Nanostructured submicron block copolymer dots by sacrificial stamping: a potential preconcentration platform for locally resolved sensing, chemistry and cellular interactions
传统的接触式光刻涉及通过压印或通过油墨转移来使表面图案化。我们报告直接平版转移到对应表面的牺牲邮票的一部分。使用由嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚(2-吡啶)(PS-b-P2 VP)组成的牺牲印模,我们将高度约为100 nm的纳米结构亚微米PS-b-P2 VP点阵列沉积到硅晶片和载玻片上。牺牲PS-b-P2 VP印模用截锥形接触元件进行形貌图案化,并被海绵状连续纳米孔系统穿透。牺牲PS-b-P2 VP印模的海绵性质支持与配对表面的粘合剂接触的形成以及印模回缩期间接触元件的破裂。通过牺牲冲压产生的亚微米PS-b-P2 VP点可以进一步功能化,实例包括用染料加载亚微米PS-b-P2 VP点和将金纳米颗粒附着到它们的外表面。亚微米PS-b-P2 VP点的阵列可以集成到先进的光学显微镜、全内反射荧光显微镜或拉曼显微镜的装置中。纳米结构的亚微米嵌段共聚物点的阵列可以代表用于局部分辨传感和局部分辨细胞相互作用监测的预浓缩平台,或者可以用作芯片实验室配置中的微反应器阵列。
2018-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electromagnetic, atomic-structure and chemistry changes induced by Ca-doping of low-angle $YBa_2Cu_3O_{7-δ}$ grain boundaries
实用的高温超导体必须进行纹理化,以最大限度地减少取向不良晶界处临界电流密度$J_{gb}$的降低。在$YBa_2Cu_3O_{7-δ}$中用Ca部分取代Y,显示出对$J_{gb}$的显著改善,但其机制仍不清楚。在这里,我们报告原子尺度,结构和分析电子显微镜结合$7^{\circ}$ $[001]$ -倾斜$Y_{0.7}Ca_{0.3}Ba_2Cu_3O_{7-δ}$和$YBa_2Cu_3O_{7-δ}$晶界,位错核心分离的运输测量。我们发现,增强的载流子密度,更高的$J_{gb}$和较弱的超导性抑郁症在Ca掺杂的边界的结果从一个强大的,非单调的Ca偏析和结构重排的规模约为1 nm附近的位错核心。我们提出了一个模型的形成$Ca^{2+}$溶质气氛中的应变和电场的晶界,并表明,钙掺杂扩展的位错核心还提高了$J_{gb}$通过改善筛选和局部空穴浓度。
2005-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling Zn incorporation in CuInS$_2$ quantum dots: X-ray and optical analysis of doping effects, structural modifications and surface passivation
本研究利用X射线吸收光谱和时间分辨光学光谱,精确分析了Zn在CuInS$_2$量子点中的掺入机制及其对结构与光学性质的影响,揭示了ZnS壳层的形成与表面钝化作用,为优化量子点光致发光性能提供了依据。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Heavily Doped Semiconductor Nanocrystal Quantum Dots
杂质原子对半导体的掺杂使其在微电子和光电子学中得到了广泛的技术应用。对于胶体半导体纳米晶体,一种新兴的材料家族,其尺寸,成分和形状控制提供了广泛可调的光学和电子特性,掺杂已被证明是难以捉摸的。这既源于如何引入单一杂质的合成挑战,也源于对强量子限制下的重掺杂极限缺乏基本理解。我们开发了一种方法来掺杂半导体纳米晶体与金属杂质提供控制的带隙和费米能量。结合光学测量,扫描隧道光谱和理论揭示了一个有限的杂质带和带尾的出现。掺杂的成功控制及其理解提供了n-和p-杂质半导体纳米晶体,其极大地增强了这种材料在太阳能电池、薄膜晶体管和光电子器件中的潜在应用。
2021-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Mixed valency and site-preference chemistry for Cerium and its compounds: A predictive DFT study
铈及其与技术相关的化合物是异常混合价的例子,源于两种竞争的氧化态-巡回Ce $^{3+}$和本地化Ce $^{4+}$。在外加应力下,可以观察到异常转变,但尚未得到很好的理解。在这里,我们把混合价作为一个“合金”,涉及两个价与竞争和众多的占位配置,我们使用密度泛函理论与哈伯德U($i.e.$,DFT+U),以评估有效价和预测性能,包括控制价由伪三元合金化。对于Ce及其化合物,如(Ce-La)$_2$(Fe-Co)$_{14}$ B永磁体,我们发现在$ν_s=3.53$的光谱值附近存在稳定的混合价态$α$ -。化合物中的Ce化合价取决于其空间体积和局部化学;对于La掺杂,Ce化合价向$γ$ -样Ce $^{3+}$移动,如从空间体积所预期的;对于Co掺杂,化合价取决于局部Ce位点化学和空间体积。我们的方法捕捉到了复杂化合物中异常价态和位点偏好化学的关键起源。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Suppressed Defect Emission and Enhanced Blue Luminescence of Zn-Doped CuBr Quantum Dots synthesized in Room-Temperature Synthesis
University of Calicut(喀拉拉大学);Indian Institute of Technology (Indian School of Mines)(印度理工学院(印度矿业学院))
本研究通过室温环保合成制备Zn掺杂CuBr量子点,抑制缺陷发射并增强蓝色发光,实现96.4%色纯度,为高效无毒蓝光材料提供可扩展策略。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of sp-d Exchange Interaction in Mn$^2$$^+$doped All-inorganic Perovskite Quantum Dots (CsPbX$_3$: X= Cl, Br)
本工作首次利用磁圆二色性光谱直接观测到Mn$^2$$^+$掺杂CsPbX$_3$量子点中的掺杂剂-载流子磁交换相互作用,实现了有效激子g因子在2.1至-314间的可控调节,为其未来在自旋电子学领域的应用奠定了基础。
2023-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the optoelectronic properties of graphene quantum dots by BN-ring doping: A density functional theory study
Indian Institute of Technology Bombay(印度理工学院孟买分校)
本文通过密度泛函理论研究了通过BN环掺杂调节石墨烯量子点的光电性质,探讨了掺杂位置、方向和数量对光学性质的影响,并揭示了BN掺杂对光谱宽化的作用。
2026-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Driven Mn-Doping of Ge Quantum Dots - Mn-Interaction with the Ge QD{105} Facet and the Wetting Layer
用扫描隧道显微镜(STM)研究了Mn与{105}面为界的Ge量子点(QD)和(001)面为界的应变Ge润湿层(WL)的相互作用。Mn以亚单层浓度沉积在Ge QD和WL表面上,随后退火至400 ℃的温度。在退火过程中,用STM测量键合和表面形貌。Mn在Ge {105}面上形成平坦的岛,其形状和位置由再键合台阶重构引导。图像显示Mn-d带和Ge{105}面的空态的杂化。对QD上的Mn岛的统计分析产生对边缘位置的轻微偏好,而QD应变场不影响Mn岛。超小Mn团簇的形成在Ge(001)WL上占主导地位,这与未应变的Ge(001)表面的Mn相互作用形成对比。退火(<160 ℃)使WL上的Mn团簇保持不变,而Ge{105}面上的Mn岛经历成熟过程,随后是可归因于与Ge的混合开始的体积增益。这是支持的统计分析岛屿的体积和大小分布。提高退火温度(220- 375 ℃)导致Mn-表面扩散的快速增加,这由纳米尺寸簇的形成证明,其通过质量平衡分析被鉴定为锗化物Mn 5Ge 3。该反应伴随着原始Mn表面结构的消失,完成Mn去润湿。这项研究揭示了锰锗相互作用的细节,并证明了表面扩散作为一个决定因素在锰掺杂的锗材料的生长中的作用。
2012-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Nickel Doping Unlocks Ambient-condition Photostability in Individual Cesium Lead Bromide Perovskite Quantum Dots
Donostia International Physics Center (DIPC)(圣塞巴斯蒂安国际物理中心);Centro de Física de Materiales (CFM-MPC)(材料物理中心);University of the Basque Country (UPV/EHU)(巴斯克大学);EHU Quantum Center, University of the Basque Country UPV/EHU(巴斯克大学EHU量子中心);Universidad del País Vasco, UPV/EHU(巴斯克大学);IKERBASQUE, Basque Foundation for Science(伊克尔巴斯基克,巴斯克科学基金会)
针对环境条件下单光子源难以同时满足可扩展、稳定等需求的问题,本文通过改进LARP法合成Ni掺杂CsPbBr3量子点,实现环境下超10分钟光稳定、>99%单光子纯度,为量子通信光源提供新方案。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Indirect coupling between localized magnetic moments in zero-dimensional graphene nanostructures (quantum dots)
研究了两种石墨烯纳米片(约100个碳原子,具有锯齿形和扶手椅形边缘)的原位磁性杂质间的间接Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)耦合.具有哈伯德项的紧束缚汉密尔顿用于结构边缘杂质之间耦合的非微扰计算。一般来说,对于扶手椅边缘的纳米片,发现对电荷掺杂具有显著的耦合鲁棒性,而对于扶手椅边缘的结构,相互作用较弱并且对电荷掺杂更敏感。此外,间接交换的距离依赖性显着不同的边缘形式。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
There's Plenty of Surface at the Bottom: Surface Chemistry Enhances Light Absorption by Colloidal Semiconductor Nanocrystals
费曼的说法被用来强调表面和界面在纳米尺度上的内在相关性。在这里,胶体无机半导体纳米晶体的光吸收的表面化学的显着影响进行了讨论和演示一般。胶体金属硫族化合物量子点(QD)表面的化学物种(配体)被证明可以诱导宽带吸收增强和带隙减小。一个全面的库的硫族醇(ate)配体被利用来推断表面化学对量子点的光吸收性能的作用:配体硫族键合原子主要决定带隙减少,与np占据轨道贡献的价带边缘,并介导宽带吸收增强,促进共轭的配体侧基,进一步贡献从电子供体取代基。这些发现指向描述的胶体量子点,可以设想配位体作为整体量子点电子结构的一部分,超出了常见的模型,从类比与核心/壳异质结构描绘配位体作为仅仅扰动的核心属性。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Tuning the workfunction of ZnO through surface doping with Mn from first-principles simulations
ZnO的表面掺杂允许定制材料的表面化学,同时保持体的极好的电子结构。除了催化的吸附能和活化能的明显变化外,表面掺杂还可以改变材料的功函数,并使其能够针对特定的光催化和光电应用进行调整。我们提出了第一性原理电子结构计算的Mn的表面掺杂的ZnO(0001)表面。各种掺杂剂浓度已被认为是在最外(表面)层的Zn原子,而内部的材料保持在理想的纤锌矿结构。计算了各体系的表面能和表面功函数。功函数和表面能下降,随着锰浓度增加的O-终止的表面,而更复杂的行为是在金属终止的。我们讨论了这种材料的表面稳定性和表面电子结构的趋势,以及它们如何影响其性能。
2022-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the Interplay Between Formation Mechanisms and Luminescence of Lignin Carbon Quantum Dots from Spruce Biomass
该研究结合云杉木质素结构、酸解片段及三种掺杂合成途径,揭示LG-CQDs核/表面结构与发光性质的关联,为可定制发光碳量子点的设计提供依据。
2025-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.chem-ph
First-principles modeling of BaCeO_{3}: structure and stabilization of O vacancies by Pd-doping
我们使用第一性原理密度泛函理论(DFT)计算研究的基态结构的BaCeO_{3}(BC)和Pd掺杂的BC(BCP)。松弛的结构与最近的实验散射研究密切匹配,并且还提供了BC钙钛矿晶格如何容纳Pd的局部图像。考虑了化学计量比和缺氧材料,预计与每个Pd相邻的O空位的结构将受到青睐。在每个掺杂结构中的Pd的氧化态进行了研究,通过结构分析,其结果是支持的轨道分辨投影态密度。通过氧化还原化学和晶格应变消除解释了BCP中Pd对空位的稳定作用。
2007-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Covalent Nitrogen Doping and Compressive Strain in MoS2 by Remote N2 Plasma Exposure
二维材料的可控掺杂对于异质结和p-n同质结中的理想器件性能是高度期望的。在此,我们提出了一种有效的策略,通过远程N2等离子体表面处理掺杂的二硫化钼与氮。通过使用原位X射线光电子能谱学监测N2等离子体暴露时MoS 2的表面化学,我们确定了MoS 2中存在共价键合的氮,其中硫族元素硫被氮取代被确定为掺杂机制。此外,电特性表明,P型掺杂的二硫化钼是通过氮掺杂,与理论预测一致。值得注意的是,我们发现,氮的存在下,可以诱导压缩应变的MoS 2结构,这代表了第一个证据的应变诱导的替代掺杂在过渡金属二硫属化物材料。最后,我们的第一原理计算支持这种应变的实验证明,并阐明了氮掺杂浓度和压缩应变之间的相关性在二硫化钼。
2016-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Irreversible Temperature Quenching and Antiquenching of Photoluminescence of ZnS/CdS:Mn/ZnS Quantum Well Quantum Dots
报道了用反胶束法制备的ZnS/CdS:Mn/ZnS量子阱量子点(QWQD)光致发光的不可逆热猝灭和抗猝灭行为的实验观察。在8-290 K范围内,Mn ~(2+)4T_1-> 6A_1在430 nm处有一个蓝色发射峰,在600 nm处有一个橙色发射峰。随着Mn ~(2+)掺杂浓度的增加,它们在一定温度范围内除了表现出通常的热猝灭外,还表现出较强的抗猝灭行为,其中对橙色发光的抗猝灭作用非常显著,而对蓝色发光的抗猝灭作用较弱。此外,随着温度的升高,抗猝灭行为减弱,导致QWQD的PL温度依赖性滞后。
2013-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Band structure engineering of epitaxial graphene on SiC by molecular doping
SiC(0001)上的外延石墨烯遭受强本征n型掺杂。我们证明了过量的负电荷可以通过用强电子受体四氰基醌二甲烷(F4-TCNQ)非共价官能化石墨烯来完全补偿。在单层石墨烯中可以达到电荷中性,如来自角分辨光电子能谱(ARPES)的电子色散谱所示。在双层石墨烯中,源于SiC/石墨烯界面偶极的带隙随着F4-TCNQ沉积的增加而增加,并且作为分子掺杂的结果,费米能级移动到带隙中。使用电子费米表面和拉曼光谱定量的分子沉积后的载流子密度的减少。采用X射线光电子能谱学(XPS)和紫外光电子能谱学(UPS)研究了石墨烯/F4-TCNQ电荷转移复合物的结构和电子特性。石墨烯上的掺杂效果在空气中得以保留,并且耐温高达200 \degree C。此外,用F4-TCNQ的石墨烯非共价官能化不仅可以通过超高真空中的蒸发实现,而且可以通过湿化学实现。
2010-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Intraplanar couplings in the CuO_2 lattice of cuprate superconductors
本文研究了单层高T_c铜酸盐La_{2-x} Sr_xCuO_4和HgBa_2CuO_x以及双层高T_c铜酸盐Y_{1-y} Ca_yBa_2Cu_3O_x和HgBa_2CaCu_2O_x的基区掺杂依赖性。基底区域不仅倾向于在空穴掺杂时收缩,如从单电子量子化学所预期的,而且在最佳掺杂附近也表现出“膨胀”。我们把这种“膨胀”归因于强关联量子液体对CuO_2晶格的影响,使其在最佳掺杂附近几乎不可压缩,但在弱过掺杂区域高度可压缩。非均匀掺杂不能解释这种CuO_2晶格电子可压缩性的异常。
2004-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Surface Induced Magnetism of CdSe Quantum Dots: A DFT Study
Florida A&M University(佛罗里达农工大学)
通过自旋极化密度泛函理论计算,发现双配位表面原子而非三配位原子导致自旋极化表面态,并预测钝化后残留的悬挂键可产生可调表面磁性。
2026-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Experimental straintronics in nanotube quantum dots
Concordia University(康科迪亚大学)
通过实验研究单壁碳纳米管量子点中的机械应变对量子输运的精确控制,展示了高达3%的可逆单轴应变下的大机械门控效应,并证实应变可定量调控能隙和掺杂。
2026-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Covalent Functionalization and Passivation of Exfoliated Black Phosphorus via Aryl Diazonium Chemistry
原子级薄纳米材料的功能化使得能够定制它们的化学、光学和电子性质。剥离的黑磷是一种层状二维半导体,具有良好的载流子迁移率、可调带隙和高度各向异性特性,具有化学反应性,在环境条件下迅速降解。相比之下,在这里,我们表明,共价芳基重氮官能化抑制剥离的黑磷的化学降解,即使在几个星期的环境暴露。这种化学改性方案自发地形成磷-碳键,具有对芳基重氮取代基敏感的反应速率,并改变剥离的黑磷的电子性质,最终产生强的、可调的p型掺杂,其同时改善场效应晶体管迁移率和开/关电流比。这种化学功能化途径可控地改变剥离的黑磷的性质,从而提高其在纳米电子应用中的前景。
2016-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Small quantum dots of diluted magnetic III-V semiconductor compound
在本章中,量子多体理论方法被用来研究GaAs和InAs基的,含有锰或钒原子的小半导体化合物量子点(QD)的性质。自从纳米磁性半导体(即具有增强的磁性的纳米半导体化合物)的实验合成以来,对这样的系统的兴趣已经增长。这种增强是通过几种方法实现的,特别是通过掺杂一些原子,如Mn或V的共同的半导体化合物。实验研究表明,在薄纳米级磁性半导体膜和量子点的情况下,电子自旋密度可以是离域的。如本章所述,基于量子多体理论的计算合成(即,掺杂取代Mn或V原子的四面体对称GaAs和InAs小金字塔QD的虚拟合成)证明了这种QD是确实具有离域和极化电子自旋密度的小磁性分子。这种离域提供了一种物理机制,负责这些纳米级分子磁体的稳定,并导致什么可以被描述为电子电荷赤字的自旋极化孔的发展。在某些量子点中,电子自旋密度分布的数值相对较大,表明这种半导体系统可以用作自旋电子和磁光传感器应用的纳米材料。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Influence of germanium substitution on the structural and electronic stability of the competing vanadium dioxide phases
采用密度泛函理论(DFT)研究了锗掺杂二氧化钒(VO $_2$)的结构、电子和化学键行为.我们的动机是解释Ge掺杂下金属-绝缘体转变温度的增加,并了解它背后的基本物理和化学在传统的DFT水平上可以捕获多少。我们使用超原胞方法模拟掺杂,在VO $_2$中Ge原子具有不同的浓度和不同的空间分布。我们的研究结果表明,Ge原子的加入强烈扰动的高对称性金属金红石相,并诱导结构扭曲,部分类似于实验绝缘结构的二聚化。因此,我们的工作,暗示在Ge掺杂下观察到的转变温度增加的可能解释,激发进一步的研究了解VO $_2$的结构和电子跃迁的相互作用。
2023-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Growth of InN quantum dots to nanorods: A competition between nucleation and growth rates
本文报道了以In_2O_3为前驱物,NH_3为反应气体,在550-700 ℃的温度范围内,用化学气相沉积法生长InN纳米结构的过程。纳米结构的形态仅取决于生长温度,从量子点大小的纳米颗粒演变为纳米棒。发现630 ° C是纳米棒生长的阈值温度。在630 ° C下,成核开始于具有{10-12}表面平面的多面颗粒。随后,沿着[0001]方向生长具有m面{10-10}的非极性表面的六方多面体NR。进行了全面的研究,以了解纳米棒的演变作为生长参数,如温度,时间和气体流速的函数。纳米结构的形态的变化解释的基础上的成核速率和相形成过程中的生长速率。这些纳米结构的拉曼光谱研究表明,双轴应变的开发,因为无意的杂质掺杂与生长温度的增加。
2015-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Linear and Nonlinear Optical Properties of Graphene Quantum Dots: A Computational Study
由于石墨烯量子点(GQD)具有尺寸、形状、掺杂、相对低的损耗和高度的空间限制等可调谐性的优点,因此它正成为通过分子工程控制光的有效方式。GQD中的集体激发显示出高能等离子体频率以及太赫兹(THz)区域中的频率,使得这些系统成为光子技术的强大材料。在这里,我们报告的线性和非线性光学性质的大品种的GQD(400系统)的大小和拓扑结构,利用半经验和第一性原理方法的优势进行了系统的研究。我们的详细研究表明,GQD的光学非线性的光谱偏移和趋势取决于它们的结构,尺寸和形状。在圆形、三角形、条形和任意形状的量子点中,我们发现具有非等效亚晶格原子的量子点总是具有较低的HOMO-LUMO带隙、宽带吸收和高的非线性光学系数。此外,我们发现,对于大多数具有有趣的线性和非线性光学性质的GQD具有锯齿形的边缘,虽然反过来并不总是正确的。我们坚信,我们的研究结果可以作为指导方针,设计GQD在光学参量振荡器,高次谐波发生器和光调制器。
2015-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Controlling electronic properties of hexagonal manganites through aliovalent doping and thermoatmospheric history
本研究结合理论计算与实验测量,揭示异价掺杂和热大气历史可调控六方锰氧化物YMnO₃的载流子浓度与输运性质,实现导电类型可逆切换,为相关氧化物的半导体性质调控提供通用思路。
2024-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Self Doping for Synergistically Tuning the Electronic and Thermal Transport Coefficients in n-type Half-Heuslers
具有18价电子数的三元金属间半赫斯勒(HH)化合物(XYZ),即ZrCoSb,ZrNiSn和ZrPdSn,显示出有前途的热电性能。示例性地,已经通过实验观察到Y位原子的含量的轻微变化(约3-12.5%,即,m =0.03,ZrY(1+m)Z中为0.125)导致许多这些化合物的晶格热导率(kL)急剧降低65-80%以上。目前的工作旨在探索在这些化合物中实现低kL极限后最大化电子输运方案的可能性。考虑到晶格动力学的完全非谐性,在密度泛函理论的框架下进行玻尔兹曼输运计算。我们的研究结果表明,这些多余的原子存在于空晶格网站诱导散射作为一个摇铃模式或通过杂交与主机的声学模式取决于它们的质量和键合化学,分别。此外,这些散射中心的引入可能导致在电子能带结构中形成缺陷中间带隙状态(对电子输运有害)或导致主体化合物的轻掺杂。后者被发现是特别有利于实现协同作用,在热和电子传输。
2021-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Visualization the electrostatic potential energy map of graphene quantum dots
石墨烯量子点(GQD)代表单层至数十个小于30 nm的石墨烯层。GQD是一种新型的分子,由于其特殊的和可管理的光学,电学,化学和结构特性而引起了人们的极大兴趣。在这项工作中,我们报告的静电势能图,或分子静电势面,说明三维GQD的电荷分布。电荷分布的知识可用于确定GQD如何彼此相互作用。为了准确地分析分子的电荷分布,必须计算大量的静电势能值。传输这些数据的最佳方式是将它们可视化为静电势图。然后,ZINDO半经验量子化学方法将计算的数据施加到从薛定谔方程导出的GQD的电子密度模型上。为了使GQD的静电势能数据易于解释,采用红色作为最低静电势能值和蓝色作为最高静电势能值的色谱来传达静电势能值的变化强度。四种GQD模型的计算结果表明,电离势的能量在-7.20 ~-5.31 eV之间,电子亲和势在-2.65 ~-0.24 eV之间。
2021-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of the quantum-confined Stark effect in $InAs/In(Ga)As$ quantum dots with p-doped quantum dot barriers
研究了非有意掺杂和p掺杂InAs/In(Ga)As量子点的量子限制斯塔克效应,比较了它们在光调制器中的性能。测量结果表明,掺杂的QD势垒导致更好的品质因数$(FoM)$,定义为反向偏置电压摆幅的吸收$Δα$的变化与$1 V$ $α(1 V)$处的损耗的比率,$FoM=Δα/α(1 V)$。改进的性能是由于基态吸收峰的存在和斯塔克位移的附加分量。测量表明,当与具有NID QD势垒的叠层相比时,p掺杂QD势垒可以导致在-73 $°$ C至100 $°$ C的温度之间FoM调制器性能增加超过3 $\times$。
2022-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Stability, growth, and doping of In$_{2}$(Si, Ge)$_{2}$O$_{7}$ as promising n-type wide-gap semiconductors
本文通过计算与实验研究了In$_{2}$X$_{2}$O$_{7}$(X=Si, Ge)三元氧化物的相稳定性与n型掺杂特性,发现Zr掺杂可实现宽范围的施主浓度,并通过薄膜生长实验验证了其作为功率电子器件中n型宽禁带半导体的潜力。
2025-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Role of Functionalized Graphene Quantum Dots in Hydrogen Evolution Reaction: A Density Functional Theory Study
由于密度泛函理论(DFT)提供了微观见解,因此它在推进催化领域方面非常有利,从而可以指导新型催化剂的实验研究。最近的几项研究表明,低维材料可以是非常有效的催化剂。石墨烯量子点(GQD)由于其独特的性质,如低毒性,化学惰性,生物相容性,结晶性等,在过去的几年中得到了广泛的关注。GQD的这些性质是由于量子限制和边缘效应,促进了它们在传感,光电子,催化等各个领域的应用。此外,可以通过掺杂和功能化来增强GQD的性质。为了了解由氧和硼基基团官能化对与析氢反应(HER)相关的催化性能的影响,我们对用氧(O)、硼酸(BC $_2$ O)和硼酸(BCO $_2$)官能化的GQD进行了系统的研究。所有的计算,包括几何优化,电子和吸附机制,进行了使用Gaussian 16软件包,采用混合功能的B3 LYP,和基组6- 31 G(d,p)。随着GQD中功能化基团的变化,我们观察到其电子性质的显着变化。氢在O-GQD、BC $_2$ O-GQD和BCO $_2$ -GQD上的吸附能E $_{ads}$分别为-0.059 eV、-0.031 eV和-0.032 eV。因此,对于所有三种类型的官能化GQD,氢吸附的吉布斯自由能($ΔG$)非常接近理想值(0 eV)。因此,本工作提出了实验实现低成本和多功能GQD基催化剂的清洁和可再生氢能生产的途径。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Effect of realistic metal electronic structure on the lower limit of contact resistivity of epitaxial metal-semiconductor contacts
用全带密度泛函理论和半经验紧束缚(TB)方法研究了金属电子结构对[100]取向n-Si电阻率下限的影响.使用模拟单元格的界面化学外延CoSi 2 [100]取向的Si实验观察到的指导下,它表明,“理想金属”的假设失败,在某些情况下,因此低估了接触电阻率的下限在n-Si的至少一个数量级在高掺杂浓度。在金属和半导体的横向动量空间的失配,所谓的“谷过滤效应”,被证明是依赖于模拟的界面化学。结果强调,需要明确列入金属原子和电子结构的原子模型的传输跨越金属半导体接触
2014-05-06 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Insights into Surface and Ligand Effects in Stoichiometric HgTe Quantum Dots
Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);Indian Institute of Technology Delhi(德里印度理工学院)
通过原子模拟揭示HgTe纳米团簇从限域主导到表面影响的电子结构转变,并发现中性配体能有效消除表面局域态,为红外光电子功能设计提供指导。
2026-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Doped and Codoped Silicon Nanocrystals: the Role of Surfaces and Interfaces
硅纳米晶由于其新颖的性质及其在电子、光电子、光伏、热电和生物等领域的潜在应用而受到广泛的研究。这些新特性是通过载流子的量子限制和表面化学的强烈影响相结合来实现的。如在体硅的情况下,电子、光学和输运性质的调谐与以受控方式掺杂纳米晶体的可能性有关。这是一个很大的挑战,因为一些研究表明,Si纳米晶体中的掺杂与体相掺杂不同。理论和实验表明,掺杂和共掺杂受到大量参数的影响,如硅纳米晶体的尺寸,形状,钝化和化学环境。然而,这些参数之间的连接和掺杂剂的本地化,以及发生的自净化效应仍然不清楚。在这篇综述中,我们总结了这一迷人的研究领域的最新进展,考虑独立的和矩阵嵌入的硅纳米晶体从理论和实验的角度来看,特别注意的从头计算得到的结果和尺寸,表面和界面诱导的影响。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Overcoming the surface paradox: Buried perovskite quantum dots in wide-bandgap perovskite thin films
本文提出一步快速退火制备三维钙钛矿薄膜中的埋入式PQDs,解决表面失稳问题,并实现稳定、超亮、电可驱动的单光子发射。
2025-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.med-ph physics.optics
Unlocking Dynamic Luminescent Mapping of pH with Sustainable Lignin-Derived Carbon Dots with Multimodal Readout Capacity
本研究以造纸副产物木质素合成功能化碳点,通过比率发光和比色两种机制实现高灵敏度可逆pH监测及二维发光成像,兼具可持续性与实用性,推动绿色传感技术发展。
2025-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Multi-Length-Scale Dopants Analysis of an Image Sensor via Focused Ion Beam-Secondary Ion Mass Spectrometry and Atom Probe Tomography
针对先进CMOS图像传感器中掺杂剂测量的挑战,提出结合聚焦离子束-二次离子质谱(大面积、亚20nm分辨率)与原子探针层析成像(原子尺度定量分布)的多长度尺度表征方法,助力优化半导体器件性能与可靠性。
2025-04-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Robust cross-chain surface interstitial electronic states and doping-enhanced superconductivity in monolayer $M_2$N ($M$= Ti, Zr, Hf) electrides
本文通过第一性原理计算发现单层$M_2$N电子化合物具有稳健的跨链表面间隙电子态,并证实空穴掺杂可显著增强其超导电性。
2025-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Colloidal dispersions of sterically and electrostatically stabilized PbS quantum dots: the effect of stabilization mechanism on structure factors, second virial coefficients, and film-forming properties
本研究利用SAXS技术探究了静电稳定的PbS量子点在极性溶剂中的长程相互作用,发现其偏离理想溶液行为,且通过引入多价电解质屏蔽静电排斥可实现从无定形到晶态薄膜的转变,突显了纳米晶体间相互作用对成膜性质的关键调控作用。
2024-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Chemical functionalization on planar polysilane and graphane
二维材料对于电子应用是重要的。平面化学功能化是二维体系电子结构工程的一种自然方法。基于密度泛函理论,我们研究了氟取代平面聚硅烷和石墨烷的电子结构。我们发现碳和硅呈现出非常不同的表面化学。平面聚硅烷的间接能隙在氟修饰后变为直接能隙,能隙宽度主要取决于氟的覆盖率,而与氟在表面的分布无关。然而,由于反键态和近自由电子(NFE)态之间的竞争,氟掺杂石墨烷的电子结构对掺杂构型非常敏感。在特定的氟分布模式下,可以得到零维和一维的NFE态。我们还研究了-OH或-NH $_2$基团的化学修饰。碳似乎太小,不能在其石墨烷骨架上容纳高浓度的大官能团。
2009-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Formation of nano and micro scale hierarchical structures in MgO and ZnO quantum dots doped LC media: The role of competitive forces
本文通过对比MgO和ZnO纳米颗粒掺杂液晶的介电、光电和相变性能,揭示了NP-NP、LC-LC、NP-LC及基底-粒子间竞争性相互作用驱动纳米/微米层级结构形成的机制,发现MgO掺杂引起显著性能变化而ZnO掺杂影响较小。
2024-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exploring the Surface Segregation of Rh Dopant in PtNi Nanoparticles through Atom Probe Tomography Analysis
质子交换膜燃料电池有望成为氢基发电和储存的能量转换装置。然而,在阴极处的氧还原的缓慢动力学强加了对具有大的可用面积的高活性催化剂(通常为Pt或Pt基)的需要。Pt的稀缺增加了部署和操作成本,推动了新型高活性物质系统的开发。作为替代方案,Rh掺杂的PtNi纳米颗粒被认为是有前途的氧还原催化剂,但纳米颗粒中组成元素的3D分布仍然不清楚,使得难以指导性能优化。在这里,先进的显微镜和微量分析技术的组合被用来研究的Rh分布在PtNi纳米粒子,Rh表面偏析被揭示,即使与总Rh含量低于2at. %.我们的研究结果表明,掺杂和表面化学必须仔细研究,以建立一个明确的联系与催化活性可以真正建立。
2023-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Early-stage Quantum Dot Growth Mechanisms with High-temperature Ab Initio Molecular Dynamics
胶体量子点(QD)表现出非常理想的尺寸和形状依赖性的性质,从电子器件到成像的应用。磷化铟量子点已经成为取代毒性更大的CdSe量子点的主要候选者,但是由于对如何调整生长过程的理解不足,具有所需性质的InP量子点的生产落后于其他量子点材料。使用高温从头算分子动力学(AIMD)模拟,我们报告的第一个直接观察的早期阶段的中间体和随后形成的InP集群从分离的铟和磷前体。在我们的模拟中,铟团聚之前形成的In-P键。我们观察到一个占主导地位的intercomplex途径,其中在一组前体副本之间形成In-P键,而第二铟前体的羧酸盐配体在团聚的铟提取配体从磷前体。这个过程产生了一个富铟的集群的结构性能相媲美,在散装锌包磷化铟晶体。AIMD采样的反应事件的最小能量途径表征证实了这些观察结果,并确定了In-羧酸解离能量仅确定沿In-P键形成途径的势垒,其对于复合物间(13千卡/摩尔)比复合物内(21千卡/摩尔)机制低。另一方面,磷前体化学控制反应的热力学。我们观察到的前体在控制量子点形成的不同作用强烈表明,迄今为止在InP量子点合成优化中遇到的挑战可能是由于一个被忽视的需要,同时解决铟和磷前体的化学合作调整策略。
2015-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Size and temperature dependent intraband optical studies of heavily n-doped PbS quantum dot solids
通过重掺杂,胶体量子点(CQD)中带内跃迁的稳态访问允许在带隙以下的能量处利用电磁波谱。CQD带内光电子学为廉价的中长波长红外光电探测器和发光器件开辟了一条新的道路,这些器件目前主要采用外延材料。作为一个新的实验研究领域,对量子点带内跃迁的基本性质的深入研究还很缺乏。本文研究了重掺杂PbS量子点(QD)薄膜的带内跃迁随尺寸和温度的变化。我们测量的带内跃迁的吸收系数是在$10^4$ cm $^{-1}$的顺序,这是可比的带间吸收系数的值。此外,我们确定的带内跃迁的振子强度的大小依赖性。我们证明了带内能量与温度的负相关性,相反的带间跃迁的正相关性。
2020-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci