Resolving the Intrinsic Bandgap and Edge Effect of BiI3 Film Epitaxially Grown on Graphene
具有层状结构、适当带隙和高载流子迁移率的二维材料在光电子和光伏器件中具有潜在的应用前景，引起了人们极大的兴趣。采用分子束外延（MBE）方法在石墨烯封端的6 H-SiC（0001）衬底上生长了原子厚度可控的BiI 3薄膜。利用扫描隧道显微镜（STM）研究了BiI 3薄膜的生长动力学过程和结晶特性。扫描隧道光谱（STS）揭示了2.8 eV的单层BiI 3的带隙与膜厚度的几层BiI 3，这大大超过了以前报道的宏观光学测量确定的值弱依赖。这种差异源于BiI 3的边缘效应，其使带隙下移至1.5 - 1.6 eV，如STS曲线所示，并由密度泛函理论（DFT）计算进一步证实。我们的工作提供了一种制备高质量单层BiI 3薄膜的方法，解决了BiI 3薄膜的本征带隙以及边缘效应对带隙减小的影响，不仅对基础研究，而且对纳米电子和光电应用都有重要意义。
2021-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous, ultra-nano- and nano-crystalline tungsten-based coatings grown by Pulsed Laser Deposition: mechanical characterization by Surface Brillouin Spectroscopy
脉冲激光沉积允许获得具有不同纳米结构的W和W-Ta合金涂层，通过X射线衍射监测。这种结构和弹性性能之间的相关性进行了研究，通过调整沉积过程中的气体压力，退火温度和Ta浓度获得的非晶状，超纳米和纳米晶涂层。充分的弹性表征实现表面布里渊光谱，解释各向同性和各向异性的薄膜模型。在几十Pa的He气压下获得了类非晶态涂层。与体W相比，它们具有较低的刚度，约60%，与质量密度密切相关（低约40%）。在纳米晶制度的刚度更相关的平均晶粒尺寸，接近体积值增加微晶尺寸。非晶类涂层的真空退火导致超纳米晶种的成核，其嵌入具有质量密度和刚度的中间值的非晶基质中。这里，刚度是由晶体尺寸和密度之间的相互作用产生的。与Ta合金化导致与纳米晶制度中的杠杆规则一致的性质，并且当干扰晶体生长的较高Ta浓度诱导超纳米晶体结构时偏离该规则。
2017-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Properties and device performance of BN thin films grown on GaN by pulsed laser deposition
宽带隙和超宽带隙半导体是下一代高功率、高频电子产品的核心。本文报道了用脉冲激光沉积法在宽带隙氮化镓（GAN）上生长超宽带隙氮化硼（BN）薄膜。综合的光谱（芯能级和价带XPS、FTIR、Raman）和微观（AFM和STEM）表征证实了BN薄膜在GAN上的生长。在光学上，我们观察到BN/GAN异质结构具有二次谐波产生活性。此外，我们制作的BN/GAN异质结的肖特基二极管，表现出整流特性，较低的导通电压，并提高击穿能力（234 V）相比，GAN（168 V），由于更高的击穿电场BN。我们的方法是弥合宽带隙和超宽带隙材料之间的差距的早期步骤，用于潜在的光电子学以及下一代高功率电子学。
2022-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Transport Properties of Graphene Nanoribbon Transistors on Chemical-Vapor-Deposition Grown Wafer-Scale Graphene
石墨烯纳米晶体管（GNR）场效应晶体管（FET）的宽度低至12 nm，已经通过电子束光刻使用晶圆级化学气相沉积（CVD）工艺来形成石墨烯。GNR FET的漏极电流调制在300 K时约为10，在4 K时增加到近106。最小电流的强温度依赖性表明CVD生长的GNR-FET的带隙开放。通过微分电导法估计提取的带隙为约0.1 eV。这项工作突出了CVD生长的大面积石墨烯的发展，并展示了纳米晶体管中带隙的开放。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
XHEMTs on Ultrawide Bandgap Single-Crystal AlN Substrates
本文提出基于单晶AlN衬底的XHEMT，通过赝晶GaN沟道实现强载流子限制，克服传统GaN HEMT的位错和热阻问题，在10 GHz下达到5.92 W/mm输出功率和65%效率，适用于下一代射频电子。
2025-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Heterostructure and Interfacial Engineering for Low-Resistance Contacts to Ultra-Wide Bandgap AlGaN
通过组分渐变、简并掺杂与界面工程，在超宽带隙AlGaN MESFET上实现创纪录低接触电阻率，揭示界面电阻主导接触电阻。
2024-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Materials Screening Approach to Thermochemically Stable Thin Film Optical Emitters for Thermophotovoltaics
该研究提出涂层/衬底双层薄膜高温发射体的材料筛选方法，基于53种高熔点材料模拟1800 °C下的性能权衡，发现AlN/W可使GaSb电池效率超过49%。
2024-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Laser-Assisted Deposition of r-B4C Coatings Using Ethylene as Carbon Precursor
采用CO2激光辅助化学气相沉积（LCVD）技术，在BCl 3、C2 H4和H2的动态反应气氛中，在熔融石英基体上制备了菱面体B4 C涂层。碳含量为15至22原子%的膜以高达每秒0.12微米的沉积速率生长。研究了沉积B_4C薄膜的反应体系动力学以及生长条件对沉积层结构和形貌的影响。关键词：菱面体碳化硼（r-B4 C），激光CVD，生长动力学。
2002-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Sub-0.6 eV Inverted Metamorphic GaInAs Cells Grown on InP and GaAs Substrates for Thermophotovoltaics and Laser Power Conversion
本研究在InP和GaAs衬底上制备了带隙低于0.6 eV的倒置变质GaInAs光伏转换器，通过优化缓冲层降低位错密度，实现了高效热光伏和激光功率转换，峰值效率分别达24.0%和36.8%。
2023-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Study of Optical Properties of MOCVD-Grown Rutile GeO2 Films
本研究对MOCVD生长的金红石型GeO₂薄膜进行光学表征，明确了其缺陷发射、带隙等特性，为其在电力电子及深紫外光电器件的应用提供支撑。
2025-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of the bandgap of Eu doped {ZnCdO/ZnO}30 multilayer structures
本文利用分子束外延技术生长原位Eu掺杂的{ZnCdO/ZnO}30多层结构，通过SIMS和XRD表征发现退火对Eu浓度影响甚微，并利用Varshni和Bose-Einstein方程成功描述了带隙的温度依赖性。
2024-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
Structural, optical, and thermal properties of BN thin films grown on diamond via pulsed laser deposition
本文采用脉冲激光沉积在单晶金刚石上生长BN薄膜，表征了其混合相结构、抗磁性、各向异性折射率及热学性能，为超宽禁带BN/金刚石异质结构器件应用提供了关键数据。
2023-09-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of mixing and annealing on the optical and mechanical properties of TiO$_{2}$:Ta$_{2}$O$_{5}$ amorphous coatings
非晶态钛钽混合涂层是引力波探测器布拉格反射器的关键部件。在涂层中获得最低可能的光学吸收和机械损耗值对于GWD是至关重要的，并且这需要对涂层沉积和沉积后退火进行复杂的优化。本文系统地研究了用离子束溅射法生长的非晶态二氧化钛-钽氧化物混合薄膜的光学性质和内耗。我们认为涂层与六种不同的阳离子混合比，我们研究他们都在沉积和退火状态。通过利用光谱椭偏数据和建模，以及辅助技术，我们检索了在很宽的光谱范围内的涂层的介电函数。当改变混合比并进行退火时，我们发现上述大多数性质的单调趋势。值得注意的是，退火后的Urbach能量显示出对于约20%的混合比的确定的最小值，非常接近于显示出对于GWD应用的最低光学吸收的涂层的组成。我们认为，所观察到的最低Urbach能量不仅取决于混合比，但也对退火参数。另一方面，最小涂层损失角被发现是弱依赖于所考虑的测量频率，并位于一个相当宽的范围内的Ti含量，这表明，搜索一个绝对最小的沉积后退火，而应寻求在研究中的最佳退火参数为每个特定的阳离子比例考虑。这项工作构成了一个参考的非晶混合二氧化钛-钽涂层的光学性能，并突出了Urbach能量的高性能布拉格反射器的材料的优化过程中的相关性。
2022-09-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Temperature Dependence of $β-Ga_2O_3$ Heteroepitaxy on c-plane Sapphire using Low Pressure Chemical Vapor Deposition
由于$β-Ga_2O_3$具有约4.4 - 4.9 eV的宽带隙和约7-8 MV/cm的高电击穿强度，其在电力电子和深紫外（UV）光电探测器中引起了极大的关注。最近报道了使用低压化学气相沉积（LPCVD）技术以高生长速率生长$β-Ga_2O_3$外延薄膜。在这项工作中，我们已经研究了生长温度的影响$β-Ga_2O_3$薄膜生长在c面蓝宝石衬底上使用LPCVD。我们通过从800 $^°$ C到950 $^°$ C改变温度来进行生长，同时保持所有其他生长参数（Ar/O $_2$气体流速、生长压力和镓前体到衬底的距离）恒定。进行光学、结构和表面表征以确定生长的薄膜的带隙、相纯度、晶体取向和晶体质量。在800 $^°$ C的生长温度下观察到$Ga_2O_3$的非晶岛，而在850 $^°$ C至950 $^°$ C的生长温度下获得连续和结晶（-201）取向的$β-Ga_2O_3$薄膜。薄膜的结晶度随生长温度的升高而提高，在925 $^°$ C生长的样品中，最小摇摆半峰全宽为1.52 $^°$。对于在875 $^°$ C及以上生长的所有样品，透射率测量显示光学带隙为~4.77-4.80 eV，高生长速率为~6 $μ$ m/hr。
2021-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Beryllium nitride thin film grown by reactive laser ablation
在分子氮气氛中，采用激光烧蚀铍箔的方法在硅衬底上生长了氮化铍薄膜。用俄歇能谱（AES）、X射线光电子能谱（XPS）和能量损失谱（EELS）测定了样品的组成和化学状态。一个低的吸收系数在可见光区，和3.8 eV的光学带隙，由反射椭圆偏振法确定，获得在氮气压力高于25毫托生长的薄膜。结果表明，采用该方法，铍与氮气的反应是非常有效的，可以制备出高质量的薄膜。
2001-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Carrier transport and electrical bandgaps in epitaxial CrN layers
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.（柏林保罗·德鲁德固态电子学研究所，莱布尼茨柏林研究联盟协会）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼茨晶体生长研究所）
研究了CrN层的载流子输运与电学能隙，发现其具有n型半导体行为及两个激活能相关的导电机制。
2025-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of vertically aligned carbon nanotube forests grown on stainless steel surfaces
垂直排列的碳纳米管（CNT）森林是一类特别有趣的纳米材料，因为它们结合了多功能特性，例如高能量吸收、抗压强度、可回收性和超疏水性，并且重量轻。这些特性使它们适合用作金属管道和叶片的涂层、保护层和涂层基材。CNT森林在金属上的直接生长提供了将可调CNT官能团直接转移到所需基底上的可能性。在这里，我们专注于表征结构和机械性能，以及在不同类型的不锈钢上生长的CNT森林的润湿性和粘附性。我们调查的碳纳米管的微观结构的钢基板的组成和形态之间的相关性，并揭示后者如何最终控制的CNT森林的机械和润湿性能。此外，我们还研究了基底形貌对碳纳米管与基底粘附性的影响。我们强调，相同的结构-性能关系支配的机械性能的碳纳米管森林生长在钢和Si上。
2018-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High versus low energy ion irradiation impact on functional properties of PLD-grown alumina coatin
本研究比较0.25与1.2 MeV离子辐照至25 dpa的PLD氧化铝涂层，发现纳米硬度随损伤变化的定性关系与能量无关，表明浅注入下纳米压痕评估仍可行。
2023-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial PbGeSe thin films and their photoluminescence in the mid-wave infrared
Stanford University（斯坦福大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
本研究通过外延生长PbGeSe薄膜，利用快速热退火改善晶体质量并实现更宽的带隙，为中波红外光电子器件提供新材料。
2025-02-23 cond-mat.mtrl-sci
MBE grown preferentially oriented CdMgO alloy on m- and c-plane sapphire substrates
与其它Ⅱ-Ⅵ族半导体材料不同，氧化镉透明氧化物在制备各种光电子器件方面具有巨大的应用潜力。在这项工作中，我们研究了生长CdxMg 1-xO合金的m-和c-平面蓝宝石衬底上的富镉富镁的条件下，使用等离子体辅助分子束外延方法。采用X射线衍射和原子力显微镜（AFM）技术对CdMgO无规合金的结构和形貌进行了研究，并采用能量色散X射线（EDX）光谱法进行了成分分析。利用紫外-可见光谱研究了薄膜的室温光学性质。X射线衍射分析证实了立方岩盐结构的存在，<111>CdMgO晶体取向的c-平面蓝宝石和<110>CdMgO优先取向的m-平面蓝宝石。通过AFM测量表面粗糙度。从吸收曲线，光学带隙确定使用Tauc关系，它被发现的带隙的薄膜的影响，Mg 2+离子掺入到CdO晶格。计算了m型和c型耐火材料上样品的弯曲参数。
2023-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of shallow bandgap in ultra-thin 1T'-MoTe2 via infrared spectroscopy
虽然范德华（vdW）层状MoS 2通过化学嵌锂显示出从半导体2 H相到金属1 T相的相变，但vdW MoTe 2在2 H相和1 T '相之间是可逆的，并且可以通过能量学、激光照射、应变或压力以及电掺杂进一步转变。本文利用傅立叶变换红外光谱研究了化学气相沉积法生长的1 T '-MoTe 2薄膜的光学性质随厚度和温度的变化。在低于50 K的低温区，在3层（或2nm）厚的1 T ′-MoTe_2中观察到28 ± 2 meV的光学带隙。在厚度大于~4 nm的样品中没有观察到可辨别的光学带隙。所观察到的厚度相关的带隙的结果与测得的直流电阻率数据一致;厚度相关的1 T '-MoTe 2清楚地表明了在2 nm厚的样品以下的交叉处的金属-半导体转变。
2021-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Study of RF Sputtered Antimony Alloyed Bismuth Vanadium Oxide (Sb:BiVO4) Thin Films for Enhanced Photoelectrochemical (PEC) performance from Bandgap Modulation to Thickness Optimization
单斜白钨矿钒酸铋（BiVO 4）是一种很有前途的水分解光阳极，但由于其相对较高的带隙（2.4eV），PEC性能受到限制。在这里，我们成功地降低其带隙为1.72 eV的控制锑合金化。采用固相反应法制备了Sb：BiVO 4（Sb：BiVO 4）低禁带薄膜。几个生长参数，粉末晶体学，沉积后的影响，和表面处理，厚度依赖性，电解质对光腐蚀的影响进行了研究，随着其光学和电化学特性。我们发现Sb：BiVO_4是一种在可见光范围内（1.72 eV）的直接带隙材料，其价带位置适合于在光照下驱动水的氧化反应。此外，空穴扩散长度增加与锑合金化，并达到最佳的厚度为400 nm的更高的光电流。可控制备的Sb：BiVO 4颗粒在室温沉积中具有10-15 nm的尺寸，并且在空气退火下可以生长至0.5微米。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Uniform diamond coatings on WC-Co hard alloy cutting inserts deposited by a microwave plasma CVD
采用微波等离子体化学气相沉积技术，在甲烷-氢气混合气体中，在不同纵横比的硬质合金基底上生长了多晶金刚石涂层。为了保护衬底的边缘免受由于等离子体边缘效应引起的不均匀加热，已经使用了具有用于群生长的凹穴的特殊板夹具。研究了衬底高度和载板高度的差异对金刚石薄膜平均晶粒尺寸、生长速率、相组成和应力的影响。确定了制备出附着力好、均匀的金刚石薄膜的基片温度范围。优化工艺生产的金刚石涂层刀片切削A390铝硅合金时，切削力和耐磨性降低了1/2，切削效率提高了4.3倍。
2017-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of High-Performance Ultra-Wide Bandgap SrSnO$_3$ Top-Gated MOSFETs
University of Minnesota（明尼苏达大学）；Jeonbuk National University（全北国立大学）；Hongik University（弘益大学）
基于超宽禁带SrSnO₃的高性能顶部栅极MOSFETs通过混合分子束外延和ALD技术实现，展现出高迁移率、高导通电流及优异的界面质量。
2026-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Effect of gallium doping on structural and transport properties of the topological insulator Bi2Se3 grown by molecular beam epitaxy
本研究通过分子束外延生长不同镓掺杂浓度的Bi₂Se₃，证实掺杂可调控其电子性质，2原子百分比镓掺杂下仍存在表面态，为探索拓扑超导提供了可能。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Third Harmonic Generation And Photoluminescence Measurements in Zinc Oxide And Aluminum doped Zinc Oxide Thin Films Grown by Atomic Layer Deposition
本文实验研究原子层沉积掺铝氧化锌薄膜的禁带、波长依赖三次谐波与单光子光致发光，发现最高4%弱掺杂可使三阶非线性响应较未掺杂样品数倍增强。
2023-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High thermal conductivity of rutile-GeO$_2$ films grown by MOCVD: $52.9~\mathrm{W\,m^{-1}\,K^{-1}}$
The University of Utah（犹他大学）；Apex Microdevices（Apex Microdevices公司）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本研究通过MOCVD生长并经SDSC和CMP处理获得高质量r-GeO2薄膜，测得其热导率高达52.9 +/- 6.6 W m^-1 K^-1，验证了其作为超宽禁带氧化物在功率电子领域的应用潜力。
2025-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen sensing by sol-gel grown NiO and NiO:Li thin films
采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃基片上制备了氧化镍（NiO）和掺锂氧化镍（NiO：Li）薄膜，制备了氢敏元件。研究了薄膜的表面形貌、结构、光学和电学性能。氢传感结果显示了三种工作温度（140、160和180 °C）和合成空气中1000至15000 ppm的氢浓度范围。NiO和NiO：Li（2%和8%掺杂浓度）传感器在180 °C的工作温度下显示出最大响应。当在空气中不同的氢浓度下测试时，锂掺杂的NiO传感器显示出比未掺杂的NiO膜更高的响应。
2014-12-19 cond-mat.mtrl-sci
The Study of Hydrophilicity and Optical Properties of Zn and N-doped TiO$_{2}$ Thin Films
在宽带隙半导体中，TiO $_{2}$是一种高度稳定且具有成本效益的半导体，可用于水分解、化学废物降解、抗微生物活性等不同的半导体工艺。需要显示出具有低带隙的高亲水性（表面现象）的材料来提高光刻效率。我们报告的合成锌（4重量%）和N（4重量%）掺杂的TiO $_{2}$薄膜，以改善表面润湿性。XRD图谱显示了TiO $_{2}$的纯锐钛矿相的生长。紫外吸收光谱显示，Zn和N掺杂的TiO $_{2}$薄膜的带隙略有增加。纯TiO $_{2}$的水接触角为33.45°，Zn和N掺杂4wt%后，水接触角降低到17.94°。结果表明，Zn和N掺杂的$_{2}$薄膜的亲水性增强。
2022-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Effects of withdrawal speeds on the structural, morphological, electrical, and optical properties of CuO thin films synthesized by dip-coating for CO2 gas sensing
本研究探究不同浸涂提拉速度对CuO薄膜结构、形貌等特性的影响，发现0.73 mm/s提拉速度制备的薄膜结晶度高、孔隙多，室温下对CO₂的气敏响应最佳，为高性能CO₂传感薄膜的制备提供了参考。
2021-07-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical properties of spin coated and sol-gel dip coated cupric oxide thin films
采用旋涂技术制备了不同旋涂速度和不同时间的CuO薄膜，并在空气中进行了不同温度和不同时间的退火处理。利用紫外可见光谱仪和太阳能电池模拟器对这些薄膜进行了表征。随着旋转速率的增加，相应的薄膜的带隙能量增加。然而，退火温度不影响光学带隙。此外，光学带隙不依赖于退火时间和自旋时间。据观察，光学带隙随CuO层的数目而减小。CuO薄膜的光学带隙值在1.843和1.869 eV之间。包含两种添加剂提高了光电流、光电压和效率。使用添加剂乙二醇可以将光电流密度从0.1464 mA/cm 2提高到1.172 mA/cm 2。比较了溶胶-凝胶法和旋涂法制备的CuO薄膜的性能。
2018-06-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Creating and probing wide-bandgap nanoribbon-like structures in a continuous metallic graphene sheet
石墨烯单分子层的类光色散特性使其具有许多新颖的电子学特性1，但这种无间隙的特性也限制了石墨烯单分子层在数字电子学中的应用2。在石墨烯单层中产生适度带隙的一种罕见的工作解决方案是将其切割成一维（1D）纳米宽的带3 -13。在这里，我们表明，宽带隙可以在一个独特的一维应变结构，即，通过石墨烯和金属基底之间的强相互作用，而不是切割石墨烯单层，可以制备出连续石墨烯片的石墨烯纳米颗粒状（GNR状）结构。利用热应变工程技术在铑箔上生长的连续石墨烯片中观察到宽度仅为几纳米的类GNR结构。空间分辨扫描隧穿光谱揭示了在另外连续的金属石墨烯片中GNR样结构中几百meV的带隙开口，直接证明了完全在石墨烯单层中实现金属-半导体-金属结。我们还表明，它是可能的定制的GNR类结构的结构和电子性质，通过使用扫描隧道显微镜。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of the transition from indirect to direct bandgap in atomically thin epitaxial MoSe2
受限几何中的量子系统是新物理现象的宿主。例子包括半导体中的量子霍尔系统和石墨烯中的狄拉克电子。在这样的系统的兴趣也加强了最近发现的光致发光量子效率的大的增强和潜在的路线valleytronics在原子级薄层的过渡金属二硫属化物，MX 2（M = Mo，W; X = S，Se，Te），这是密切相关的间接到直接的带隙过渡的单层。在这里，我们报告的第一个直接观察到的过渡，从间接到直接带隙的单层样品，通过使用角分辨光电子能谱高品质的薄膜的MoSe 2与可变厚度，生长的分子束外延。实验测得的能带结构表明，单层MoSe 2的直接带隙的趋势更强，以及更大的间隙尺寸，比理论预测。此外，我们发现一个显着的自旋分裂180毫电子伏的价带最大值的单层MoSe 2膜可以扩展其可能的应用自旋电子器件。
2014-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A TEM Study of MOCVD-Grown Rutile GeO2 Films
本研究利用TEM分析了MOCVD生长的r-GeO2薄膜，发现其方形图案区为晶体而平滑区为非晶，测得晶面间距偏大指示存在拉伸应变，并统计了穿透位错密度及类型分布，为材料生长机制与缺陷特性提供了重要见解。
2024-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting graphene from highly ordered substrate interactions
虽然已经提出了许多方法来生产半导体石墨烯，但从未证明过显著的带隙。原因在于，不管理论上的间隙形成机制如何，亚纳米尺度的无序阻止了打开石墨烯中的间隙所必需的手征对称性破坏。在这项工作中，我们第一次证明了可以通过外延生长制备2D半导体石墨烯薄膜。使用改进的生长方法，我们通过直接能带测量表明，可以在SiC（0001）表面上生长的第一石墨烯层中产生大于0.5 eV的带隙。这项工作表明，秩序，在其他石墨烯系统中仍然缺乏的属性，是生产电子可行的半导体石墨烯的关键。
2015-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Pulsed laser deposition of single phase n- and p-type Cu2O thin films with low resistivity
在25 - 200 ℃温度下，通过改变背景氧分压（O2 pp），用脉冲激光沉积法生长了n型和p型相可调的低电阻率纯Cu_2O薄膜。通过电化学阻抗谱获得的电容数据被用来确定的导电性（n-或p-型），载流子密度，和平坦带电位的样品生长在氧化铟锡（ITO）在25 ℃。在石英衬底上生长的n型和p型Cu_2O的霍尔迁移率分别为~0.85 cm~2.V~（-1）s~（-1）和~4.78 cm~2.V~（-1）s~（-1）。升高的衬底温度~200 ℃，O2pp = 2 - 3 mTorr，产生p型Cu2O膜，其具有在~9 - 49范围内的高六个数量级的介电常数和在~13.5 - 22.2 cm2.V-1s-1范围内的迁移率。UV-Vis-NIR漫反射光谱表明，在1.76至2.15 eV的范围内取决于O2pp的Cu2O膜的光学带隙。在富氧条件下生长的薄膜O2pp> 7 mTorr产生混合相氧化铜，与衬底温度无关，并且在550 ℃下空气退火1小时后完全转化为具有n型半导体性质的CuO相（~12 www.example.com，~1.50 cm 2.V-1s-1）。生长的p-和n-型CuO分别与n-ZnO和p-Si电极在固体结中表现出整流和光伏（PV）响应。我们的研究结果可能会创造新的机会，设计Cu2O基结需要低的工艺温度。
2020-05-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Polariton condensation phase diagram in wide bandgap planar microcavities: GaN versus ZnO
GAN和ZnO微腔已在图形化硅衬底上生长。由于共同的平台，这些微腔具有相似的光子特性，具有大的品质因数和低的光子无序，这使得确定最佳光斑直径和实现完整的比较相图研究成为可能。在相同的实验条件下对这两种体系进行了研究。利用玻尔兹曼方程进行模拟，很好地再现了实验结果.由于拉比分裂较大，在低温下测量了ZnO微腔中较低的极化激元激光阈值。然而，通过声子辅助极化激元弛豫，LO声子强烈影响阈值。我们观察并讨论了这种效应作为温度和失谐的函数。最后，在室温下，两种微腔中的极化激元激光阈值非常相似。这项研究强调了极化激元弛豫机制和阈值优化的重要性。
2015-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Boron Nitride Nanotube Films Grown From Boron Ink Painting
在各种基底和表面上生长纳米管薄膜对于纳米功能器件的应用至关重要。我们报告了一种简单而通用的硼（B）墨水喷涂方法，该方法能够在不同表面上生长具有任何所需图案的高密度氮化硼纳米管（BNNT）薄膜并牢固地附着在不同表面上。在该方法中，首先在所需位置处涂敷、喷涂或喷墨打印具有所需图案的特殊B油墨，然后在含氮气氛中退火油墨层以形成BNNT膜。B墨水是球磨B颗粒、金属硝酸盐和乙醇的液体混合物。这是第一种能够在复杂非平坦表面上生长BNNT的方法，极大地拓宽了BNNT的潜在应用。例如，它表明，BNNT涂层的钢网可以在微升规模上分离水和油;内部BNNT涂层的针可以大大增强微流体传输;和涂层的螺钉可以用于最大限度地减少界面处的磨损。
2015-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Sodium induced beneficial effects in wide bandgap Cu(In,Ga)S2 solar cell with 15.7% efficiency
University of Luxembourg（卢森堡大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)（巴登-符腾堡太阳能和氢能研究中心）
钠掺杂优化了宽禁带CIGS太阳能电池的结构和光电性能，使其达到15.7%的高效率。
2025-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultra-Wide Bandgap Ga$_2$O$_3$-on-SiC MOSFETs
基于$β$ $_2$ O $_3$的超宽带隙半导体提供了实现比当今宽带隙功率半导体更高的功率开关性能、效率和更低的制造成本的潜力。然而，Ga $_2$ O $_3$电子产品商业化的最关键挑战是过热，这会影响器件的性能和可靠性。采用熔融键合法制备了Ga $_2$ O $_3$ /4 H-SiC复合材料。开发了基于低温（LT）金属有机气相外延的低温（$\le$ 600 $^{\circ}$ C）外延和器件处理方法，以在复合晶片上生长Ga $_2$ O $_3$外延沟道层，并随后制造成Ga $_2$ O $_3$功率MOSFET。这种LT方法对于保持复合晶片的结构完整性至关重要。这些LT生长外延Ga $_2$ O $_3$ MOSFET具有高热性能（沟道温度降低56%）、高达2.45 kV的高压阻断能力以及$\sim$ 300 MW/cm $^2$的功率品质因数，这是迄今为止报道的任何异质集成Ga $_2$ O $_3$器件的最高纪录。这项工作是第一次实现多千伏同质外延Ga $_2$ O $_3$功率MOSFET的复合衬底上制造的高传热性能，提供最先进的功率密度值，同时运行比那些在原生衬底上更冷。热表征和建模结果表明，具有减小的Ga $_2$ O $_3$厚度（$\sim$ 1 $μ$ m）和更薄的键合中间层（$<$ 10 nm）的Ga $_2$ O $_3$ /金刚石复合晶片可以将器件…
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Epitaxial Growth of $β$-Ga$_2$O$_3$ Coated Wide Bandgap Semiconductor Tape for Flexible UV Photodetector
由于高温结晶条件和晶格匹配要求的限制，在柔性衬底上尚未实现技术上重要的$β$ $_2$ O $_3$半导体薄膜的外延生长。在本报告中，首次在柔性CeO_2（001）缓冲的哈氏合金带上外延生长了单晶$β$ -Ga $_2$ O $_3$（-201）薄膜。结果表明，CeO $_2$（001）与$β$ O $_3$（-201）具有较小的双轴晶格失配，从而诱导双畴同时外延生长.柔性光电探测器是基于外延的$β$ $_2$ O $_3$涂覆带制造的。测试结果表明，在250 nm入射光和5 V偏压下，器件的响应度为40 mA/W，开关比为1000。通过使用常规的刚性单晶衬底，这种光电性能已经在基于$β$ $_2$ O $_3$的光电探测器的主流水平内;并且更重要的是，对于超过1000个循环的弯曲测试保持稳健。此外，报告中描述的外延技术还为利用晶格参数类似于$β$ -Ga $_2$ O $_3$的材料（包括GAN、AlN和SiC）制造各种柔性外延膜器件铺平了道路。
2020-08-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrathin layers of beta-tellurene grown on highly oriented pyrolytic graphite by molecular-beam epitaxy
碲（Te）或碲烯单层膜是一种新型的二维体系，具有很好的电子学和光电学前景。在这里，我们提出了一个实验研究外延碲沉积在高取向热解石墨（HOPG）衬底上的分子束外延。扫描隧道显微镜的碲碲化层揭示了矩形的表面细胞与细胞的大小与理论预测的β-碲，而对于较厚的膜，细胞的大小是更一致的散装碲晶体的（10-10）表面。扫描隧道光谱测量结果表明，薄膜是半导体的能带隙随膜厚的增加而减小，并主要发生在价带最大值（VBM）的间隙变窄。后者被理解为强耦合的状态在VBM，但弱耦合的导带底（CBM）所揭示的密度泛函理论计算。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced field emission from multiwall carbon nanotube films by secondary growth
我们已经研究了镍，金，和铁蛋白涂层催化生长的多壁碳纳米管，以及通过重新提交的装饰纳米管的化学气相沉积过程中产生的二次纳米管。溅射在纳米管上的镍层显示出比金涂层更强的与纳米管壁的相互作用。在环境温度下，这导致Ni比Au更均匀的金属膜。在升高的温度下的表面质量传输导致涂层在纳米管表面上转变为纳米级簇。所得的Au团簇是球状的，与纳米管的接触面积非常小，而Ni团簇沿管轴拉伸，并具有大的接触面积。通过在初级纳米管的壁上直接生长纳米管来建立次级纳米管。薄Ni层或铁蛋白用作催化剂。我们比较了有和没有二次纳米管的样品的场发射性能。次级纳米管的存在大大增强了场发射。
2006-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Reststrahlen band and optical bandgaps in semiconducting CrN films
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.（保罗·德鲁德固态电子研究所，柏林研究联合体莱布尼茨研究所）；Kenyon College（肯扬学院）；University of Toledo（托莱多大学）
本研究通过光谱椭偏仪表征了CrN薄膜的光学性质，发现其存在余弦带和两个能级跃迁，同时揭示了材料部分离子性的特征。
2025-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical and Surface Characterization of Diamond-Like Carbon Coatings onto Polymeric Substrate
在这篇硕士论文中，类金刚石碳DLC/Cr双层系统，厚度高达1278 nm的ABS，玻璃和Si基板上形成。采用氧等离子体清洗工艺对基片表面进行处理。采用磁控溅射法制备了作为缓冲层的铬薄膜。以甲烷和氢气为反应物，采用脉冲直流等离子体增强化学气相沉积法制备了类金刚石碳。采用Plackett-Burman实验设计，研究了沉积工艺参数对涂层厚度、沉积速率、内应力、接触角、粗糙度、摩擦系数和磨损率的影响。独立变量是功率、腔室压力、沉积时间、气体的总通量、反应物气体的组成和氧等离子体清洁条件。报道的内在应力值在0.13-0.78 GPa之间。通过研磨具有限定几何形状的帽罩来进行耐磨性测量。在1 E-14至1 E-15 m^3/Nm范围内实现了低磨损率。在不同的相对湿度，范围为20至80%的氮气环境下，所获得的涂层的摩擦，使用具有碳化钨球的纳米摩擦计测量。结果表明，摩擦系数随相对湿度的增大而增大。报告了摩擦系数为0.12至0.24的值。. DLC涂层的主要目的是改善ABS的耐磨性和摩擦学行为，以提高其在汽车、医疗、家用和纺织等应用中的耐用性。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Layer-dependent Optical and Dielectric Properties of Large-size PdSe$_2$ Films Grown by Chemical Vapor Deposition
二硒化钯（PdSe $_2$）是一种新型的二维贵金属二卤化物（NMDCs），因其优异的电学和光电性能而受到广泛关注。在此，使用化学气相沉积（CVD）方法生长具有在3L-15 L范围内的层的高质量连续厘米级PdSe $_2$膜。吸收光谱和密度泛函理论计算表明，PdSe $_2$薄膜的禁带宽度随着层数的增加而减小，这是由于PdSe $_2$增强了轨道杂化作用.椭圆偏振光谱（SE）分析表明PdSe 2具有显著的层间光学和介电性质。这主要是由于PdSe $_2$薄膜在紫外波段具有独特的强激子效应。特别地，还观察了温度对PdSe $_2$薄膜光学性质的影响，并计算了不同层数的PdSe $_2$薄膜的热光系数。该研究为PdSe $_2$基光电子器件的制备和优化提供了理论指导。
2021-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Maximizing Infrared Transmission Contrast Upon Phase Transition of Thermally Grown Vanadium Dioxide Thin Films by Rapid Thermal Processing
School for Engineering of Matter, Transport and Energy, Arizona State University（亚利桑那州立大学物质、运输与能源工程学院）
通过快速热处理优化二氧化钒薄膜的相变特性，提升红外透射对比度并实现高热控制性能
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thiol-amine co-solvents aided direct synthesis of ZnTe thin films by spin coating for low cost optoelectronic applications
本研究提出一种利用硫醇-胺共溶剂直接溶解ZnTe并通过旋涂制备薄膜的新方法，通过控制退火温度调节其光学带隙，为低成本光电应用提供可行方案。
2024-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Space-Charge Limited Schottky Diodes with Wide-Bandgap Thin-film Oxide Heterojunctions
本研究提出了一种利用室温原位生长Ta2O5和ZnO薄膜的肖特基二极管结构，实现了65V高压击穿与1X$10^8$高开关比，为无线电子和功率器件后端工艺提供了低成本高可靠性的集成方案。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Bandgap manipulation of hBN by alloying with aluminum: absorption properties of hexagonal BAlN
本文通过MOVPE生长不同铝浓度的hBAlN合金，首次实验证明铝合金化可调控hBN带隙宽度及间接/直接跃迁特性，并揭示K、M导带谷电子态混合增强间接跃迁吸收的机制。
2023-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of ScN layers grown on Al$_{2}$O$_{3}$(0001) by plasma-assisted molecular beam epitaxy
本研究通过多种光谱技术测定了等离子体辅助分子束外延生长的ScN薄膜的光学常数、能带临界点、振动特性和发光行为，揭示了缺陷与氧浓度对其光学性质的影响。
2023-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bandgap widening and behavior of Raman-active phonon modes of cubic single-crystalline (In,Ga)$_2$O$_3$ alloy films
本文研究分子束外延生长的立方(In,Ga)$_2$O$_3$合金薄膜，发现Ga掺入导致带隙蓝移，并利用拉曼声子模式频率作为测定Ga含量的灵敏指标。
2021-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Cathodoluminescence Analysis of Defects and Grain Boundaries in Zn3P2 Thin Films Grown on Graphene by MOVPE and MBE
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Lund University（隆德大学）；Université Côte d’Azur, CNRS, CRHEA（蔚蓝海岸大学，法国国家科学研究中心，高能物理研究所）；Interdisciplinary Center for Electron Microscopy (CIME), EPFL（洛桑联邦理工学院跨学科电子显微镜中心）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）；Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）
通过关联电子显微镜和阴极发光，研究了MOVPE在石墨烯上准范德华外延生长的Zn3P2薄膜中反相边界密度与光发射调制的关系，发现晶界作为非辐射复合中心，并比较了MBE薄膜，表明MOVPE材料抑制了应变相关的亚带隙发射，实现了更大晶粒和更高质量。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Spintronic oxides grown by laser-MBE
最近对氧化物的研究发现了几种新的迷人的物理现象。高温超导性、巨磁阻、稀磁掺杂或多铁性在过渡金属氧化物中被发现和研究，代表了一类强相关电子系统的原型。这种发展伴随着关于薄膜制造的巨大进步。在过去的二十年中，使用激光分子束外延技术可以获得晶体质量接近半导体标准的外延薄膜。这一进展进行了审查，特别是强调过渡金属氧化物薄膜，他们的多功能的物理性能，以及它们对自旋电子学领域的影响。首先，介绍了铁磁半金属氧化物，如掺杂锰氧化物、双钙钛矿和磁铁矿的物理性质以及基于磁性隧道结的可能应用。其次，讨论了宽带隙半导体氧化锌的过渡金属离子的稀磁掺杂的争议和实现p型导电性的可能性。第三，介绍了氧化物多铁性材料的研究进展，包括单相多铁性钙钛矿薄膜材料和复合多铁性杂化材料的研究进展。
2011-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
