and YSZ substrates
本文利用MOCVD在多种衬底上制备κ-Ga2O3薄膜，结合HR-STEM与XPS揭示其相纯度、界面结构及不同类型能带排列。
2025-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
ZnO nanowires grown on Al2O3-ZnAl2O4 nanostructure using solid-vapor mechanism
提出固-气生长机制制备Al2O3-ZnAl2O4-ZnO纳米结构，通过加热粉末生长ZnO纳米线，并利用SEM和TEM技术证实了其高晶体质量及外延关系。
2023-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Strain-stress study of AlxGa1-xN/AlN heterostructures on c-plane sapphire and related optical properties
本文采用同步辐射高分辨X射线衍射和倒易空间映射技术，系统地研究了在c面蓝宝石衬底上用金属有机物化学气相沉积法生长的AlxGa 1-xN/AlN薄膜的应力和应变。AlxGa 1-xN外延层的c面表现出压缩应变，而a面表现出拉伸应变。双轴应力和应变被发现增加与Al成分，虽然晶格失配之间的AlxGa 1-xN和缓冲层AlN变小。的横向相干长度的减少和增加的边缘和螺旋位错被视为AlxGa 1-xN的组合物是从GAN到AlN的变化，表现出明确的依赖性的AlxGa 1-xN的Al含量上的晶体性质。外延层的带隙略低于预测值，这是由于a轴上的拉伸应变效应大于c轴上的压缩应变。的AlxGa 1-xN样品的拉曼特性表现出的声子峰与Al组合物的移位。还讨论了应变对外延层光学声子能量的影响。这里讨论的技术可以用于研究其他类似的材料。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Chemical-etch-assisted growth of epitaxial zinc oxide
我们使用实时光谱偏振观测的生长和由此衍生的化学模型，开发一种方法，生长致密，二维氧化锌外延蓝宝石上的金属有机化学气相沉积。在气相中形成的颗粒状氧化锌有利地用作沉积源。我们的实时数据提供了明确的证据表明：需要种子层;沉积不需要的ZnO部分;但这些部分可以通过在短时间内的净沉积和蚀刻之间循环来去除。沉积和蚀刻之间的过渡发生在锌前体浓度仅相差13%的情况下。通过考虑所涉及的化学过程来理解这些过程。
2009-10-12 cond-mat.mtrl-sci
In situ epitaxial MgB2 thin films for superconducting electronics
与多层器件制造兼容的薄膜技术对于探索39-K超导体二硼化镁的超导电子学潜力至关重要。使用混合物理化学气相沉积（HPCVD）工艺，它表明，保持MgBPDMATHABMM相结晶稳定所需的高Mg蒸气压可以实现MgBPDMATHABMM薄膜的{ \it in situ}生长。薄膜在（0001）蓝宝石和（0001）4 H-SiC衬底上外延生长，$T_c$为39 K，$J_c$（4.2 K）为$1.2 \times 10^7$ A/cm $^2$，平行磁场下的$H_{c2}(0)$为29.2 T。SiC上MgB $_2$薄膜的表面光滑，均方根粗糙度为2.5 nm。这种沉积方法为使用MgB $_2$的超导电子器件提供了巨大的机会。
2002-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Free-standing 2-inch bulk GaN crystal fabrication by HVPE using a carbon buffer layer
通过氢化物气相外延在具有碳缓冲层的蓝宝石衬底上获得厚度为365 $μ$ m且直径为50 mm的独立块状氮化镓层。碳缓冲层通过甲烷$\textit{in situ}$的热分解在与体GAN层的生长相同的工艺中沉积。生长在碳缓冲层上的体GAN层在生长之后的冷却期间从蓝宝石衬底自分离。位错密度为$8\cdot10^{6}$ cm $^{-2}$。（0002）X射线摇摆曲线半峰全宽为164弧秒。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Vapor-Solid Growth of High Optical Quality MoS2 Monolayers With Near-Unity Valley Polarization
过渡金属二硫属化合物（TMDC）单层是原子级薄的直接带隙半导体，在纳米电子学、光电子学和电化学传感领域具有潜在的应用。最近的理论和实验工作表明，它们是利用布洛赫电子谷自由度的理想系统。例如，狄拉克谷极化已被证明在机械剥离的单层二硫化钼样品的偏振分辨光致发光，虽然在室温下很少看到极化。在这里，我们报告了一种新的方法，用于合成高光学质量的单层二硫化钼单晶的大小高达25微米的各种标准绝缘基板（二氧化硅，蓝宝石和玻璃）使用无催化剂的气-固生长机制。该技术简单可靠，晶体的光学质量极高，如谷偏振在30 K下接近1并且即使在室温下也保持在35%的事实所证明的，这表明实际上没有缺陷。这将允许大大改善的光电子TMDC单层器件的制造和常规研究。
2013-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
NaCl-Assisted Substrate Dependent 2D Planar Nucleated Growth of MoS2
在不同基底上合成大规模、均匀、易于转移和高度结晶的单层（1 L）二硫化钼（MoS 2）是一项挑战，可能决定其是否适用于光电器件应用。在此，我们报告了一个简易的NaCl辅助化学气相沉积（CVD）合成高品质的二硫化钼在非晶，晶体和层状基板。光学显微镜和拉曼光谱表明，蓝宝石和SiO2/Si是合适的衬底大1 L-MoS 2薄片生长，而云母是优秀的大面积连续薄膜。蓝宝石上的1 L-MoS 2的光致发光光谱中的主要A激子峰（其与K点处的直接带隙相关联）的相对较小的半峰全宽（FWHM）表明其高结晶质量。然而，在其他衬底上，特别是在石英和裸Si上的1 L-MoS 2显示出差的结晶质量。该研究描绘了NaCl有助于在衬底上形成晶种促进剂，例如Na 2S和/或Na 2SO 4的水溶性层，其有助于MoS 2的2D平面成核。这种中间晶种层的形成也有助于层转移，这是由于其容易的水溶性。该研究可用于在不同衬底上大规模合成1 L-MoS 2，用于高性能光电子器件。
2020-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of Si-doped Al-rich thin regrown Al(Ga)N films on AlN on sapphire templates with $\gt10^{15}/cm^3$ free carrier concentration using close-coupled showerhead MOCVD reactor
该研究通过优化紧耦合喷淋头MOCVD与脉冲沉积条件，在蓝宝石上AlN模板制备薄型Si掺杂富Al Al(Ga)N，实现高可控Al组分和高自由载流子浓度。
2024-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High Throughput Characterization of Epitaxially Grown Single-Layer MoS2
用化学气相沉积法生长单层MoS2是一种成熟的方法，可以制备大面积和高质量的样品。在这篇文章中，我们调查的几何和光学特性的数百个单独的单层二硫化钼微晶高度抛光蓝宝石衬底上生长。大多数微晶沿着蓝宝石衬底的台阶取向，并且具有包括在10 μm2和60 μm2之间的面积。对这些微晶进行的差分反射率测量表明，二硫化钼微晶的面积对B激子的位置和加宽有影响，而取向不影响二硫化钼的A和B激子。这些测量结果表明，差分反射率测量有可能被用来表征大面积CVD生长样品的均匀性。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemically Tailored Growth of 2D Semiconductors via Hybrid Metal-Organic Chemical Vapor Deposition
本研究提出结合液相金属前驱体沉积与气相有机硫族元素输运的混合MOCVD方法，实现了形貌、掺杂及结构可调的高结晶度二维TMDCs生长，可满足实验室规模的多种合成需求。
2024-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controllable Growth and Characterization of α- and β-phase MnSe by Chemical Vapor Deposition
Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；Institute for Research and Applied Physics, University of Maryland（马里兰大学应用物理研究所）
通过三区化学气相沉积法可控生长α相和β相MnSe，系统研究生长参数对形貌和磁性的影响，揭示β相多层膜的反铁磁行为。
2026-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polarity Effect on the Heteroepitaxial Growth of BxC on 4H-SiC by CVD
本研究探究了衬底极性对4H-SiC上BₓC的CVD生长的影响，发现Si面直接生长仅得多晶膜、C面高C/B比可实现异质外延，预硼化处理可使两种极性衬底均实现异质外延，并提出了相关成核机制。
2024-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of Large Area Single-Crystalline Few-Layer MoS2 with Room Temperature Mobility of 192 cm2V-1s-1
本文报道了在（0001）取向蓝宝石衬底上汽-固生长的具有良好结构和电学性能的单层MoS 2薄膜。高分辨率X射线衍射扫描表明，薄膜具有良好的面外有序性和外延登记。从薄膜中的空间电荷限制传输机制中提取的载流子密度为约2 × 1011 cm-2，室温迁移率为192 cm 2/Vs。发现电子迁移率表现出面内各向异性，比率为~ 1.8。温度依赖的电子迁移率，包括光学声子，声学变形势和远程电离杂质散射的理论估计被发现令人满意地匹配的测量数据。这里报道的合成方法证明了具有优异均匀性和高质量的器件质量少层MoS 2膜的可行性。
2014-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Phenomenological Growth Regimes in Liquid-Precursor CVD of MoS$_2$ on Functional Substrates
Faculty of Physics and CENIDE, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学物理学院与CENIDE）；Université Caen Normandie, CEA, ENSICAEN, CNRS, Normandie Univ, CIMAP UMR6252（卡昂诺曼底大学、CEA、ENSICAEN、CNRS、诺曼底大学、CIMAP UMR6252）
该研究针对二维TMDCs在功能衬底集成受气相生长动力学限制的问题，采用液相前驱体CVD法，结合多种衬底揭示了MoS₂的衬底相关生长模式及结构光学性质调控机制。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of strain and sulfur vacancies on the luminescence and valley polarization properties of CVD grown monolayer MoS$_2$ films
利用变温光致发光（PL）、偏振分辨PL和Raman光谱，研究了原位真空退火和应变弛豫对蓝宝石和SiO $_2$ /Si衬底上大面积严格单层（1 L）-MoS $_2$的发光和谷偏振特性的影响.研究表明，应变以及空气分子在硫空位（$V_S$）位置的物理吸附在控制CVD生长的1 L-MoS $_2$的光学质量中起着关键作用。从$V_S$位点去除空气分子增强了A-激子/trion跃迁的相对强度，与在低温下由这些缺陷产生的宽发光（BL）带相比。还发现，这种去除有助于改善膜的谷偏振特性。通过聚苯乙烯辅助转移工艺将1 L-MoS $_2$膜从蓝宝石转移到SiOPDMATHABMM/Si衬底上，实现了双轴拉伸应变的弛豫，这也有助于恢复谷的高极化特性（$\sim$ 80%）。该研究进一步表明，转移过程不仅有利于从$V_S$位点去除物理吸附的空气分子，而且还在MoS $_2$上放置了一个持久的覆盖层，该覆盖层屏蔽了膜与空气的反应，从而通过抑制BL跃迁来提高A-激子/三电子跃迁的相对产率。因此，这项研究创造了一个机会，使用CVD生长的大面积1 L-MoS $_2$的光电以及valleytronic器件的发展，为未来的实际应用。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Native defect association in beta-Ga2O3 enables room-temperature p-type conductivity
本研究通过MOCVD制备p型β-Ga2O3薄膜，揭示氧-镓本征受主缺陷复合体的作用，并利用Zn掺杂将导电性提升三个数量级，实现稳定的室温空穴导电。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci
N-type doping of LPCVD-grown \b{eta}-Ga2O3 thin films using solid-source germanium
我们报告的锗掺杂\b{eta} 2 O 3薄膜的生长和表征使用固体锗源。使用具有氧气或镓输送管的低压化学气相沉积（LPCVD）反应器生长\b{eta} 2 O 3薄膜。在6 °切边蓝宝石和（010）\b{eta} -Ga 2 O3衬底上生长薄膜，生长速率为0.5 - 22 μm/hr，通过控制锗蒸气压，获得了霍尔载流子浓度在10^17 - 10^19 cm-3之间的宽范围。低温霍尔数据揭示了供体掺入的差异取决于反应器的配置。在低生长速率下，锗占据8 - 10 meV之间的单个施主能级。在更高的生长速率下，锗掺杂主要导致在85 meV下更深的施主能级。这项工作显示了反应器的设计和生长制度上的杂质掺入的动力学的影响。研究\b{eta} -Ga_2 O_3中施主的掺入对大功率电子器件的设计具有重要意义。
2021-03-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Large Area Single Crystal (0001) Oriented MoS2 Thin Films
层状金属二硫属化物材料是一类具有广泛能带隙和性质的半导体材料，具有开拓物理和技术应用新领域的潜力。然而，在大面积上获得高晶体质量的薄膜仍然是一个挑战。在这里，我们表明，化学气相沉积（CVD）可以用来实现大面积的电子级单晶二硫化钼（MoS2）薄膜具有最高的迁移率在CVD生长的薄膜迄今为止。发现生长温度和衬底的选择对薄膜的生长质量有重要影响，并且首次在（0001）取向的蓝宝石上的高温生长产生了高度取向的单晶MoS2薄膜。在最佳条件下生长的薄膜被发现是高结构质量的高分辨率X射线衍射，透射电子显微镜和拉曼测量，接近参考地质二硫化钼的质量。光致发光和电学测量证实了具有低背景载流子浓度和高迁移率的光学活性MoS2的生长。本文报道的用于生长高质量MoS2薄膜的CVD方法为各种层状2D硫族化物半导体及其异质结构的生长铺平了道路。
2013-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Low Temperature MOCVD Synthesis of high-mobility 2D InSe
Department of Physics, Philipps-University Marburg（物理系，菲利普斯大学马尔堡）；Institute of Experimental Physics I and Center for Materials Research, Justus Liebig University Giessen（实验物理研究所I和材料研究中心，吉森尤斯图斯·李比希大学）
本研究通过低温MOCVD在蓝宝石衬底上系统合成二维InSe，建立相图并优化条件，获得高迁移率、强光吸收的外延薄膜，展示了其在未来器件中的应用潜力。
2025-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of two-dimensional tin nanosheets epitaxially grown on graphene
本研究通过分子束外延在石墨烯上生长二维锡纳米片，证实二者存在相互作用，发现其具有类石墨烯紫外强吸收特性，为光吸收、光捕获及传感器应用提供新平台。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heteroepitaxial Thin-Film Growth of a Ternary Nitride Semiconductor CaZn2N2
采用等离子体辅助活性氮自由基源分子束外延（MBE）生长的锌基氮化物CaZn 2N 2薄膜是下一代发光二极管和太阳能电池半导体材料的理想选择。该氮化物化合物以前仅通过在5GPa下的超高压合成以块状形式合成。已经发现三个关键因素能够实现异质外延膜生长：（i）精确调节Ca和Zn的单独通量速率，（ii）在蓝宝石c平面上使用GAN模板层作为衬底，以及（iii）应用具有活性N-自由基源的MBE。由于在物理气相沉积和热退火过程中的其他尝试没有产生任何相的CaZn 2N 2膜，这种射频等离子体辅助MBE技术代表了一种有前途的方式来稳定CaZn 2N 2外延膜。估计的光学带隙为~1.9 eV，这与从体样品获得的值一致。通过无意的载流子掺杂，获得了具有1013 /cm 3量级的低载流子密度的n型和p型电子传导。这些特征与锌基氧化物半导体相比具有明显的优势，锌基氧化物半导体通常具有高得多的载流子密度，而与其有意未掺杂的状态无关。在室温下的载流子迁移率对于电子为4.3cm2/（Vs），对于空穴载流子为0.3cm2/（Vs），这表明输运性质受到晶界散射的限制，主要是因为在250 °C下的低温生长，这实现了高氮化学势。
2019-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Controlled epitaxy of room-temperature quantum emitters in gallium nitride
School of Engineering, Cardiff University（卡迪夫大学工程学院）；Translational Research Hub（转化研究枢纽）；Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge（剑桥大学材料科学与工程系）
通过可控深度外延生长技术，在硅基板上实现室温高亮度氮化镓量子点的制备，具有强反束发射特性。
2026-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Acoustic and Optical Phonon Frequencies and Acoustic Phonon Velocities in Silicon-Doped Aluminum Nitride Thin Films
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California NanoSystems Institute, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校加利福尼亚纳米系统研究所）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Auburn University（奥本大学）
研究硅掺杂铝氮化物薄膜中声学与光学声子频率及声学声子速度，通过布拉格-曼德尔施塔姆和拉曼光散射谱学测量声学与光学声子频率，揭示掺杂硅对薄膜应变和位错密度的影响，优化超宽禁带半导体异质结及高功率器件热阻。
2024-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
