Modeling Diffusion-Limited Crystal Growth from Vapor using a Commercial Finite-Element Analysis Code
本应用笔记介绍了如何使用QuickField（一种商用有限元分析代码）对气相扩散限制晶体生长进行建模。晶体生长问题被铸造成一个稳态的热扩散问题的格式，这是一种类型的问题QuickField的目的是解决，我们推导出相关的转换因子和变量之间的对应关系。我们还描述了晶体生长问题中的三种边界条件和热扩散问题中相应的边界条件。作为一个例子，我们研究了冰的晶体生长从水蒸气在背景气体中使用各种混合边界条件。
2006-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of the bulk modulus of mixed ionic crystal NH_4Cl_{1-x}Br_x
卤化铵由于其多晶型和铵离子可能的内旋转而成为一个有趣的研究体系。本文应用Vegard定律，用三体势模型（TMF）研究了混合离子晶体$_4$-Cl-$_{1-x}$-Br-$_x$的静态性质。在这里，通过使用一个简单的理论模型，我们估计的体积模量的三元合金NH $_4$ Cl $_{1-x}$ Br $_x$，在单独的体积模量的终端成员。计算值与应用Vegard定律从三体势模型（THEMS）推导出的值相当。
2017-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Dependence of SWNT Growth Mechanism on Temperature and Catalyst Particle Size: Bulk versus Surface Diffusion
分子动力学模拟表明，单壁碳纳米管从固体和液体金属颗粒的成核和生长的许多方面是相似的。在这两种情况下，石墨岛从簇表面剥离，形成生长成单壁碳纳米管的帽。然而，与液体颗粒相反，其中C原子在添加到生长的单壁碳纳米管之前主要扩散到团簇的主体中，将C掺入固体颗粒上的单壁碳纳米管中主要通过表面扩散发生。
2006-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Surface-state-dominated transport in crystals of the topological crystalline insulator In-doped Pb$_{1-x}$Sn$_x$Te
三维拓扑绝缘体和拓扑晶体绝缘体代表了物质的新量子态，它们被预测具有绝缘体态和自旋动量锁定的无隙表面态。在实验上，已经证明难以实现将允许表面状态在相当大的温度范围内支配输运性质的高体电阻率。在这里，我们报告了一系列的铟掺杂的Pb $_{1-x}$ Sn $_x$ Te化合物，表现出巨大的体积电阻率连同拓扑表面状态的强有力的证据，基于厚度依赖的输运研究和磁阻测量。对于这些体绝缘材料，表面状态决定了接近30 K的温度下的电阻率。
2015-02-09 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure growth and characterization of bulk MnAs single crystals
在1GPa和1100 °C下，通过使用压砧、高压和高温技术从熔体中生长砷化锰（MnAs）块体单晶。从固化块中提取的生长态黑色晶体表现出板状形态，具有平坦表面，最大尺寸高达~ 3 x 2 x 0.5 mm 3。室温下的六方晶体结构由X射线衍射证实[B81，空间群P63/mmc，No 194，Z = 2，a = 3.7173（4）<$，b = 3.7173（4）<$，c = 5.7054（8）<$，和V = 68.277（16）<$3]。随温度变化的磁化强度测量结果表明，在Tc = 318.5 K时发生了一阶铁磁-顺磁转变，并伴随着~ 9 K的磁滞。这里报道的相对较大的晶体的成功生长可能会扩展到各种取代的类似物的MnAs，从而为进一步探索这个有趣的系统开辟了新的可能性。
2017-11-06 cond-mat.mtrl-sci
A Dual Diffusion Chamber for Observing Ice Crystal Growth on c-Axis Ice Needles
我们描述了一个双扩散室，用于观察空气中的水蒸气作为温度和过饱和度的函数的冰晶生长。在第一个扩散室中，尖端半径约为100 nm的薄c轴冰针生长到约2 mm的长度。然后将针状晶体输送到第二个扩散室，在那里温度和过饱和度可以独立控制。通过在第二腔室中产生线性温度梯度，对流被抑制，并且过饱和可以高精度地建模。与其他实验相比，c轴针状晶体提供了独特的起始几何形状，双扩散室允许在广泛的环境条件下快速定量观察冰的生长行为。
2014-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Bulk Intergrowth of a Topological Insulator with a Room Temperature Ferromagnet
我们证明了层状室温铁磁体Fe 7 Se 8和拓扑绝缘体Bi 2 Se 3形成晶体取向的块状复合共生晶体。描述了共生体在实空间和倒易空间中的形态。重要的是，Bi2Se3和Fe7Se8的基面是平行的，因此保留了体相中固有的良好解理。这种共生是微米级的。共生晶体中的两个相都显示出它们固有的体性质：Fe7Se8的铁磁性是各向异性的，易磁化轴在晶体的平面内，并且ARPES表征表明Bi2Se3上仍然存在拓扑表面态。对于所谓的“Fe掺杂的Bi2Se3. "
2012-02-22 cond-mat.mtrl-sci
In situ visualization of Ni-Nb bulk metallic glasses phase transition
本文报道了镍基大块非晶合金的结构演化和晶化行为的原位研究结果。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、纳米束衍射（NBD）、差示扫描量热仪（DSC）、径向分布函数（RDF）和扫描探针显微镜/光谱（STM/STS）等技术对Ni 63. 5 Nb 36. 5玻璃晶化前后的结构和电子性质进行了分析。结果表明，Ni 63.5Nb 36.5合金在低于完全晶化温度的条件下可以发生部分表面晶化。根据我们的STM测量，初始结晶最初是从Ni 3 Nb相形成开始的。结果表明，由于可能的表面重构，表面结晶与体相结晶有很大不同。提出了Ni 63.5Nb 36.5玻璃合金二维晶化的机制，对应于局部亚稳（3x 3）-Ni（111）表面相的形成。不同的表面纳米结构的发展的可能性的原始玻璃态合金在超高真空中的退火温度低于，比晶化温度。均方表面粗糙度参数Rq的增加，而从玻璃态到完全结晶状态，可以引起的Ni 3 Nb和Ni 6 Nb 7体相的并发生长。提出了估算Ni_（63.5）Nb_（36.5）团簇尺寸的简单经验模型，计算值（7.64 A，8.08 A）与STM测量值（8 A-10 A）符合较好。
2013-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier dynamics in bulk MoS2 crystal studied by transient absorption microscopy
我们报道了室温下块状二硫化钼晶体中载流子动力学的瞬态吸收显微镜研究。通过555 nm脉冲的带间吸收注入载流子，并通过测量时间延迟和空间扫描的660 nm脉冲的差分反射来探测。我们发现谷间转移时间约为0.35 ps，热载流子的能量弛豫时间约为50 ps，载流子寿命为180 ps。通过监测载流子的时空动力学，我们得到了热化电子的扩散系数为4.2 cm 2/s，对应于170 cm 2/Vs的迁移率。我们还观察到随时间变化的热载流子的扩散系数。
2013-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Direct Exfoliation of Nanoribbons from Bulk van der Waals Crystals
研究提出一种通用且无光刻的直接剥离方法，能从多种块体范德华晶体制备高纵横比单晶纳米带，并展示其电、磁、光特性，为量子器件应用铺路。
2024-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Precise Radiative Lifetimes in Bulk Crystals from First Principles: The Case of Wurtzite GaN
氮化镓（GAN）是固态照明的关键半导体，但其辐射过程尚未完全了解。在这里，我们展示了准确计算大块单轴晶体辐射寿命的第一原理方法，重点关注纤锌矿GAN。我们计算的辐射寿命在100 K以下与实验非常一致。我们表明，考虑到激子（通过Bethe-Salpeter方程）和自旋-轨道耦合，包括激子精细结构计算准确的辐射寿命是必不可少的。激子解离成自由载流子的模型使我们能够计算辐射寿命到室温。我们的工作使精确的辐射寿命计算III-氮化物和其他各向异性固态发射体。
2020-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Zero-field Anomalous Hall Effect in Bulk Single Crystal Mn3Ir
Key Laboratory of Quantum Materials and Devices of Ministry of Educations, School of Physics, Southeast University（东南大学物理学院教育部量子材料与器件重点实验室）；Shanghai Advanced Research Institute, CAS（中国科学院上海高等研究院）
本文利用高通量助熔剂法生长化学计量比（111）取向六方 Mn₃Ir 块状单晶，并发现其微弱 AHE 源于 A、B 型反铁磁畴响应相互抵消。
2025-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation dynamics simulations with climb: kinetics of dislocation loop coarsening controlled by bulk diffusion
位错攀移率，假设空位体扩散，推导和实施位错动力学模拟研究面心立方金属中的空位棱柱环粗化。当环路不能滑动，比较的模拟与粗化模型的基础上的线张力近似显示出良好的协议。然后进行滑移和爬升的位错动力学模拟。允许环沿其棱柱形圆柱体滑动导致更快的粗化动力学，因为环的直接聚结现在是可能的。
2011-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Hidden spin polarization in inversion-symmetric bulk crystals
自旋-轨道耦合（SOC）可以在3D晶体中诱导自旋极化，表现为体Rashba（R-1）和Dresselhaus（D-1）效应。我们确定，这些自旋极化效应从根本上源于特定的原子位置的不对称性，而不是从普遍接受的晶体空间群的不对称性。这种理解导致认识到，以前被忽视的隐藏形式的自旋极化应该存在于中心对称材料。虽然所有的能带必须是双重退化的中心对称材料中，我们发现，这种双重退化带的两个组件可以有相反的极化，每个空间定位在两个单独的部门之一，形成反转的合作伙伴。我们用第一性原理计算证明了中心对称晶体（记为R-2和D-2）中的这种隐藏的自旋极化。这种新的理解可以大大拓宽目前有用的自旋电子材料的范围，并通过原子尺度上的操作控制自旋极化。
2014-02-18 cond-mat.mtrl-sci
On the Formation of Thin Ice Crystal Plates: A New Type of Morphological Instability in Diffusion-Limited Growth
我们提出了一种新的形态不稳定性，在扩散限制生长的小面晶体从气相，可以解释形成的薄冰板在温度接近-15 ℃。当小平面生长的附着动力学强烈依赖于小平面表面的形态时，出现不稳定性。特别是，我们提出的冷凝系数的增长冰棱镜刻面的宽度时，刻面接近原子尺寸显着增加。这个模型调和了冰晶生长的几个相互矛盾的测量，并为未来的生长实验做出了额外的预测。其他刻面晶体材料可表现出类似的形态不稳定性，其促进薄板状或针状晶体结构的扩散限制生长。
2003-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Control of surface and bulk crystalline quality in single crystal diamond grown by chemical vapour deposition
为了改进基于通过化学气相沉积（CVD）生长的单晶金刚石的现有技术的性能，并且为了在诸如量子计算或固态和半导体盘状激光器的领域中开辟新技术，对表面和体晶体质量的控制是非常重要的。使用Ar/Cl气体混合物的电感耦合等离子体（ICP）蚀刻被证明可以去除机械加工表面的亚表面损伤，同时保持宏观平面度和微观尺度上的低粗糙度。高品质单晶CVD金刚石中的位错被证明是通过使用具有低表面损伤和低密度扩展缺陷的组合的衬底来减少的。衬底工程，使得只有少数的缺陷相交的外延表面也被示出导致位错密度的减少。本文报道了单晶CVD金刚石双折射的各向异性。超低双折射板（< 10-5）现在可用于固态盘状激光器的腔内散热器，并且应用不再受去偏振损耗的限制。沿垂直于CVD生长方向的方向小于5 × 10-7的BiNbO 3已在异常高质量的样品中得到证实。
2009-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Observation of multichannel quantum coherent transport and electron-electron interaction in Bi2Te3 single crystal
大部分拓扑绝缘体由于来自原生缺陷的传导的过度贡献而相对未被探索。在这里，我们调查的体积电导在Bi 2 Te 3晶体具有减少的缺陷诱导传导。我们的研究结果揭示了三种输运机制的存在，主要是热激活跨越体带隙，缺陷态电荷传导，和量子相干输运。低温电导和磁电导揭示了体材料中存在多通道二维量子相干输运。通道的数量是五元组层的数量级，表示每个五元组层是单个传输通道。这些输运通道表现出二维电子-电子相互作用效应，导致电子退相，而缺陷态体导电表现出三维电子-电子相互作用效应，其在缺陷诱导的载流子增强时消失。
2019-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Fast diffusion of a Lennard-Jones cluster on a crystalline surface
我们提出了一个分子动力学研究大的Lennard-Jones集团在晶体表面上的演变。描述了集群的静态和动态特性。我们发现，大集群可以迅速扩散，实验观察到的。团簇和衬底的晶格参数之间的失配的作用被强调来解释团簇的扩散。这种扩散可以被描述为一个布朗运动引起的vibrationnal耦合到基板，一种机制，以前没有被认为是集群扩散。
1997-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Phonon dynamics of a bulk WSe$_2$ crystal excited by ultrashort near-infrared pulses
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Department of Materials Science and Engineering, Institute of Science Tokyo（东京科学大学材料科学与工程系）
研究通过超短近红外脉冲激发WSe₂单晶，利用泵浦-探测反射率测量，结合三个不同相位的振荡（7.45、7.49和7.7 THz）模拟声子动力学行为，发现4.0和11.5 THz小峰及7.5 THz强峰。
2025-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Boundary-reaction-diffusion model for oscillatory zoning in binary crystals grown from solution
振荡带（OZ）是许多地质形成的晶体所表现出的现象。它的特点是由自组织引起的固溶体组成的准周期振荡。我们提出了一个新的模型OZ。所应用的生长机制包括通过溶液本体的物质扩散、颗粒吸附、表面扩散以及随后的解吸或并入晶体中。这种机制，特别是，可以提供必要的同步效应，以重现实验获得的晶体的层状结构，缺乏在其他模型。我们进行线性稳定性分析结合数值模拟。我们的研究结果再现实验结果方面形成的图案和OZ发生所需的临界过饱和度。
2006-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of topological Dirac fermions in the surface and three-dimensional Dirac cone state in the bulk of ZrTe$_{5}$ single crystal
虽然关于ZrTe $_{5}$中电阻率异常的长期争论已告一段落，但其电子能带结构的确切拓扑性质至今仍是一个谜。理论计算预测，块体ZrTe $_{5}$是一个弱或强的三维（3D）拓扑绝缘体。然而，角分辨光电子能谱和输运测量清楚地证明了3D狄拉克锥态的体积中的价带和导带之间的小质量间隙。通过对ZrTe $_{5}$单晶的磁化强度和磁输运的测量，我们发现了由拓扑表面态产生的螺旋自旋织构和与体相三维Dirac锥态相关的手征异常.这意味着ZrTe $_{5}$是一种新型的3D拓扑绝缘体，在其体隙态中具有无质量的狄拉克费米子激发。然而，在材料科学中没有已知的3D拓扑绝缘体在其绝缘体块中保持线性能带色散。除了能带拓扑之外，从电阻率和霍尔测量中还可以明显看出，通过控制杂质和缺陷，电阻率中的异常峰可以移动到低得多的温度（$T$ $<$ 2 K）。
2016-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier density, mobility and Seebeck coefficient of melt-grown bulk ZnGa2O4 single crystals
在10 ~ 310 K温度范围内测量了熔融生长的ZnGa 2 O 4单晶的载流子密度、迁移率和Seebeck系数随温度的变化关系。室温下的电导率约为s = 286 S/cm，这是由于非意图掺杂引起的高电子浓度n = 3.26*10^（19）cm^（-3）。室温下的迁移率为μ = 55 cm^2/Vs，而当温度低于180 K时，电离杂质的散射将迁移率限制为μ =62 cm^2/Vs。在室温下，Seebeck系数为S_（ZnGa_2 O_4-Al）=（-125+-2）μ V/K，并表现出简并半导体的温度依赖性。在低温下，约60 K，我们观察到的最大值的塞贝克系数由于声子拖曳效应。
2020-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Measurements of Cylindrical Ice Crystal Growth Limited by Combined Particle and Heat Diffusion
我们目前的测量长柱状冰晶的生长从水蒸气在很宽的温度范围内，在空气中的过饱和水平。从薄的c轴冰针晶体开始，我们观察了它们随后在蒸汽扩散室中的生长行为，在受控条件下提取针的初始径向生长速度。将六角针状晶体近似为无限长的圆柱体，我们创建了一个分析生长模型，该模型包括水分子通过周围空气的颗粒扩散以及固化产生的热量扩散的影响。只有最小的调整模型参数，我们得到了很好的协议与我们的实验数据。据我们所知，这是第一次在水蒸气的冰生长中测量到粒子和热扩散的综合效应。该分析进一步提供了一种精确的方法，用于校准实验生长室中的水蒸气过饱和水平。
2016-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Hidden Zeeman-type spin polarization in bulk crystals
探索被忽视的潜在效应，因为名义上的全球晶体对称性，但确实是可见的固态材料一直是一个迷人的研究课题最近。在这里，我们介绍了一种新的隐藏的塞曼型自旋极化（HZSP）的大块晶体与亚晶格结构。在这些晶体的动量空间中，在某个平面中形成的双简并带可以表现出具有垂直于该平面的相反自旋取向的均匀自旋配置，而这种简并态在空间上分离在一对实空间扇区中。有趣的是，我们发现HZSP可以在中心对称和非中心对称材料中表现出来。我们进一步证明了非对称的二重螺旋旋转对称性在HZSP形成中的重要作用。此外，两个代表性的材料实例，即，中心对称的WSe $_2$和非中心对称的BaBi $_4$ O $_7$通过第一性原理计算被识别为显示HZSP。因此，我们的发现不仅为隐藏的自旋极化研究开辟了新的视角，而且大大拓宽了自旋电子学应用的材料范围。
2023-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar diffusion of photo-excited carriers in bulk GaAs
用高空间分辨率的超快泵浦探测技术研究了GaAs体材料中双极载流子的扩散。具有点状空间分布的载流子被紧密聚焦的泵浦激光脉冲激发。载体的时空动态监测的时间延迟和空间扫描的探测脉冲。双极扩散系数由线性拟合的面积展开式导出，从10 K时的约170~ $\mathrm{cm}^2 \mathrm{s}^{-1}$下降到室温时的约20~ $\mathrm{cm}^2 \mathrm{s}^{-1}$.我们的结果是一致的，从以前测得的迁移率推断。
2011-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Subsurface diffusion in crystals and effect of surface permeability on the atomic step motion
在Burton、Cabrera和Frank模型的基础上，从理论上研究了表面阱上体缺陷和表面点缺陷产生和湮灭的原子机制。我们表明，在晶体表面的自发光和空位的创建和湮灭可以描述通过引入一个扩散层的体点缺陷吸附在表面下面。分析了表面磁导率对原子阶跃速率推进的影响。我们的结论是，表面渗透性，以及在气相和体相中的点缺陷的过饱和度，控制晶体表面形态的动态。
2019-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion quantum Monte Carlo and GW study of the electronic properties of monolayer and bulk hexagonal boron nitride
采用扩散量子蒙特卡罗（DMC）和多体$GW$方法计算了单层和块状六方氮化硼（hBN）的电子带隙。我们发现单层带隙是间接的。$GW$在单激发$G_0W_0$和部分自洽的$GW_0$水平上预测了小得多的准粒子能隙。相比之下，在$GW_0$计算之上求解Bethe-Salpeter方程会产生与DMC值非常一致的直接激子在$K$点处的激子结合能。振动重整化的电子带隙被发现是显着的单层和散装。考虑到振动效应，DMC高估了体相hBN的带隙，而$GW$理论低估了它。
2020-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Surface states in bulk single crystal of topological semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$ towards water oxidation
拓扑相物质的能带反转带来了奇异的物理性质，如拓扑保护表面态的出现。它们强烈地影响所研究材料的表面电子结构，并且可以作为一个很好的平台来深入了解表面反应的催化机制。在这里，我们合成了拓扑半金属Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$的高质量块体单晶。我们发现，在室温下，Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$自然地拥有拓扑半金属的能带结构。这就保证了Co原子表面态的存在。Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$大块单晶暴露出由Co原子构成的Kagome晶格，具有高的电导率。它们作为析氧过程（OER）的催化中心，由于部分填充的$e_g$轨道，使成键和电子转移更有效。该块体单晶显示出优异的OER催化性能，尽管表面积比Co基纳米结构催化剂小得多。我们的研究结果强调了裁剪拓扑非平凡的表面状态的高活性电催化剂的合理设计的重要性。
2019-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Oriented Three-Dimensional Magnetic Biskyrmion in MnNiGa Bulk Crystals
一个biskyrmion由两个束缚的，拓扑稳定的skyrmion自旋纹理。这些咖啡豆形状的物体已经在真实空间中使用洛伦兹透射电子显微镜（LTEM）在薄板中观察到。仅从LTEM成像来看，尚不清楚biskyrmions是否是表面限制的物体，或者类似于非中心对称helimagnets中的skyrmions，在大块样品中的三维管状结构。在这里，我们调查的biskyrmion形状因子的单晶和多晶MnNiGa样品使用小角中子散射（SANS）。我们发现，biskyrmions不是长程有序的，甚至在单晶中也不是。令人惊讶的是，所有的无序双克尔米子都有它们的面内对称轴沿某些方向排列，由磁晶各向异性控制。这种各向异性的性质可以进一步利用biskyrmions编码信息。
2019-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Potassium self-diffusion in a K-rich single-crystal alkali feldspar
本文报道了在$1169$至$1021 \, \mbox{K}$温度范围内对宝石级单晶碱性长石进行的钾扩散测量。在ISOLDE/CERN放射性离子束设施中，将$\mbox{}^{43}\mbox{K}$植入来自Volkesfeld，Germany的天然透长石中，垂直于（001）晶面。扩散系数很好地描述了阿克里尼乌斯方程与$2.4 \, \mbox{eV}$的活化能和$5\times10^{-6} \, \mbox{m}^{2}/\mbox{s}$，这是三个以上的数量级低于$\mbox{}^{22}\mbox{Na}$在相同的长石和相同的结晶方向的扩散系数的指前因子。国家的最先进的考虑，包括离子电导率数据在同一晶体和蒙特卡罗模拟的扩散在随机二元合金结构点的相关运动的K和Na通过超导机制。
2017-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Electrical polarization switching in bulk single crystal GaFeO$_{3}$
针对存在显著原子无序的 GaFeO$_{3}$ 单晶，结合压电响应力显微镜、X 射线衍射、穆斯堡尔谱与从头算计算，提出并验证了新的极化翻转原子位移机制。
2023-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Strained GaN Quantum-Well FETs on Single Crystal Bulk AlN Substrates
我们报告的第一个实现的分子束外延生长应变GAN量子阱场效应晶体管的单晶体AlN衬底。所制造的双异质结构FET表现出超过2 X 10^13/cm 2的二维电子气（2DEG）密度。欧姆接触的2DEG沟道形成n+ GAN MBE再生长过程中，与0.13欧姆-毫米的接触电阻。拉曼光谱使用的量子阱作为光学标记揭示了量子阱中的应变，和应变弛豫的再生长的GAN接触。65 nm长的矩形栅器件的直流漏电流驱动为2.0 A/mm，峰值非本征漏电流为250 mS/mm，小信号射频性能达到fT~120 GHz。DC和RF性能表明，体AlN衬底为应变量子阱氮化物晶体管提供了一个有吸引力的替代平台，用于未来的高电压和高功率微波应用。
2016-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Characterization, optical properties and electron(exciton)-phonon interaction in bulk In2Se3 crystals and InSe nanocrystals in In2nSe3 confinement
复杂的电子显微镜，能量分散和宽温光吸收和光致发光（PL）的调查进行Bridgeman生长的层状In 2 Se 3晶体。结果表明，In_2Se_3晶体作为一个整体具有均匀的In和Se原子浓度，对应于In_2Se_3化学计量比。然而，In 2Se 3晶体含有大量的位错，在其上纳米尺寸的纯InSe、In 6Se 7和单斜红色Se的晶相的散布沉降下来。光学宽温调查In 2Se 3允许我们做以下工作：建立带隙的宽度，激子结合能;确定半层A-声子的频率，它参与电子（激子）-声子相互作用;并评估载流子的有效质量和介电磁导率。最后，讨论了In 2Se 3晶体中三维InSe纳米晶体带隙的蓝移和电子（激子）-声子相互作用的特征，InSe纳米晶体的半径和不同半径的三维InSe纳米晶体的系综对激子发射/吸收半宽随温度和InSe纳米晶体半径的增加的影响。
2018-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Multi-Hill Strategy in Metadynamics for Interstitial Diffusion in Crystals
提出一种利用结晶学对称性的 MetaD 多势垒策略，通过在 FES 等价位置同时沉积势垒加速晶体间隙扩散，单次模拟即可无先验获取所有基元过程，并在 BaZrO3 质子扩散中验证其高效性。
2023-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Exploration of the hysteresis of martensite-austenite transition in bulk \b{eta}-Cu-Zn-Al single crystals
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institute of Engineering Univ. Grenoble Alpes, SIMaP UMR 5266（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，工程研究所，SIMaP实验室）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institute of Engineering Univ. Grenoble Alpes, Institut Néel UPR 2940（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，工程研究所，奈尔研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, CEA, IRIG, MEM-NRSUMR 9001（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，研究创新、信息和绿色技术研究所，MEM-NRS）
本文提出高通量实验方法，利用块状梯度成分单晶并结合原位光学显微观测，系统探索Cu-Zn-Al铁弹合金中使马氏体相变迟滞最小的成分区间。
2025-10-20 cond-mat.mtrl-sci
General Model of Diffusion of Interstitial Oxygen in Silicon and Germanium Crystals
用分子力学、半经验和从头算方法对硅和锗晶体中氧扩散系数进行了理论模拟。据建立，间隙氧原子（Oi）的扩散过程是由最接近Oi的三个硅（锗）原子的最佳配置控制。计算得到激活能Ea（Si）= 2.59 eV，Ea（Ge）= 2.05 eV，指前因子Do（Si）= 0.28 sm 2 s-1，Do（Ge）= 0.39sm ~ 2·s ~（-1）与实验值符合得很好，并首次较好地描述了Si晶体中氧扩散常数随温度的变化关系（T=350 - 1200 ℃）。流体静压（P<80 kbar）导致扩散势垒线性降低（对于Si晶体dEa/dP = -4.38 × 10（-3）eV kbar-1）。计算出的硅晶体中的氧扩散系数的压力依赖性同意以及与氧相关的热施主的压力增强的初始生长。
2004-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Crystal growth and elasticity
本文的目的是回顾外延生长中的一些弹性效应。我们首先描述了描述弹性效应所需的主要成分（弹性相互作用，表面应力，体积和表面弹性，应力固体的热力学）。然后，我们描述了体弹性和表面弹性如何通过应力驱动的不稳定性影响生长模式和表面形态。最后报道了晶体生长过程中的应力-应变演化。
2007-12-21 cond-mat.mtrl-sci
A Polymeric Planarization Strategy for Versatile Multi-terminal Electrical Transport Studies on Small, Bulk Quantum Materials
提出一种聚合物平面化策略，通过嵌入聚合物使小型块体量子材料表面平整，结合光刻技术制作多端电极，克服尺寸限制并减少热应变，实现多功能电输运测量。
2022-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Intermediate Sites on Bulk Diffusion Barriers: Mg Intercalation in Mg$_2$Mo$_3$O$_8$
用于Mg电池的高电压正极材料的正在进行的研究主要受到本体氧化物框架中差的Mg迁移率的阻碍。受Mo $_3$团簇的存在可以促进电荷重新分布以及Mg在非优选（四面体）配位环境中的存在的启发，我们研究了层状Mg $_2$ Mo $_3$ O $_8$（一种潜在的正电极）中的Mg（脱）嵌入行为。虽然没有观察到电化学活性，但Mg $_2$ Mo $_3$ O $_8$的化学脱镁是成功的，但导致非晶化。随后的第一性原理计算预测在低Mg浓度和高激活势垒的体Mg扩散的结构分解的热力学驱动力强，与实验观察。Mg扩散途径的进一步分析揭示了O-Mg-O哑铃中间位点，其产生高Mg $^{2+}$迁移势垒，表明过渡态对设置迁移势垒的大小的影响。
2016-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Role of pre-ordered liquid in the selection mechanism of crystal polymorphs during nucleation
采用过渡路径取样法研究了钼凝固过程中均匀形核的原子机制。该机制的特点是形成一个预结构区域的高键取向秩序的过冷液体，然后由结晶体相的成核的中心内的生长固体集群。这种前体在该过程中起着至关重要的作用，因为它提供了液体和结晶核之间的扩散界面，这降低了界面自由能并促进了体相的成核。此外，预定区域的结构特征不同于液相和固相，并且预选成核的特定多晶型物。Mo的成核机制与表现出不同结晶体相的金属的成核机制的相似性表明，前体的形成是在这些材料中观察到的一般特征。前体的结构特征对最终结晶体相的强烈影响表明，对于所研究的系统，多晶型物选择发生在成核的非常早期的阶段。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Green's function for crystals containing a planar interface
灵活的边界条件方法耦合一个孤立的缺陷，通过体晶格格林函数的谐波响应介质，在界面的情况下，界面晶格格林函数。我们提出了一种方法来计算任意原子相互作用的平面界面的晶格格林函数，适合于线缺陷/界面相互作用的研究。界面耦合到两个不同的半无限体区域，和格林函数的界面界面，体界面和体体相互作用分别计算。弹性双晶格林函数和体晶格格林函数给出了体区域之间的相互作用。我们利用部分傅里叶变换来处理平面内的周期性。部分傅立叶空间中的力常数矩阵的直接求逆提供了界面项。一般的方法不对原子相互作用或晶体取向作任何假设。采用柔性边界条件模拟了钛中螺旋位错与$(10\bar{1}2)$孪晶界的相互作用，并与传统的固定边界条件的结果进行了比较。灵活的边界条件给出了正确的核心结构，需要通过能量最小化来松弛的原子显著减少。这突出了灵活的边界条件方法的适用性，通过\textit{ab initio}方法模拟缺陷/界面相互作用。
2010-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Automated Burgers Vector Identification for Individual Dislocations in Bulk Crystals
European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Department of Physics, Technical University of Denmark（丹麦技术大学物理系）；Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark（丹麦技术大学机械工程系）
本文提出一种纳入晶体学约束的物理信息卷积神经网络，可从弱束积分摇摆曲线图像中自动识别体块晶体单个位错的伯格斯矢量，合成测试准确率达93%，实验交叉滑移案例中72.7%分层预测匹配参考伯格斯矢量。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Growth of whisker-like and bulk single crystals of PrFeAs(O,F) under high pressure
用六面顶砧高温高压技术，在3GPa和1500 ℃下，从NaAs助熔剂中生长出了PrFeAs（O，F）超导晶须和块状单晶。带状晶须状晶体的长度为400-1300微米，宽度为40-70微米，厚度为5-10微米，具有在ab平面中的长尖锐边缘和垂直于该面的c轴。发现生长的块状晶体具有不规则的板状形状，线性尺寸高达1 mm，厚度为120微米。这两种类型的单晶体都以相同的四元结构结晶，并且在磁化强度的温度依赖性方面显示出单相行为，超导转变温度约为31 K。温度梯度和反应助熔剂的存在似乎对PrFeAs（O，F）单晶晶须和块体单晶的生长起着重要的作用。这些观察结果表明，晶体的形态特性不仅取决于所需材料的晶体结构的对称性，而且还取决于生长介质。
2013-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Diffusion kinetic parameters from bulk diffusion limited gas release processes
大量吸收的气体物种的球形卵石的扩散进行了研究分析，强调有用的时间积分的扩散系数分析的任意温度实验。高精度的近似值引入的解析表达式的数值计算需要相当长的时间。提出了一种从单一线性升温过程中提取扩散动力学参数的方法，即扩散系数的激活能和相应的指前因子与球形卵石半径的比值。
2007-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Imaging the topological current carrying state and the surface to bulk transformation, in Bi2Se3 single crystal and thin film
基于磁光的电流成像技术比较了拓扑绝缘体材料Bi 2 Se 3的单晶和薄膜中拓扑电流分布的性质。该单晶在低温下具有约3.6nm厚的均匀拓扑表面电流片。随着温度的升高，电流部分地转移到晶体块体中，并且伴随地，片分裂成高电流密度区域和低电流密度区域的片状网络。高电流密度区的温度依赖性表明，晶体中的表面到体的转变具有经典的相变现象的特征。具有拓扑高电流密度的表面积分数表现为序参量。这种相变是由无序驱动的。在Bi 2 Se 3薄膜中，我们发现了准一维拓扑边缘电流的存在，这种电流在弱的外加磁场下被抑制。边缘电流在薄膜中转变为均匀的体电流。
2020-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Peaked bulk crystal nucleation in charged sphere melts from salt concentration dependent crystallization experiments at very low metastability
我们确定了散装晶体成核率在低亚稳带电球的水悬浮液。实验进行依赖于电解质浓度和两个不同的粒子数密度。随时间变化的成核速率显示出明显的初始峰值，而凝固后的晶体尺寸分布偏向于更大的晶粒尺寸。在每个浓度下，成核速率密度最初随盐浓度的增加而呈指数下降。然而，完整的数据集，显示出一个意想不到的缩放的成核速率密度与亚稳态倍的粒子数密度。用经典成核理论对结果进行参数化处理，发现核表面和成核势垒的界面自由能非常低，远低于热能。我们尝试性地将我们的观察结果归因于由所采用的条件化技术引入并充当成核种子的双重态的存在。
2021-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
X-ray phase contrast topography to measure the surface stress and bulk strain in a silicon crystal
通过X射线干涉测量法测量Si晶格参数假设使用无应变晶体，这可能是不真实的，因为由于表面弛豫、重构和氧化引起的内应力。我们使用X射线相衬形貌术来研究干涉仪晶体的加工、退火和涂层的应变灵敏度，通过测量沉积在干涉仪反射镜晶体上的铜膜引起的晶格应变来评估形貌术的能力。一个副产品是在涂层完全松弛后测量表面应力。
2020-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface and Bulk Structural Properties of Single Crystalline Sr3Ru2O7
我们报告的温度和热循环依赖的表面和体结构的双层钙钛矿Sr 3Ru 2 O 7单晶。利用低能电子衍射（LEED）和单晶X射线衍射（XRD）技术，分别研究了表面和体相结构。单晶XRD数据与先前关于具有RuO 6八面体旋转的体结构的报道非常一致，其随着温度的降低而增加（在300 K下为~ 6.7（6）度，在90 K下为~ 8.1（2）度）。LEED结果表明，在表面的八面体更扭曲与更高的旋转角（约12度之间的300和80 K）和轻微的倾斜（（4.5 \pm 2.5）度在300 K和（2.5 \pm 1.7）度在80 K）。虽然XRD数据证实了在先前的中子粉末衍射研究中发现的晶胞高/宽比（即晶格参数c除以参数a和b的平均值）的温度依赖性，但体相和表面结构在300和80 K之间的热循环下几乎没有变化。
2010-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhancing Ionic Conductivity of Bulk Single Crystal Yttria-Stabilized Zirconia by Tailoring Dopant Distribution
本文提出了一个基于从头算的单晶氧化钇稳定氧化锆离子电导率的动力学蒙特卡罗模型。通过结合密度泛函理论计算和团簇展开方法来考虑离子相互作用，并且发现离子相互作用对于再现实验中观察到的有效活化能至关重要。该模型预测，通过将掺杂剂离子排列成超晶格，有效能垒可以降低0.15-0.25 eV。
2010-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Comment on "Photon energy and carrier density dependence of spin dynamics in bulk CdTe crystal at room temperature"
我们对Ma等人的结论进行了评论[Appl. Phys. Lett. { \bf 94}，241112（2009）]中，Elliott-Yafet机制在室温下本征体CdTe中的高载流子密度下比D 'yakonov-Perel'机制更重要。我们指出自旋弛豫完全来自D 'yakonov-Perel'机制。在自旋弛豫时间的密度依赖性中观察到的峰值正是我们在最近的工作中预测的[Phys. Rev. B { \bf 79}，125206（2009）]。
2009-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth-related profiles of remanent flux in bulk melt-textured YBaCuO crystal magnetized by pulsed fields
研究了熔体织构YBa_2Cu_3O_7（YBCO）晶体在高达6 T的准静态和脉冲磁场中磁化后的剩余磁通量分布。研究表明，只要磁脉冲足够尖锐，且其幅值远远超过二次穿透磁场，脉冲磁化技术对样品的非均匀性就变得非常敏感。利用这种方法，在适当的磁脉冲参数下，我们特别证明了YBCO晶体在生长扇区（GS）中的生长响应于弱连接的宏观排列--它们大多出现在GS内部，而不是沿着GS边界。
2001-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab-initio tensile tests of Al bulk crystals and grain boundaries: on the universality of mechanical behaviour
我们沿着不同的拉伸轴以及垂直于不同的晶界对块体Al进行了从头算拉伸测试，以确定界面能、分离功和理论强度等机械性能。我们发现，所有不同的研究几何形状表现出的能量-位移曲线，可以带入重合的精神，众所周知的通用结合能关系曲线。这大大简化了计算从头拉伸强度的整个参数空间的晶界。
2010-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Experimental evidence for topological surface states wrapping around bulk SnTe crystal
我们证明了金属拓扑表面态包裹在三维拓扑晶体绝缘体SnTe的所有侧面。这是通过研究振荡量子磁输运和磁化在倾斜的磁场，使我们能够观察到从相邻的样品侧的同时贡献。考虑到SnTe库对费米能级的钉扎作用，我们成功地从理论上描述了磁化强度的deHaas-vanAlphen振荡。所确定的表面态的π-Berry相位证实了它们的狄拉克费米子性质。我们独立地观察到振荡的贡献，磁输运和磁化起源于散装SnTe水库的高孔密度。结果表明，体朗道态和表面朗道态是平行存在的。我们的主要结果是：拓扑表面态四面包围着体库，这一结果具有普适性。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
