Hydride Vapor Phase Epitaxy of GaN on Silicon Covered by Nanostructures
采用两步氢化物气相外延（HVPE）工艺在硅衬底上沉积了几十个$μ$ m GAN。衬底已被覆盖的AlN层和GAN纳米结构生长的等离子体辅助分子束外延。在第一个低温（低T）HVPE步骤，堆垛层错（SF）的形式，显示出不同的发光线和条状特征的阴极射线发光图像的横截面的层。这些阴极射线发光的功能允许洞察到的生长过程。在第二高温（高T）步骤期间，SF消失，并且GAN层的这部分的发光由施主束缚激子主导。对于由薄AlN缓冲层和GAN纳米结构组成的模板，没有观察到通过HVPE生长的GAN中的硅掺入。此外，（高T）HVPE步骤的生长模式取决于AlN/GAN模板的具体结构，其中在第一种情况下，外延由缓慢生长的刻面的形成主导，而在第二种情况下，外延直接沿着c轴进行。
2016-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Polarization dependent femtosecond laser modification of MBE-grown III-V nanostructures on silicon
我们报告了一种新的，偏振相关的，飞秒激光诱导的修改表面纳米结构的铟，镓，砷生长在硅上通过分子束外延，产生形状控制从线性和圆偏振的激光激发。线性偏振导致伸长效应，超出未暴露的纳米结构的尺寸，范围从88 nm到超过1 μ m，并且圆偏振导致纳米结构变平或形成材料环，达到约195 nm的直径。在激发过程中，还观察到从基底和表面纳米结构产生的二次和三次谐波信号随着曝光时间增加。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Persistence of Covalent Bonding in Liquid Silicon Probed by Inelastic X-ray Scattering
用X射线康普顿散射研究了1787 K下金属液态硅。一个很好的协议之间的测量和相应的Car-Parrinello分子动力学模拟。我们的研究结果表明，共价键在液态硅中的持久性，并提供支持的发生在过冷液体状态的理论预测的液-液相变。通过最大局域化的Wannier函数分析，估计液态硅中共价键对的数量为17%。康普顿散射被证明是一个敏感的探针在液体状态下的键合效应。
2012-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Role of Dimensionality and Size in Controlloing the Drag Seebeck Coefficient of Doped Silicon Nanostructures: A Fundamental Understanding
本文通过理论计算研究了维度、尺寸和热输运方向对掺杂硅纳米结构声子拖曳塞贝克系数的影响，揭示了自旋-轨道耦合对空穴输运的关键作用，并证实100 nm硅纳米结构中仍存在部分声子拖曳贡献。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Auger-mediated radiative recombination in three-dimensional silicon/silicon-germanium nanostructures
在具有II型能带排列的半导体异质结构中，电子和空穴之间的空间分离减慢了它们的辐射复合。随着激发强度的增加，俄歇复合迅速成为占主导地位的复合通道，并产生量子阱中的载流子喷射。在这里，我们表明，在Si/SiGe三维纳米结构，这种有效的过程有利于形成的电子空穴等离子体（EHP）和/或电子空穴液滴（EHD）在薄Si屏障分离SiGe集群。与传统的、强烈的温度依赖性和缓慢的体硅中的辐射载流子复合相反，纳米厚硅层中的EHD/EHP发光几乎与温度无关，辐射寿命接近10^-8 s，仅比直接带隙III-V族半导体中的发光稍慢。
2008-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ultraviolet interband plasmonics down to the vacuum UV with ultrathin amorphous silicon nanostructures
研究证明超薄非晶硅纳米结构可在100–300 nm直至真空紫外波段产生带间等离子体共振，并据此设计波长与偏振选择性吸收体。
2025-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unusually High and Anisotropic Thermal Conductivity in Amorphous Silicon Nanostructures
非晶Si（a-Si）纳米结构在许多电子和光电子器件中普遍存在。非晶材料被认为具有热导率（k）的下限，其对于a-Si为~ lW/m-K。然而，最近的工作表明，微厚a-Si膜的k可以大于3 W/m-K，这是由传播的振动模式（称为“传播子”）贡献的。然而，a-Si中k的精确测定一直难以实现。在这里，我们使用了a-Si纳米管和悬浮a-Si膜的新结构，使精确的面内k测量在5 nm至1.7 μ m的宽厚度范围内。我们在a-Si纳米结构中显示出出乎意料的高平面k，在100 nm和1.7 μ m处分别达到~3.0和5.3 W/m-K。此外，在平面k中测量的显著高于相同膜上的交叉平面k。在无定形Si纳米结构中的这种通常高的和各向异性的k表现出令人惊讶的宽的宣传平均自由程分布，发现其在无序和原子各向同性结构中的范围从10 nm到10 μ m。这一结果提供了一个明确的答案，一个世纪的问题，关于传播的平均自由程分布，也揭示了许多a-Si为基础的电子和光电子器件的设计和性能。
2016-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of self-trapped exciton formation in silicon nanostructures: The transition from quantum dots to nanowires
采用含时近似密度泛函理论方法，计算了氢钝化大长径比硅纳米结构的吸收光谱和发光光谱。系统地研究了轴向和径向电子约束效应。对于长度小于2 nm的短纳米棒，激发态弛豫导致了显著的Stokes位移，但对发光强度影响很小。自陷激子的形成同样只观察到短的纳米结构，较长的线表现出完全离域的激子，在激发态的最小几何失真可以忽略不计。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen adsorption and diffusion around Si(001)/Si(110) corners in nanostructures
虽然氢在硅表面上的扩散已经在实验和理论上得到了比较好的表征，但是在纳米线和纳米结构上发现的表面之间的拐角周围的扩散还没有被研究。受图形化原子层外延（PALE）纳米结构制造的启发，我们采用密度泛函理论（DFT）研究了氢在硅中正交（001）和（110）面形成的边缘附近的扩散.我们发现从（001）到（110）的势垒比从（110）到（001）的势垒低约0.3 eV，并且它与清洁表面上的行之间的扩散相当，在所使用的生长温度下对氢图案没有显著影响。
2014-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of silicon-based nanostructures
我们已经开发了一个统一的紧束缚哈密顿量，可以解释最近提出的硅基纳米结构，即硅石墨烯片和硅纳米管的电子性质。我们考虑的$sp^3s^*$和$sp^{3}$模型的第一和第二最近的邻居，分别。我们的结果表明，这里考虑的Si石墨烯样片是金属或零间隙半导体，并且相应的Si纳米管遵循所谓的Hamada规则[Phys. Rev. Lett. { \bf 68}，1579 1992]。与最近的{ \it ab initio}计算进行了比较。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-high strain in epitaxial silicon carbide nanostructures utilizing residual stress amplification
应变工程已经引起了极大的关注，特别是对于在不同衬底上生长的外延膜。SiC的残余应变已被广泛用于形成超高频和高Q因子谐振器。然而，迄今为止，据报道SiC的最高残余应变被限制在约0.6%。SiC中引入的大应变可以导致一些有趣的物理现象，以及谐振频率的显着提高。我们报道了一种前所未有的纳米应变放大器结构，利用外延3C SiC和Si之间的自然残余应力，具有高达8%的超高残余应变。此外，可以通过改变放大器结构的尺寸来调谐所施加的应变。引入这种可控的超高应变的可能性将为研究SiC在大应变范围内的物理特性以及开发超灵敏的机械传感器打开大门。
2017-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Using optical resonances to control heat generation and propagation in silicon nanostructures
在这里，我们提出了一种新的计算方法，在硅纳米柱中的光与物质的相互作用，它模拟热的产生和传播动力学发生在连续波激光加工在很宽的时间范围内（从1 fs到约25小时）。我们表明，可见光可以被利用来选择性地结晶柱的内部区域，这是不可能通过常规处理。对晶格结晶和重构动力学的详细研究表明，局部加热驱动嵌入支柱中的次级天线的形成，突出了考虑辐照下材料光学性质的时空演变的重要性。这种方法可以很容易地扩展到许多类型的纳米结构材料和界面，提供了一个独特的计算工具，为许多应用涉及光热过程。
2018-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrostatic Landscape of a H-Silicon Surface Probed by a Moveable Quantum Dot
随着纳米电子达到原子大小器件的极限，研究局部环境中的不规则性如何影响器件功能变得至关重要。在这里，我们表征的影响带电原子物种的半导体表面的静电势在亚纳米尺度。利用非接触式原子力显微镜，利用二维接触电势差图来显示氢封端的高掺杂硅（100）表面上空间变化的静电势.三种类型的带电物种，一个在表面上，两个在散装，进行检查。一个电场敏感的光谱特征的一个单一的探针原子报告附近的带电物种。近地表物种之一的身份一直不确定。该物种，被怀疑是硼或可能是一个带负电荷的供体物种，我们建议是一个字符更符合带负电荷的间隙氢或氢空位复合物。
2019-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Chemical nanomachining of silicon by gold-catalyzed oxidation
展示了一种用于从绝缘体上硅快速、可规模化生产纳米结构组件的化学纳米加工工艺。该过程是基于由Au诱导的Si的自发局部氧化，Au被选择性地蒸发到Si表面上。Au催化的氧化物形成了一种图案，该图案用作底层Si的坚固掩模，使得能够使用简单的湿化学来雕刻不同形状的纳米结构阵列，包括环、柱、线和纳米孔。这种化学纳米加工过程的显着简单性使其成为从光子学到生物技术应用的一种使能技术。
2007-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructure engineering of epitaxial piezoelectric α-quartz thin films on silicon
在硅基片上单片集成亚微米石英结构是未来GHz频率通信发展的关键问题。在这里，我们报告了前所未有的大规模制造的有序阵列的压电外延石英纳米结构的硅衬底上的软化学和三个成本效益的光刻技术相结合：（i）激光转移光刻，（ii）软纳米压印光刻Sr掺杂的二氧化硅溶胶-凝胶薄膜和（iii）自组装SrCO3纳米粒子反应性纳米掩模。首次获得了不同直径（小至50 nm）和高度（大至2000 nm）的外延α-石英纳米柱。这项工作证明了对石英薄膜的形状、微米和纳米图案化的控制，同时保持其结晶度、织构和压电性。这项工作开辟了机会，制造新的高频谐振器和高灵敏度传感器相关的不同领域的应用。
2019-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
One-dimensional Silicon and Germanium Nanostructures With No Carbon Analogues
在这项工作中，我们报告了新的硅和锗管状纳米结构，没有相应的稳定的碳类似物。通过从头算方法研究了这些新管的电子和力学性质。我们的研究结果表明，该结构具有较低的能量比其相应的纳米结构，是稳定的高温（500和1000 K，硅和锗管，分别）。这两种管都是半导体的，具有小的间接带隙，可以通过压缩和拉伸应变显着改变。大的带隙变化几乎50%的应变率小到3%，这表明在传感器设备中可能的应用。它们还具有高杨氏模量值（分别为0.25和0.15 TPa）。TEM图像进行了模拟，以帮助识别这些新的结构。
2014-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
An Array of Layers in Silicon Sulfides: Chain-like and Ground State Structures
虽然人们对与碳纳米结构相关的等电子材料（如氮化硼层和纳米管）了解很多，但对等效的硅基材料却知之甚少。继最近发现磷烯之后，本文讨论了等电子单硫化硅膜。我们描述了一组各向异性的基态结构，显然具有相对于近各向同性的单硫化硅单层的高稳定性。层的各向异性的来源是有关的存在的Si-S双链连接的一些Si-Si共价键，这是在增加的稳定性的核心，连同一个显着的spd杂化的Si。d轨道的参与为与磷烯等电子的基于硫化硅的纳米结构带来了更多的多样性，这可能与未来的应用相关，增加了额外的自由度。
2016-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Piezoresistance in Silicon and its nanostructures
压阻是由施加的机械应力引起的固体的电阻或更具体地电阻率的变化。这种效应在块状晶体材料如硅中的起源主要是电子结构的变化，这导致载流子有效质量的改变。在过去的几年里，人们对半导体纳米结构的压阻特性越来越感兴趣，这在很大程度上是由于硅纳米线中的巨大压阻效应比已知的体效应大两个数量级以上。这篇综述旨在通过总结过去10年来开展的主要工作，提出围绕硅纳米结构中巨型压阻的索赔和反诉的争议。可以从文献中得出的主要结论是：i）在未栅控硅纳米线中的巨压阻效应的可再现证据是有限的，ii）在栅控纳米线中，巨效应已经被几个作者再现，iii）巨效应与体硅压阻或由于累积层和异质结构中的量子限制而产生的巨效应根本不同，指向压阻的静电起源的证据，iv）释放的纳米线倾向于具有比未释放的纳米线稍大的压阻系数，以及v）对自下而上生长的纳米线进行的工作不足以排除它们与自上而下纳米线相比在性质上的根本差异。在此基础上，提出了今后可能的研究方向。
2014-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-field microwave absorption and magnetoresistance in iron nanostructures grown by electrodeposition on n-type lightly-doped silicon substrates
在本研究中，我们研究了电沉积在轻掺杂（100）n型硅衬底上的铁纳米团簇的磁性、表面形貌和晶体结构。我们的目标是研究Fe/Si横向结构中的自旋注入和探测。在电渗流下获得的样品的特征在于通过磁阻和磁共振测量与循环扫描施加的场，以了解在所产生的样品中的自旋动力学。在磁共振谱中观察到的磁滞现象，加上在非饱和状态下确认低场微波吸收（LFMA）的宽峰的存在，与在磁阻曲线中发现的峰和斜率相关。结果表明，在低阻硅的长距离自旋注入和检测和磁共振技术在这里介绍了作为一个有前途的工具，用于分析电非接触磁阻样品。
2015-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly enhanced upconversion in trivalent erbium ions by tailored gold nanostructures: toward high-efficient silicon-based photovoltaics
子带隙光子的上转换是提高硅基太阳能电池效率的一种有前途的方法。通过三价铒离子的1500至980 nm的上转换非常适合于此目的，但是小的吸收截面阻碍了实际应用。我们采用定制的金纳米结构，大大提高了铒掺杂TiO $_2$薄膜的上转换效率。利用拓扑优化和参数优化找到纳米结构，并通过电子束光刻制备。在定性与理论模型的一致性，样品显示出大量的电场增强内的上转换膜激发在1500 nm的s-和p-偏振下的入射角和激发强度的宽范围内。在1.7 Wcm $^{-2}$的激发强度下观察到913（51）的前所未有的上转换增强。我们推导出一个半经验表达式的光子增强的上转换效率，有效的所有激发强度。这使我们能够确定通过光子增强上转换实现现实世界的太阳能电池设备的显着改善所需的上转换特性。
2019-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermal properties study of silicon nanostructures by photoacoustic techniques
本文提出了一种同时测量材料热物性的光声-压电检测方法。该方法是基于一个额外的热沉沉积在样品表面上的热通量的重新分配的解决方案。首先，该方法进行了测试的多孔硅具有明确的形态和良好的研究性质。然后，通过数值模拟恢复实验数据，研究了硅纳米线阵列的热容和热导率。随着样品厚度和孔隙率的增加，样品的热容和有效热导率降低。这种行为可能是由于结构异质性的增加而引起的。特别地，这可能与在厚层的蚀刻过程期间出现的较大的无序（断裂纳米线的密度增加和较大的孔隙率）有关。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Silicon Nanostructures for Biosensing: From Field-Effect Transistors to Photonic Resonators, and the Long Road to the Clinic
本文综述了硅纳米结构生物传感器的发展，重点分析了纳米线场效应晶体管、多孔硅和硅光子学三种成熟平台及新兴方向的性能与瓶颈，指出未来十年进展将来自集成读出、界面工程和系统基准测试。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
Enhanced Thermoelectric Properties in a New Silicon Crystal Si24 with Intrinsic Nanoscale Porous Structure
热电器件是一种很有前途的新一代能源解决方案，因为它能够将废热转化为有用的电能，这可以在具有高电导率和低热导率的材料中实现。最近合成的硅同素异形体Si $_{24}$具有高度各向异性的晶体结构，具有纳米尺寸的规则孔。在这里，基于第一性原理研究，没有任何经验参数，我们表明，轻微掺杂的硅$_{24}$可以提供一个数量级的增强热电优值在室温下，相比，立方金刚石相的硅。我们将这种增强归因于纳米孔阵列形成的固有纳米结构，它有效地阻碍了热传导，同时保持了导电性。这可以是增强热电品质因数而不进一步形成非本征纳米结构的可行选择。此外，我们提出了一个实用的策略，以进一步减少导热性，而不影响导电性，通过限制在孔隙中的喋喋不休的客体原子。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Strong Spreading in a Droplet Flow for Low-Dimensional Nanostructures Growth
本文报道了用透射电镜原位观察铟液滴在表面覆盖有氢化非晶硅（a-Si：H）的氮化硅膜上的流动，并由此制备出面内c-Si纳米线。我们观察到，液滴强烈蔓延的a-Si：H涂覆的表面，而它从c-Si NW露点。这种原位观察，结合这种液-固系统的几何分析，与de Gennes理论预测的液滴流体动力学的反应扩散，其中液滴流动的润湿性梯度是由一个渐进的自憎过程，由于液滴介导的结晶a-Si：H保持良好的一致性。有趣的是，我们记录了液滴-纳米线界面的温度依赖性演化，这导致液滴破裂，自转向和纳米片到纳米线的转变。我们阐明了这些丰富的纳米流体现象的基础上的异质成核反应扩散的模型。
2020-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Si nano-VINe: Electrical Percolation in Quantum-Confined nc-Si:SiO2 Systems
纳米结构，特别是硅的纳米结构，对于新一代太阳能电池应用是至关重要的。太阳能电池的关键材料要求是良好的导电性、激子的限制以及允许串联布置吸收最大部分太阳光谱的可调带隙。然而，迄今为止，现有的Si基纳米结构已经单独地解决了这些要求。困难在于，这些需求以复杂的方式纠缠在一起，因此，努力改进一个需求可能会导致对其他需求的重大权衡。在这项研究中，我们报告了一种新型的硅纳米结构，其中的关键进展是我们已经设法同时满足所有上述要求：我们证明了激子是有限的，带隙是可调的，电子可以沿着nc-Si网络自由移动。
2013-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Violation of Fourier's Law and Anomalous Heat Diffusion in Silicon
利用非平衡分子动力学对硅纳米线中的热传导和热扩散进行了系统的研究。结果表明，SiNW的热导率随长度的增加而变化，当长度达到1，100 nm时，热导率也随长度的增加而变化，且热导率随长度的增加而增加的原因是反常的热扩散现象.我们的研究结果提供了强有力的证据，傅立叶定律的热传导是无效的低维纳米结构。
2010-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Deterministic aperiodic composite lattice-structured silicon thin films for photon management
具有非周期性纳米结构分布的纳米工程半导体材料中光子流的奇异操纵在效率增强和工业上可行的宽带光子技术中起着关键作用。通过一个通用的确定性纳米技术路线，除了周期性的，横向准异质或无序的随机光子晶格，在这里，我们展示了可扩展的纳米结构半导体薄膜上的大面积纳米压印基板高达4平方厘米的非周期性复合纳米光子晶格具有可定制的超单元瓦片的先进功能特性。所提出的人工纳米结构材料具有定义良好的晶格点形态的更丰富的傅立叶光谱在功能上被设计为类似于二维无公度共生非周期性晶格，包括周期性光子晶体和面内准晶作为子组。呈现了具有锥形纳米孔或纳米锥-纳米孔的复合光子晶格结构的晶体硅薄膜，其与周期性对应物相比显示出高达+30%的可实现短路电流密度，其中与300纳米厚度的参考非结构化硅薄膜相比高达+190%。鉴于可扩展的自底向上集成器件制造工艺，结构分析进一步扩展到液相结晶双面织构确定性非周期性晶格结构的10微米厚的大面积晶体硅薄膜。
2016-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Properties of Nanocrystalline Silicon Probed by Optomechanics
纳米晶体材料表现出的性质可能与其单晶对应物的性质有很大不同。因此，它们提供了增强和优化其设备和应用程序功能的方法。在这里，我们报告的光学，机械和热性能的纳米晶硅探测光机械纳米束的光吸收，机械损耗，热生成和耗散的动力学信息。光机械纳米梁是利用非晶硅层在不同温度下退火制备的纳米晶薄膜。所得的微晶尺寸和薄膜中的应力可以通过退火温度和时间来控制，因此，薄膜的性质可以相对自由地调节，如这里通过电子显微镜和拉曼散射所证明的。我们发现，纳米微晶尺寸和晶界的体积分数通过非线性光学和热过程中的耗散率发挥了关键作用。在950 ℃退火的纳米晶Si中实现的光机械腔中发现了有前途的光学（13000）和机械（1700）品质因数。增强的吸收和复合率通过间隙内的状态和降低的热导率提高了潜力，利用这些非线性效应的应用，包括NEMS，声子激光和基于混沌的设备。
2020-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Impact of stacking faults and domain boundaries on the electronic transport in cubic silicon carbide probed by conductive atomic force microscopy
尽管其对于能量高效功率转换的巨大承诺，但是硅上的立方碳化硅（3C-SiC）的电子质量目前受到异质外延材料中存在的各种扩展缺陷的限制。然而，不同的缺陷对电子运输的具体作用仍在争论之中。在这项工作中，在3C-SiC/Si上的肖特基接触的宏观和纳米尺度的表征进行，以阐明反相界（APB）和堆叠故障（SF）的影响，这些设备的正向和反向的电流-电压特性。通过导电原子力显微镜（CAFM）对3C-SiC的电流分布直接显示了APB作为反向偏置泄漏的主要缺陷的作用，而APB和SF都被示出在正向极化下作为优先电流路径工作。这两种缺陷之间的明显差异也证实了电子输运模拟的一个正面到背面接触的SF和APB。这些实验和模拟结果提供了不同类型的扩展缺陷对基于3C-SiC/Si的垂直或准垂直器件中的电输运所起的作用的图片，并且可以作为通过缺陷工程来改善材料质量的指导。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Isotopically engineered silicon nanostructures in quantum computation and communication
天然硅由三种稳定同位素组成，原子质量分别为28（92.21%）、29（4.70%）和30（3.09%）。迄今为止，Si的同位素富集用于电子学中有两个目标：（i）制造具有高掺杂水平和杂质均匀分布的衬底，以及（ii）制造具有增强的热传导的衬底，这允许进一步的芯片小型化。对于第一个目的，使用Si-30富集Si，因为在核反应堆中通过热中子通量照射Si锭之后，该同位素转变成作为Si中的施主杂质的磷原子。用Si-30富集Si允许将掺杂水平增加到高达30倍，同时杂质分布具有高均匀性。第二个目的是实现在硅高度富集同位素Si-28，因为单同位素硅的特点是增强的热导率。同位素工程Si的新潜力是因为与自旋电子学和基于自旋器的核自旋量子计算机相关的基础和应用科学活动的新领域而显现出来的，其中电子和/或核自旋是操纵的对象。在这种情况下，控制核自旋的丰度是极其重要的。幸运的是，硅允许这样的控制，因为只有同位素Si-29具有非零的核自旋。因此，用同位素Si-29富集或耗尽Si将导致产生具有受控核自旋浓度的材料。两个例子的纳米器件的自旋电子学和量子计算，同位素工程硅的基础上，进行了讨论。
2004-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature coherent spin alignment of silicon vacancies in 4H- and 6H-SiC
报道了室温下碳化硅（SiC）中硅空位（$V_{\mathrm{Si}}$）基态自旋子能级的光诱导反转布居的实现。结果表明，探测的硅空位自旋系综可以在自旋态的相干叠加中制备。拉比章动持续超过80 $μ$ s。两个相反的方案的光学对准之间的基态自旋子级的硅空位照射与非偏振光的人口实现在4 H-和6 H-SiC在室温下。这些共同使得SiC中的硅空位成为自旋电子学、量子信息处理和磁力测量的非常有利的缺陷。
2012-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Reliable Nanofabrication of Single-Crystal Diamond Photonic Nanostructures for Nanoscale Sensing
在这篇手稿中，我们概述了一个可靠的程序，从单晶金刚石（SCD）制造光子纳米结构。光子纳米结构，在我们的情况下，在薄（< 1 $μ$ m）平台上的SCD纳米柱，与纳米级传感高度相关。所提出的自顶向下的程序包括电子束光刻（EBL）以及反应离子蚀刻（RIE）。我们的方法引入了一种新型的中间层，即硅，显着提高氢硅倍半氧烷（HSQ）电子束抗蚀剂SCD的粘附力，并避免在EBL样品充电。与以前使用的粘附层相比，我们的硅层可以使用不损坏HSQ掩模结构的高选择性RIE步骤来去除。因此，我们改进了已公布的纳米纤维工艺，以提高工艺可靠性，特别是鉴于SCD传感器器件的商业化。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
1320 nm Light Source From Deuterium Treated Silicon
我们报道了一种来自纳米结构硅表面的1320 nm通信波长的高效室温光子源。该光源的激活是通过用含有氢氟酸和硝酸的混合物的重水（D2 O）蒸汽处理Si晶片表面来实现的。不含氘的处理在Si的带边处产生强烈的光发射带，而单独的氘处理在近红外中在1320 nm处产生强的发射带。据发现，氘是积极参与形成的纳米结构的Si表面证明从相对强度的Si-O振动模式和N-D键的存在。从氧相关的缺陷态和位错的角度讨论了这种光子源的来源。用含氘混合物处理的Si表面表现出很强的整流电活性，正如在这些晶片上制造的肖特基二极管所证明的那样。与成熟的硅电路兼容，该源可以在光子学和光电子学中找到应用。
2021-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Modeling of optical amplifier waveguide based on silicon nanostructures and rare earth ions doped silica matrix gain media by a finite-difference time-domain method: comparison of achievable gain with Er3+ or Nd3+ ions dopants
在波导光放大器的增益实现进行了比较研究，其有源层是由含有硅纳米颗粒作为敏化剂的钕离子（Nd 3+）或铒离子（Er 3+）的二氧化硅基质构成。由于布居能级特征时间（ms）和有限差分时间步长（10 ~ 17 s）之间存在较大差异，传统的辅助微分方程时域有限差分（ADE-FDTD）方法不适合处理此类系统。因此，提出了一种新的基于ADE-FDTD方法的双环算法来模拟这种波导光放大器。我们调查的稳定状态制度的稀土离子和硅纳米粒子的水平人口以及不同的泵浦功率范围从1到10 - 4 mW.mm-2的电磁场。此外，在此泵浦范围内，每单位长度可获得的增益的三维分布已被估计。掺Nd 3+波导在1064 nm处的单位长度总增益（达30 dB·cm-1）比掺Er 3+波导在1532 nm处的单位长度总增益（达2dB·cm-1）高。考虑到这些波导上的实验背景损耗，我们证明了一个显着的正净增益只能与Nd 3+掺杂波导实现。所开发的算法是稳定的，适用于具有宽范围的特征寿命的发射器的光学增益材料。
2015-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Coherent Single Charge Transport in Molecular-Scale Silicon Nanowire Transistors
我们报道了分子尺度硅纳米线的低温电输运研究。单个纳米线表现出良好定义的库仑阻塞振荡特性的电荷添加到一个单一的纳米结构的长度尺度高达至少400 nm。进一步的研究表明，通过离散的单粒子量子级扩展整个设备的相干电荷输运，并表明基态自旋配置遵循Lieb-Mattis定理。此外，耗尽的纳米线表明，相位相干的单点特性是可访问的制度，其中相关性很强。
2004-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic In-Plane Phonon Transport in Ultrathin Silicon Membranes Guided by Nano-Surface-Resonators
在二维材料中，声子沿不同晶格方向的各向异性输运已经被观察到，然而，当厚度超过几个原子层时，这种效应随着厚度的增加而减弱。在这里，我们建立了一个新的机制，诱导各向同性对称准二维材料中的各向异性声子输运。声子的传播是由表面纳米结构的共振杂化引导的。我们证明了3 nm厚的硅膜与表面纳米鳍的热导率是由$\sim50\%$平行于鳍比垂直于鳍。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon induced near-field electron microscopy from nanostructured metallic films and membranes
我们调查-实验和理论-非弹性之间的相互作用的快速电子和电磁场散射的金属孔和纳米结构的电介质膜，使用光子诱导近场电子显微镜。在高亮度超快透射电子显微镜中进行的实验-在氮化硅膜上的金孔上显示电子-光耦合强度的强烈调制。我们证明了这种效应是由孔径边缘散射的电场和介质膜对入射波的反射和透射共同作用的结果。此外，当在金属孔内添加纳米结构时，新的散射场干扰先前的贡献，从而在电子-光耦合强度的附加调制中压印纳米结构的光学响应。使用系统的电动力学模拟的基础上的绿色并矢方法，我们定量分析这些不同的贡献的电子-光耦合，并提出进一步的应用。
2023-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Highly Ordered Boron Nitride/Epigraphene Epitaxial Films on Silicon Carbide by Lateral Epitaxial Deposition
实现高性能的纳米电子学需要在纳米尺度上控制材料。在碳化硅上生产高质量外延石墨烯（EG）纳米结构的方法是已知的。下一步是在EG纳米结构上生长范德华半导体。六方氮化硼（h-BN）是一种宽带隙半导体，具有与石墨烯相匹配的蜂窝晶格结构，使其非常适合石墨烯基纳米电子学。在这里，我们描述了多层h-BN的制备和表征使用迁移增强的金属有机物气相外延工艺在EG上外延生长。作为横向外延沉积（LED）机制的结果，生长的h-BN/EG异质结构具有高度有序的外延界面，如所期望的，以便保持原始石墨烯的传输性质。通过第一性原理模拟分析了所观察到的2D外延h-BN膜的逐行生长机制的原子尺度结构和能量细节，证明了一维无成核能量无势垒生长。这种工业相关的LED工艺可以应用于各种各样的范德华材料。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Production of ordered silicon nanocrystals by low-energy ion sputtering
我们报告的生产有序组装的硅纳米结构的装置的Si（100）衬底的照射与1.2 keV的Ar离子在垂直入射。原子力和高分辨率透射电子显微镜表明，硅结构是结晶的，显示均匀的高度，并自发地排列成短程六方有序。在长时间的照射下（长达16小时），所有的网点特征基本保持不变，在长波长下会出现小的斑点。我们解释的点的形成作为一个不稳定的结果，由于溅射产量依赖于局部表面曲率
2001-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Broken Time Reversal of Light Interaction with Planar Chiral Nanostructures
我们报告明确的实验证据，打破时间反演对称性的相互作用的光与人工非磁性材料。平面手性金-硅纳米结构的彩色偏振图像显示出有趣的和不寻常的对称性，这些结构是几何镜像，在偏振光中失去了镜像对称性。图像的对称性只能用适合于时间奇过程的反对称性（黑白对称性）来描述。这种效应是由结构的横向手征非局域电磁响应引起的，与光散射在任意子物质上的预期特征有着惊人的相似之处。
2003-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
