Epitaxial growth of atomically thin Ga2Se2 films on c-plane sapphire substrates
本研究通过分子束外延在c面蓝宝石上优化生长条件，实现了原子级薄Ga2Se2单晶薄膜的制备，表面粗糙度低至0.61 nm，并揭示了Se:Ga通量比对形貌的影响，推进了vdW外延机制的理解。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Atomically-Smooth Single-Crystalline VO$_2$ thin films with Bulk-like Metal-Insulator Transitions
过渡金属氧化物（TMO）异质结构中的原子突变界面可以容纳各种奇异的凝聚态相，这些相可能在平衡状态下的体材料中找不到。发展这种原子级尖锐界面的关键步骤是沉积原子级光滑的TMO薄膜。存在用于钙钛矿氧化物的生长的优化的沉积条件。然而，具有原子层精度的金红石氧化物（例如VO $_2$）的沉积一直具有挑战性。本工作采用脉冲激光沉积（PLD）技术在金红石型TiO $_2$（101）衬底上生长原子级光滑的VO $_2$薄膜。我们表明，最佳的衬底制备程序，其次是VO $_2$膜的沉积温度有利于步进流生长模式是必不可少的，实现原子级光滑VO $_2$膜。在最佳衬底温度下沉积的薄膜显示出底层TiO $_2$衬底的台阶和平台结构。在较低的沉积温度下，存在向包括岛状生长和逐层生长模式的混合生长模式的转变。在最佳衬底温度下沉积的VO $_2$膜在$\sim$ 325 K的转变温度下经历金属到绝缘体的转变，其中$\sim$的电阻增加$\sim$ 10倍，类似于体VO $_2$中的MIT。
2019-08-08 cond-mat.mtrl-sci
How the SiC substrate impacts graphene atomic and electronic structures
石墨烯是碳的二维形式，具有出色的电子和传输特性。这为纳米电子学应用的发展带来了希望。然而，为了工业目的，石墨烯必须由衬底支撑。我们在这里专注于石墨烯上SiC系统，讨论SiC衬底如何与石墨烯层相互作用，并显示界面对石墨烯原子和电子结构的影响。
2009-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Independent Growth of Atomically Precise Chiral Graphene Nanoribbons
为了满足可以以原子精度合成的新石墨烯纳米颗粒（GNR）结构的需要，我们设计了一种反应物，其在包括Ullmann偶联和环化脱氢的多步反应后呈现手性（3，1）-GNR。在不同的钴金属上已经成功地证明了纳米晶的合成，结合扫描隧道显微镜、核能级光谱和密度泛函计算，研究了纳米晶的形成过程以及与每个反应步骤相关的指纹。除了GNR手性边缘结构之外，实现的大量GNR长度和完成反应所需的低加工温度赋予该反应物极其有趣的潜在应用性质。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative Raman Spectrum and Reliable Thickness Identification for Atomic Layers on Insulating Substrates
我们证明了在一个共同的堆叠实验配置中的样品和基板层的拉曼强度的量化的可能性，因此，提出了一个通用的和快速的厚度识别技术的原子尺度层的电介质基板上。前所未有的宽范围的拉曼光谱数据的原子级平坦的二硫化钼薄片收集与理论模型进行比较。我们发现，所有的强度特征，可以准确地捕获时，包括光学干涉效应。令人惊讶的是，我们发现，即使是自由悬浮的硫属化物少层薄片有一个更强的拉曼响应比从体相。重要的是，尽管样品光谱的强度随厚度的振荡，基板加权光谱强度变得单调。结合它对样品厚度的敏感性，我们建议这个量可以用来快速确定原子层的准确厚度。
2013-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evolutionary approach for finding the atomic structure of steps on stable crystal surfaces
这里解决的问题可以简明地表述如下：给定一个稳定的表面取向，已知的重建，并在该表面的平面内给定一个方向，找到沿该方向取向的台阶的原子结构。本文提出了一种适用于台阶结构确定的可变数目遗传算法，并通过确定Si（114）- $2\times 1$上单原子台阶的结构进行了验证。我们展示了台阶边缘的位置相对于平台重建，台阶宽度（原子数），和原子在台阶区域中的位置都可以同时确定。
2007-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Structure prediction of two-dimensional materials based on neural network-driven evolutionary technique
本文提出了一种简单而有效的二维结构预测方法。该方法是基于神经网络和进化技术的组合。它允许找到原始的2D结构以及在衬底上生长的结构。实验结果表明，该方法是有效的，仅基于化学计量信息的计算可以得到稳定的结构。由于该算法能够解决给定衬底上的结构，因此从实验的角度来看，它可能是有用的。
2020-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spotting 2-D Atomic Layers on Aluminum Nitride Thin Films
大面积衬底的可用性对由层状材料制成的装置的技术和商业实现施加了重要约束。硅上的氮化铝薄膜被证明是有前途的候选材料，作为大面积的衬底，这样的设备。在此，作为在这些衬底上实现器件的必要的第一步，已经研究了AlN膜上的示例性2D层-MoS 2和石墨烯-的光学对比度。显着的对比度增强的预测和观察AlN薄膜相比，传统的SiO2薄膜。实验对比度的定量估计，使用反射光谱显示非常好的协议与预测值。
2015-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of topological insulator Bi2Se3 film on Si(111) with atomically sharp interface
利用分子束外延技术在Si（111）衬底上实现了Bi_2Se_3薄膜的原子尖外延生长。两步生长工艺被认为是在Si衬底上获得无界面层Bi2Se3外延薄膜的关键。采用单步高温生长，在早期阶段形成第二相团簇。另一方面，在低温生长的情况下，即使在不存在第二相的情况下，膜也倾向于无序。通过反射高能电子衍射（RHEED）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）分析表明，采用低温生长和高温生长相结合的方法，在Bi2Se3和Si衬底之间获得了原子级的无第二相界面。根据RHEED分析，观察到Bi2Se3的晶格常数在第一个五重层期间松弛到其体值，这意味着没有来自衬底的应变。TEM显示了Bi_2Se_3薄膜的完全外延结构，直到第一个五重层，没有任何第二相或非晶层。
2011-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Large Area Vapor Phase Growth and Characterization of MoS2 Atomic Layers on SiO2 Substrate
单层二硫化钼（MoS2）是一种具有直接带隙的二维晶体，是补充石墨烯的二维纳米电子器件的有前途的候选者。最近已经尝试通过本体材料的化学和机械剥离来生产MoS2层。在这里，我们展示了大面积生长的二硫化钼原子层SiO2衬底上的可扩展的化学气相沉积（CVD）方法。所制备的样品可以容易地用于进一步的器件制造或容易地从SiO2释放并转移到任意衬底。高分辨率透射电子显微镜和拉曼光谱上生长的薄膜的二硫化钼表明，层数范围从单层到几层。我们在电介质上直接生长MoS2层的结果导致了简单的器件制造可能性，这表明在石墨烯之后，有用的2D原子层的扩展集可以可控地合成和操纵，用于许多应用。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of interface atomic structure of graphene on NiFe alloy substrate
本研究通过密度泛函理论计算，对比了两种石墨烯/NiFe合金界面制备工艺，发现裸露衬底偏好富Ni表面，而吸附石墨烯后Fe表面更稳定，表明表面成分比例受制备工艺影响。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomic Structure of Graphene on SiO2
我们首次采用扫描探针显微镜来揭示石墨烯基电子器件（即由绝缘二氧化硅衬底支撑的石墨烯片）的原子结构和纳米级形貌。原子分辨率的STM图像揭示了一个强大的空间依赖性的扰动，这打破了六方晶格的石墨晶格对称性的存在。石墨烯片的结构波纹部分地符合下面的氧化硅衬底。这些效应在用普通光刻方法处理的石墨烯器件上被掩盖或修改，因为它们被一层光致抗蚀剂残留物覆盖。我们通过一种新的清洁工艺使我们的实验能够产生原子级清洁的石墨烯片。
2008-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Scale-robust Low Resistance Transport in Atomic Layer Deposited Topological Semimetal Wafers on Amorphous Substrate
Ajou University（亚洲大学）；Korea Electronics Technology Institute（韩国电子研究院）；Hongik University（弘益大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
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
Segregation growth and self-organization of ordered S atomic superlattices confined at interface between graphene and substrates
表面原子尺度的有序超晶格无论在基础科学还是在高科技领域都有着巨大的应用价值。然而，控制超晶格的制造到原子尺度已经证明是非常具有挑战性的。在这里，我们展示了在石墨烯和富S铜衬底之间的界面处的有序的S原子超晶格的偏析生长和自组织。扫描隧道显微镜（STM）研究表明，通过精细控制生长温度，我们获得了有序的S（亚）纳米团簇超晶格和界面处具有不同周期的单原子超晶格。这些原子超晶格在大气环境中是稳定的，即使在高温退火（~ 350 ℃）后也是稳定的。我们的实验表明，当S原子的周期与石墨烯晶格的周期相当时，S单原子超晶格可以驱动石墨烯进入电子凯库勒畸变相.我们的结果不仅为在界面上实现原子尺度的超晶格开辟了道路，而且为在石墨烯中实现奇异电子态提供了一条新的途径。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic coupling between Bi nanolines and the Si(001) substrate: An experimental and theoretical study
原子纳米线是通过将许多原子在衬底上组装成长阵列而实现的一维系统。纳米线的电子性质取决于衬底的电子性质。在这里，我们证明，要充分了解清洁Si（001）上的Bi纳米线的电子特性，必须考虑几种不同的贡献。扫描隧道显微镜揭示了各种不同的图案沿纳米线的成像偏置是不同的。我们观察到的Bi二聚体的电子相移，与成像原子的p-轨道，和Bi纳米线和相邻的Si二聚体，这影响两者的外观之间的电子耦合。了解Bi纳米线和Si衬底之间的相互作用可以开辟一条改变纳米线电子特性的新途径。
2017-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Substrate Dependent Synergistic Many-Body Effects in Atomically Thin Two Dimensional WS$_2$
在二维半导体（WS $_2$）的原子薄单层（ML）中，通过多体相互作用，在高于临界载流子密度的光激发载流子中实现了Mott跃迁。上述非线性光学跃迁发生时，激发的电子空穴对在ML WS 2连续严重相互作用，然后转化为集体电子空穴等离子体相（EHP），失去了他们的身份作为个人准粒子。这表现在发射光谱中激子峰的诱人的红移-蓝移交叉（RBC）现象，这是由Mott转变点处的协同吸引-排斥过程引起的。本文对ML WS $_2$的多体效应进行了系统的研究，同时考虑了三种不同衬底的调制介电屏蔽，即，二氧化硅、蓝宝石和金。利用拉曼指纹和PL谱权重讨论了衬底掺杂对ML WS $_2$的影响，并通过理论DFT计算进一步证实了这一点。进一步地，通过用Lennard-Jones势模拟发射能量移动，提取了ML WS $_2$的衬底依赖激子玻尔半径。Mott点以及激子玻尔半径的变化是通过衬底诱导的介电屏蔽效应解释的两个介质衬底，但在ML WS $_2$上的Au不存在。因此，我们的研究揭示了2D半导体中多种多样的多体分支，并为创新器件工程选择无可挑剔的衬底材料提供了决定性的观点。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cobalt intercalation at the graphene/iridium(111) interface: influence of rotational domains, wrinkles and atomic steps
利用低能电子显微镜，我们研究了在Ir（111）上生长的石墨烯下的Co嵌入。根据其上沉积的石墨烯的旋转域，发现Co在不同位置处插入。虽然插入的Co被观察到优先在基板的步骤边缘低于某些旋转域，它主要是发现接近皱纹低于其他域。这些结果表明，石墨烯片的弯曲区域（靠近衬底原子台阶和褶皱）促进Co嵌入，并表明石墨烯/Ir相互作用的强度决定了哪种途径在能量上更有利。
2014-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structure of monolayer graphene on 6H-SiC(000-1)(3 x 3) : a scanning tunneling microscopy study
本文利用扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）研究了6 H-SiC（000-1）（3x 3）（SiC（3x 3））表面重构的石墨烯单层岛的原子和电子结构。石墨烯晶格的取向从一个岛到另一个岛发生变化。在STM图像中，这种旋转无序产生了周期在nm范围内的各种超晶格。我们发现这些超晶格是莫尔图案（MP），我们将它们的表观高度与石墨烯/SiC（3x 3）界面处的堆叠相关联。STM图像中MP的对比度对应于石墨烯层的小地形调制。从STS测量中，我们发现，衬底表面呈现出1，5 eV的宽带隙，包括费米能级。该衬底表面带隙存在于石墨烯平面下方。隧道光谱在衬底表面间隙内的岛上是空间均匀的，这表明MP不影响石墨烯的低能电子结构。我们的结论是，SiC（3 × 3）重建有效地钝化了衬底表面，并且在其上生长的石墨烯层的性质应该与理想材料的性质相似。
2009-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Beam Epitaxy of a 2D material nearly lattice matched to a 3D substrate: $NiTe_{2}$ on $GaAs$
感兴趣的2D材料和通常可用的3D衬底之间的晶格失配是单片2D/3D异质结构的外延生长中的障碍之一，但是许多2D材料尚未被考虑用于外延。在这里，我们提出了第一个分子束外延生长的NiTe $_{2}$二维过渡金属二硫属化物。重要的是，生长是在几乎晶格匹配的GaAs（111）B衬底上实现的。通过电子衍射、X射线衍射和扫描隧道显微镜研究了生长层的结构特性。表面覆盖和原子尺度的顺序证明了原子力，扫描电子显微镜和透射电子显微镜获得的图像。测量基本的传输性质，证实NiTe $_{2}$层是金属的，霍尔浓度为$10^{20}$ cm $^{-3}$至$10^{23}$ cm $^{-3}$，取决于生长条件。
2021-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Thickness and temperature dependence of the atomic-scale structure of SrRuO$_3$ thin films
由于存在于复杂氧化物外延层中的强晶格性质关系，它们的电子和磁性可以通过在原子尺度上诱导的结构畸变来调制。的修改和控制可以受到影响，在相干异质界面由衬底或结构修改，以适应薄膜-衬底对称性失配的外延应变。通常，这些作用与对层厚度的强烈依赖性结合，特别是对于多层膜。此外，作为这些效应的结果，结构的温度依赖性可能大大偏离体的温度依赖性。利用高分辨同步辐射X射线衍射和高分辨电子显微镜研究了在Nb掺杂的SrTiO $_3$衬底上生长的3 ~ 44个晶胞厚的铁磁SrRuO $_3$薄膜的温度结构。这旨在阐明有趣的磁性和磁输运性能的外延SRO层，最近进行了广泛的调查。氧八面体的倾斜和旋转被发现是强烈依赖于温度，薄膜厚度，和远离薄膜-衬底界面的距离。作为磁有序和晶格结构之间的耦合的一个引人注目的表现，在薄至8个晶胞的外延层中，在低于铁磁转变温度下观察到因瓦效应，类似于体铁磁SrRuO $_3$。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Preparation and evaluation of alexandrite, forsterite, and topaz substrates for the epitaxial growth of rutile oxides
Cornell University（康奈尔大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文制备了三种单晶衬底（BeAl2O4、Mg2SiO4和Al2SiO4(F,OH)2），通过优化处理获得原子级光滑表面，成功实现多种金红石型氧化物薄膜的外延生长，为应变工程和物性研究提供了新平台。
2025-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Atomic-scale imaging of graphene nanoribbons on graphene after polymer-free substrate transfer
Universidad de Granada（格拉纳达大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；University of Bern（伯尔尼大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）
本研究利用STM/STS表征无聚合物湿法转移至石墨烯基底后的9-AGNRs，发现扶手椅型纳米带保持结构完整性而修饰边缘拓扑发生改变，并揭示费米能级对齐差异，为可靠集成原子级精确GNRs提供框架。
2025-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic structures and electronic correlation of monolayer 1T-TaSe2
利用密度泛函理论研究了单层1 T-TaSe 2的原子和电子结构。最近在石墨烯衬底上生长了1 T-TaSe 2的单层，并被认为是一种有趣的莫特绝缘体[Nat.Phys.16，218（2020）]。然而，1 T-TaS 2模型系统的流行结构模型，具有强电子相关性的大卫星形状的阳离子中心簇，不能解释在扫描隧道光谱实验中观察到的特征和不寻常的轨道分裂。我们提出了一种替代的结构模型，一个阴离子为中心的簇结构，它可以重现大多数不寻常的光谱特性与电子掺杂从基板上没有电子相关。观察到的不寻常的光谱特征，因此，似乎表明一个简单的和常见的带绝缘状态。这项工作表明了一个大的结构自由度的集群莫特绝缘体的重要性。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of electronic structure and atomic ordering on surfaces: Momentum-resolved measurements of Cs atoms adsorbed on a Ag(111) substrate
表面状态介导的表面吸附物之间的相互作用可以用于制造自组织纳米结构，如二维超晶格的吸附原子。使用角分辨光电子能谱，我们提供的实验证据表明，这些相互作用可以通过吸附物引起的表面势垒的改变来彻底修改。这反过来又会导致吸附物的排序发生重大变化。对于所研究的Cs原子吸附在Ag（111）上的例子，我们的动量分辨测量揭示了表面态费米波矢量在覆盖率约为0.03 ML时增加了$\sim$ 100%。我们的研究结果解开了迄今为止令人费解的和意想不到的小晶格常数在吸附原子超晶格观察到这个系统的起源。
2012-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Synthesis of atomically thin hexagonal boron nitride films on nickel foils by molecular beam epitaxy
六方氮化硼（h-BN）是一种层状二维材料，其特性使其在各种应用中有希望作为电介质。我们报道了用分子束外延法在Ni箔上从元素B和N生长h-BN薄膜。通过拉曼光谱证实了整个衬底上结晶h-BN的存在。原子力显微镜用于检查合成的薄膜的形貌和连续性。使用较短的沉积获得的薄膜的扫描电子显微镜研究提供了深入了解的成核和生长行为的h-BN在Ni基板上。随着生长温度的升高，h-BN的形貌从树枝状、星形岛演变为更大、更光滑的三角形。
2015-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Growth of Large-Area and Highly Crystalline MoS2 Thin Layers on Insulating Substrates
二硫化钼（MoS2）的二维层由于其直接带隙特性以及在光电子学和能量收集方面的潜在应用，最近引起了人们的极大兴趣。然而，获得高质量和大面积MoS2原子薄层的合成方法仍然很少。在这里，我们报告说，高温退火的热分解硫代钼酸铵层在硫的存在下，可以产生大面积的二硫化钼薄层具有优越的电气性能的绝缘基板上。光谱和显微镜的结果表明，合成的二硫化钼片是高度结晶。由合成的MoS2层制成的底栅晶体管器件的电子迁移率与由MoS2晶体微机械剥离的薄片的电子迁移率相当。该合成方法简单，可放大，并适用于其他过渡金属二硫属化合物。同时，所获得的MoS2薄膜可转移到任意衬底上，为通过堆叠各种原子级薄层来制备层状复合材料提供了很大的机会。
2012-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Directed Growth of Hydrogen Lines on Graphene: High Throughput Simulations Powered by Evolutionary Algorithm
我们建立了一个进化算法结合密度泛函紧束缚（DFTB）计算研究氢吸附在平面石墨烯和石墨烯单层弯曲衬底台阶。在进化过程中，通过将额外的氢原子吸附到前一代的稳定构型上来产生新一代的候选物，其中还结合了突变机制。然后，采用两阶段的选择程序。被选中的候选人将作为下一代的父母。在弯曲的石墨烯中，演化遵循类似的路径，除了一种新的机制，即在最小曲率线上排列氢原子。该机制是由于石墨烯沿着最小曲率半径线（MRCL）的化学反应性增加以及sp $^3$键角与氢化石墨烯在衬底边缘处的扭结几何形状相称。结果，沿着MRCL的反应势垒显著降低，并且氢化像机械链式反应一样继续。这种生长机制使得氢原子的线能够沿着MRCL，这具有克服衬底或波纹效应的潜力，并且可以在不实际切割材料的情况下限定边缘或纳米带。
2018-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Properties of Graphene Encapsulated with Different Two-Dimensional Atomic Crystals
六方氮化硼是迄今为止唯一允许石墨烯器件表现出微米级弹道输运的基材。其他原子级平坦晶体能否用作制造优质石墨烯异质结构的基底？在这里，我们报告我们寻找替代基板。发现通过用二硫化钼或二硫化钨和hBN包封石墨烯制造的器件表现出约60，000 cm-1 $^{2}$ s $^{-1}$的一致高载流子迁移率。相比之下，用原子级平坦的层状氧化物（例如云母、铋锶钙铜氧化物和五氧化二钒）进行封装导致具有~ 1，000 cm $^{2}$ s $^{-1}$的迁移率的石墨烯器件的质量异常低。我们将这种差异主要归因于石墨烯、hBN和过渡金属二硫属化物之间界面处发生的自清洁。表面污染物聚集成大的口袋，允许界面的其余部分变得原子级清洁。对于原子级平坦的氧化物衬底上的石墨烯，不发生清洁过程。
2014-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and characterization of atomically-thin graphite films on a silicon carbide substrate
本文报道了石墨薄膜的合成和详细表征，通过热分解的6 H-SiC晶片的（0001）面，证明了单晶薄膜的成功生长到大约一个石墨烯层。生长和表征在超高真空（UHV）条件下进行。用低能电子衍射监测生长过程和样品质量，用芯能级x射线光电子能谱学测定样品厚度。高分辨率角分辨光电子能谱显示恒定的能量图模式，这是非常尖锐和充分的动量分辨，但分辨率不受限制。我们讨论了扫描电子显微镜数据，以及与以前的研究，这一观察的影响。
2006-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct atomic layer deposition of ultrathin aluminium oxide on monolayer $MoS_2$ exfoliated on gold: the role of the substrate
在本文中，我们展示了在250 °C下的热原子层沉积（ALD）生长的高度均匀和超薄（$\approx$ 3.6 nm）的$Al_2O_3$膜，其具有优异的绝缘性能，直接在单层（1L）$MoS_2$膜上剥离金。与由公共绝缘衬底（$Al_2O_3/Si$）支撑的1L $MoS_2$的情况相比，从ALD早期阶段开始，在1L $MoS_2/Au$系统上观察到更好的高k膜成核过程。原子力显微镜分析显示在10次ALD循环后立即有$\approx 50\%$ $Al_2O_3$表面覆盖，其增加至$>90\%$（40次循环后），并且在80次循环后有均匀的$\approx$ 3.6 nm膜。发现在2L $MoS_2/Au$的情况下覆盖百分比显著降低，表明铝前体和$MoS_2/Au$表面之间的界面相互作用的关键作用。最后，拉曼光谱和PL分析提供了一个洞察所发挥的作用的拉伸应变和p型掺杂的1L $MoS_2$诱导的金衬底上的增强高k成核的$Al_2O_3$薄膜。目前显示的由Au底层诱导的大面积1L $MoS_2$上的高k $Al_2O_3$的高质量ALD生长可以被认为对于基于该材料系统的潜在器件应用具有广泛的兴趣。
2021-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Humidity Sensing Properties of Different Atomic Layers of Graphene on SiO2/Si Substrate
该研究制备并比较SiO2/Si衬底上1至3层石墨烯湿度传感器，揭示层数和传感面积对响应度及响应/恢复时间的影响，并将双层器件用于呼吸与非接触手指监测。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Switching From Reactant to Substrate Engineering in the Selective Synthesis of Graphene Nanoribbons
以原子精度合成石墨烯纳米带（GNR）的挑战目前正在沿着一条单向道路进行，基于合成足够的分子前体，这些分子前体通过自组装过程以预定义的方式反应。通过为这种容易成功的方法增加一个新的方向，特别是如果两者可以结合起来，GNR生成的合成选择将成倍增加。在这里，我们展示了如何GNR合成可以引导一个充分的nanotemplated基板，而不是由传统设计的反应物。结构原子的精度，无法实现的日期通过自上而下的方法，是保存的自组装过程。这种新策略的概念验证比较了使用4，4-二溴-对-三联苯作为分子前体在平坦Au（111）和阶梯式Au（322）衬底上的实验。与前者相反，后者的周期性步骤驱动6个原子宽的扶手椅型GNRs的选择性合成，其电子性质已被进一步详细表征的扫描隧道光谱，角分辨光电子能谱和密度泛函理论计算。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Controlled Fabrication of Metallic Electrodes with Atomic Separation
我们报告了一种新的技术，用于制造金属电极上的绝缘基板上的分离在1纳米尺度上。该制造技术结合了光刻和电化学方法，提供了原子分辨率，而不需要复杂的仪器。该工艺简单、可控、可逆且稳健，允许以高产率快速制造电极对。我们希望这种方法能在将分子尺度结构与宏观探针和电子器件相连接方面证明是有用的。
1999-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Quenched growth of nanostructured lead thin films on insulating substrates
采用真空气相沉积法在80 K下分别在玻璃和陶瓷衬底上制备了铅岛薄膜。电导率的测量过程中的蒸汽冷凝和进一步退火的膜到室温。薄膜形成过程中的电阻行为和退火薄膜的原子力显微镜被用作其结构的信息源。基于弹道聚集理论，提出了一个淬火生长模型。讨论了影响铅薄膜化学电阻特性的纳米结构和传感器响应机理。
2004-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Silicene on Substrates: A Theoretical Perspective
硅烯作为石墨烯的硅类似物，已经通过在各种衬底上外延生长而成功地制备。与自支撑石墨烯类似，自支撑硅烯具有蜂窝结构和Dirac-cone形状的能带，导致许多迷人的性质，例如高载流子迁移率、量子自旋霍尔效应、量子反常霍尔效应和量子谷霍尔效应。保持硅烯的蜂窝状晶体结构和狄拉克锥是观察其本征性质的关键。本文从理论上系统地讨论了衬底效应对硅烯原子结构和电子性质的影响，特别是着重讨论了狄拉克锥的变化。
2015-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Modifying Hydrophilic Properties of Polyurethane Acryl Paint Substrates by Atomic Layer Deposition and Self-Assembled Monolayers
采用原子层沉积结合自组装技术对聚氨酯涂料进行表面改性。首先，我们使用ALD工艺在低至40度的温度下在这些表面上产生薄而均匀的Al 2 O3涂层。然后，我们成功地实现了添加16膦酰基十六烷酸自组装膜的氧化铝涂层的油漆样品。Al 2 O3涂层使PUR表面的接触角从110度减小到10度，伴随着初始疏水性，然而初始疏水性是不稳定的。随着时间在Al 2 O3上添加自组装膜可使其接触角持续降低至60 - 70度，样品老化后进一步降低至25 - 40度。在Weather OMeter中对Al 2 O3 16 PHA涂层进行的测试表明，即使在恶劣的户外条件下，其耐久性也很好。这些实验结果表明，通过将ALD与SAM组合，可以产生具有随时间稳定的改性亲水或疏水性质的耐用涂层。使用具有不同端基的SAM可以允许微调涂层润湿性质
2020-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
An atomic force microscopy and optical microscopy study of various shaped void formation and reduction in 3C-SiC films grown on Si using chemical vapor deposition
用光学显微镜和原子力显微镜研究了Si衬底上外延3C-SiC薄膜中各种形状不规则的空洞以及规则的三角形和正方形空洞的形成。在电阻加热化学气相沉积反应器中，用六甲基二硅烷在Si（001）和（111）衬底上异质外延生长了3C-SiC薄膜。已清楚地观察到的Si衬底的取向在确定的空隙的形状的影响。此外，生长周期和生长温度被认为是控制空洞尺寸、密度和形状的主要参数。通常，空隙沿{111}面刻面，但取决于生长条件，也观察到具有较高表面能的其它刻面。最后，通过适当的生长技术，空隙的尺寸和密度显著减小。
2019-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Strong substrate influence on atomic structure and properties of epitaxial VO2 thin films
本研究利用STEM研究了不同衬底上外延VO2薄膜的原子结构与金属-绝缘体相变特性的关系，发现衬底诱导的畴界和裂纹显著影响MIT性能。
2023-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic, electronic and magnetic structure of graphene/iron and nickel interfaces: theory and experiment
第一性原理计算的碳覆盖的镍和铁基板上的原子，电子和磁性结构的影响表明，在金属基板的原子上的原子间距离和磁矩的变化微不足道。单层和少层石墨烯对铁表面的覆盖引起层之间的轨道占据和交换相互作用的显著变化，而镍基板的情况下，轨道有序和交换相互作用的变化要小得多。实验测量表明Fe@C纳米颗粒中存在铁磁性fcc-铁和Ni@C纳米颗粒的超顺磁性行为。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effect of intrinsic instability of cantilevers on static mode Atomic Force Spectroscopy
我们发现，由于存在固有的悬臂梁不稳定性的静力谱曲线显着修改。这种不稳定性与水桥或分子键断裂等不稳定性协同作用，使静力谱曲线（包括“跳脱接触”）依赖于样品台运动的步长。提出了一个模型来解释这些数据。这已经通过在尖端和基底之间施加电场来进一步验证，该电场修改尖端-基底相互作用。
2008-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Scalable, Highly Crystalline, 2D Semiconductor Atomic Layer Deposition Process for High Performance Electronic Applications
这项工作展示了原子薄2D半导体的大面积工艺，以解锁其商业化所需的技术升级。新的原子层沉积（ALD）和转换技术产生大面积性能均匀性和可调谐性。与石墨烯一样，2D过渡金属二硫属化物（TMDC）容易受到限制其商业应用的升级挑战。它们在大衬底上均匀生长和在替代衬底上转移是具有挑战性的，同时它们通常缺乏大面积的电性能均匀性。这项工作的可扩展ALD工艺能够在大面积上均匀生长2D TMDC，同时独立控制层厚度，化学计量和结晶度，同时允许无化学转移到应用衬底。使用该工艺在柔性衬底上制造的场效应晶体管（FET）的场效应迁移率高达55 cm^2/Vs，亚阈值斜率降至80 mV/dec，开/关比为10^7。此外，非易失性存储器晶体管，使用铁电FET（FeFET）在+-5 V工作，开/关比为107和3.25 V的存储器窗口被证明。这些FeFET展示了具有多状态切换的最先进性能，适用于单晶体管非易失性存储器和突触晶体管，揭示了该过程对灵活神经形态应用的适用性。
2022-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structure of a Zn monolayer on Ag(111) and Ag(110) substrates: an AES, LEED and STM study
用俄歇电子能谱、低能电子衍射和扫描隧道显微镜研究了室温下沉积在Ag（111）和Ag（110）衬底上的Zn单层膜的原子结构。在两个面上，形成了覆盖整个衬底表面的紧密堆积的Zn单层，并产生特定的莫尔图案。通过对LEED和STM数据的综合分析，我们推断出Zn单层膜具有（111）结构，相当于纯Zn层相对于银衬底旋转，Ag（111）面上的$1.5^\circ$和Ag（110）面上的$4.5^\circ$分别产生（$\sqrt{156}\times\sqrt{156})R18^\circ$）和c（12 × 6）超结构.
2019-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent Local Surface Electronic Structures of Homoepitaxial SrTiO3 Thin Films
利用低温扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）结合脉冲激光沉积（PLD）技术研究了SrTiO 3（001）的原子分辨衬底和同质外延薄膜表面。发现在1000 ℃下在1*10-6托的氧分压下退火（这是用于制备SrTiO 3衬底的典型退火处理）意外地导致原子尺度上的无序表面。与此相反，同质外延SrTiO 3薄膜上生长的无序衬底表现出（2*2）的表面重建。微分电导谱，dI/dV在STS测量，揭示了一些表面缺陷在10个单位的细胞厚的SrTiO 3膜，但少得多，在50个单位的细胞厚的膜。这些结果表明，在膜中的缺陷密度强烈依赖于膜的厚度，建议沿生长方向的非均匀的化学计量。
2010-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Database Construction for Two-Dimensional Material-Substrate Interfaces
二维材料在固体基底上的界面结构和相互作用对二维材料的制备和应用具有重要意义。然而，选择合适的固体基底来生长2D材料，确定和控制2D材料-基底界面仍然是一个很大的挑战，这是由于可能的配置的巨大多样性。在这里，我们提出了一个计算框架来选择一个合适的衬底外延生长的二维材料和预测可能的二维材料-衬底界面结构和取向使用密度泛函理论计算所有非等效的原子结构满足对称性约束。该方法是通过正确的预测三个实验报告的二维材料-基板界面系统，只有给定的信息的两个母体材料进行验证。基于这种方法还提出了几种可能的接口配置。因此，我们建立了一个数据库，其中包含这些接口系统，并一直在不断扩大。该数据库为新材料的外延生长和稳定化实验提供了初步指导。
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Large-Area MoS2 Atomic Layers with Chemical Vapor Deposition
以MoO3和S粉为反应物，采用化学气相沉积法在SiO2衬底上制备了大面积的MoS2原子层。光学，显微镜和电学测量表明，合成过程导致的二硫化钼单层的生长。TEM图像证实合成的MoS2片是高度结晶的。
2012-02-24 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
Electron-Beam Writing of Atomic-Scale Reconstructions at Oxide Interfaces
提出利用STEM电子束在独立SrTiO₃薄膜与承载衬底间隙中原位写入离子键晶体的方法，实现原子级锐利界面重构，为非外延构筑新型氧化物异质结构提供新途径。
2024-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photo-induced modifications of the substrate-adsorbate interaction in K-loaded porous glass
研究了可见光和红外线对钾原子嵌入纳米多孔玻璃基质的影响。通过可见光的光脱附增强了原子的迁移率并导致金属纳米颗粒的形成。两个不同的亚稳态集群的吸收带在近红外和红外生长的照明的结果。原子可以通过在孔表面的吸附/脱附事件的序列在两组之间移动。相反，用红外线照射不会显著增强孔内的原子扩散。然而，它诱导相关的修改的基板，从而改变其与组装集群的相互作用。因此，红外线改变系统的动力学，甚至在照射序列之后也影响非共振纳米颗粒群的演变。这些结果提供了新的见解的光致修饰的基板-吸附质相互作用在纳米尺寸的限制系统。
2015-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Substrate-mediated Borophane Polymorphs through Hydrogenation of Two-dimensional Boron Sheets
二维硼单分子层材料由于其结构的灵活性、可调的电学和力学性能而从众多的同素异形体材料中脱颖而出。原始硼氢化物多晶型物的稳定性可能通过用原子氢氢化（称为硼氢化物）来改善。然而，精确的吸附结构和潜在的机制仍然是难以捉摸的。采用第一性原理计算，我们证明了最佳配置的独立borophane和金属衬底上生长的。对于独立的β12和χ3硼烯，能量上有利的氢吸附位点在CN=4（CN：配位数）的硼原子的顶部，而α'硼烯的最佳吸附位点在CN=6的硼原子的顶部。与各种金属基板，硼氢化物的氢化配置调制显着，归因于Bpz和HS轨道之间的化学杂化强度。这些发现提供了一个深刻的洞察氢化硼烯和促进稳定的二维硼多晶型物的工程氢吸附位点和浓度。
2022-05-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Large-Scale Conformal Growth of Atomic-Thick MoS2 for Highly Efficient Photocurrent Generation
控制相邻晶种（纳米片）的互连以完全覆盖织构化衬底是通过化学气相沉积大规模共形生长原子厚度的过渡金属二硫属化物的主要挑战。在这里，我们报告了一种可控的方法上的单层二硫化钼的共形生长，不仅平面，而且通过金属有机化学气相沉积微米和纳米粗糙的SiO2/Si衬底。通过扫描电子显微镜、横截面高分辨率透射电子显微镜、光致发光（PL）映射和拉曼映射证明了单层MoS 2在崎岖表面上的连续性。有趣的是，在0.1 V的小施加偏压下，在纳米粗糙衬底上生长的MoS 2的光响应度（~254.5 mA/W）比平面样品（4.3 mA/W）高59倍。与所有先前在低偏压或零偏压下的基于MoS 2的光电流生成相比，该值创纪录地高。光响应度的这种大的增强来自于光-物质相互作用的大的活性区域和PL淬灭的局部应变，其中后一种效应是纳米粗糙表面上保形生长的单层中的关键因素和独特的。其结果是朝着批量制造现代原子厚度的光电子器件迈出了一步。
2018-07-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pure and Hybrid Evolutionary Computing in Global Optimization of Chemical Structures: from Atoms and Molecules to Clusters and Crystals
综述了近十年来演化计算方法在原子、分子团簇和晶体等复杂势能面研究中的发展。发展的趋势表明，纯以及混合进化计算技术结合DFT已成为一个强大的工具，虽然工作的分子团簇一直相当有限。文献中有一些直接用遗传算法求解原子/分子薛定谔方程的尝试。在Born-Oppenheimer近似水平下，GA密度方法似乎是一种可行的工具，在未来几年中可以更广泛地探索，特别是在设计具有目标特性的分子和材料的背景下。
2015-08-31 cond-mat.mtrl-sci cs.NE physics.chem-ph
Unraveling Intertwined Impacts between Lattice Vacancy and Substrate on Photonic Quasiparticles in Monolayer MoS$_2$
通过缺陷工程调制单层MoS$_2$硫空位密度，结合原子级显微分析，揭示了晶格空位与衬底疏水性对光子准粒子权重的独立及交织影响。
2023-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suspension and Measurement of Graphene and Bi2Se3 Atomic Membranes
将高质量的悬浮原子膜耦合到专门的电极上可以研究许多新的现象，例如这些二维系统中的自旋或库珀对输运。然而，许多电极材料在用于溶解下面的基底的酸中不稳定。在这里，我们提出了一个通用的和强大的多层次光刻技术悬浮原子膜，它可以应用于绝大多数的基板，膜和电极材料。使用这种技术，我们制造了具有Al电极和5500 cm^2/Vs的迁移率的悬浮石墨烯器件。我们还首次展示了独立式薄Bi 2Se 3膜的制造和测量，该膜具有对电极的低接触电阻和>~500 cm^2/Vs的迁移率。
2010-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tearing Graphene Sheets From Adhesive Substrates Produces Tapered Nanoribbons
石墨烯是一种真正的二维原子晶体，具有特殊的电子和机械性能。虽然传统的块状和薄膜材料已经被广泛研究，但石墨烯的关键机械性能，如撕裂和开裂，仍然未知，部分原因是其二维性质和最终的单原子层厚度，这导致传统材料模型的崩溃。通过结合第一性原理ReaxFF分子动力学和实验研究，自下而上的研究从粘合剂衬底的石墨烯片撕裂，包括锥形石墨烯纳米带的形成的观察。通过仔细分析的潜在的分子断裂机制，它表明，所得到的纳米取向的几何形状是由石墨烯基板的粘附能和撕裂的石墨烯层的数量控制。通过将石墨烯作为更广泛的二维原子晶体的模型材料，这些结果为高度受限的纳米材料的撕裂和开裂机制提供了基本的见解。
2010-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
