Fabrication of uniform half-shell magnetic nanoparticles and microspheres with applications as magnetically modulated optical nanoprobes
磁调制光学纳米探针（MagMOON）是磁性粒子，通过发射不同方向的不同强度的光来指示它们的角方向，并已显示出用于各种应用的前景。在这封信中，我们描述了一种新的方法来制造均匀的磁性半壳粒子，可用于MagMOON。钴沉积到商业上制造的聚苯乙烯纳米球和微球，使用微真空气相沉积，产生具有均匀尺寸，形状和磁性含量的颗粒。此外，与其体积值相比，沉积在纳米球上的钴的结晶度增强。
2005-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Edge Control of Graphene Domains Grown on Hexagonal Boron Nitride
石墨烯的边缘结构对其电子性质有着重要的影响。然而，对绝缘衬底上的石墨烯域的边缘结构的控制仍然是具有挑战性的。在这里，我们展示了通过改变工作气体的比例在六方氮化硼（h-BN）上的石墨烯畴的边缘控制。边缘方向确定与通过原子力显微镜测量获得的莫尔图案和原子分辨率图像的帮助。据信，石墨烯边缘上的变化主要归因于扶手椅形边缘和锯齿形边缘的不同生长速率。本文的工作为在h-BN上制备石墨烯带提供了一种可能的方法。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Electronic, and Magnetic Properties of HiPIMS Grown Co-N Thin Films
研究了直流和高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）沉积的氮化钴（Co-N）薄膜的生长行为、结构、电学和磁学性质。以紧密的间隔改变N $_2$部分气体流量（\pn）以获得用于四氮化钴（\tcn）相生长的最佳条件。我们发现，采用HiPIMS工艺生长的Co-N薄膜采用（111）取向，而在dcMS工艺中沿（100）方向生长。观察到HiPIMS生长的Co-N-薄膜在晶粒尺寸和均匀的表面形貌方面是优越的。利用X射线吸收精细结构（XAFS）测量的薄膜的局部结构进行了研究。我们发现，在HiPIMS技术中的高能量的吸附原子有助于更大的稳定fcc-Co和新的\tcn ~相相对于dcMS过程。采用磁光克尔效应、振动样品磁强计和极化中子反射率等方法研究了Co-N薄膜的磁性。结果发现，虽然饱和磁化强度保持几乎相似的dcMS或HiPIMS过程中生长的薄膜，它们的磁各向异性方面的不同。这种变化可以根据影响所得\tcn ~相的局部结构的dcMS和HiPIMS过程中的生长机制的差异来理解。
2020-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Structural and optical properties of cobalt slanted columnar thin films conformally coated with graphene by chemical vapor deposition
采用掠射角沉积法制备了倾斜的钴雕刻柱状薄膜，随后采用低温化学气相沉积工艺涂覆石墨烯。石墨烯沉积过程保留了雕刻薄膜的形状和几何形状，这通过扫描电子显微镜证实。根据拉曼光谱结果，石墨烯涂层为两到三个单层厚，并且具有高缺陷浓度。在雕刻的薄膜内的石墨烯覆盖率由使用广义各向异性Bruggeman有效介质近似的广义光谱椭圆偏振法确定。石墨烯覆盖率以及薄膜的结构参数与电子显微镜和拉曼观察结果非常一致，并表明石墨烯涂层是保形的。
2013-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thin Film Synthesis, Structural Analysis, and Magnetic Properties of Novel Ternary Transition Metal Nitride MnCoN2
本研究合成了仅含过渡金属与氮的新型三元氮化物MnCoN₂薄膜，表征其为阳离子无序岩盐结构、表面对氧敏感、10K以下为倾斜反铁磁基态，填补了纯过渡金属三元氮化物的合成空白。
2024-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Transmission XMCD-PEEM imaging of an engineered vertical FEBID cobalt nanowire with a domain wall
利用聚焦电子束诱导沉积（FEBID）技术，我们制备了具有可控三维结构的垂直铂涂层钴纳米线。后者被设计为沿高度弯曲：这些被用作畴壁的钉扎位点，我们使用X射线磁圆二色性（XMCD）结合光发射电子显微镜（PEEM）研究其存在。我们的样品的垂直几何形状与低入射的X射线束相结合，产生一个扩展的线影，我们使用它来恢复线的磁配置。在这种传输配置中，整个样品体积被探测，从而避免了PEEM对表面的限制。本文报道了第一次研究磁性纳米结构的立场垂直于衬底与XMCD-PEEM。在阴影模式下使用这种技术使我们能够确认畴壁（DW）的存在，而无需直接成像的纳米线。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Giant Exchange Bias and Topological Hall Effect in Manganese Nitride Films
研究了分子束外延生长的氮化锰薄膜的磁性和磁输运性质。由于铁磁（FI）相（TFI ~ 738 K的$ε$ -相）和反铁磁相（TN ~ 273 K的$ζ$ -相）的混合，我们观察到TN以下非零交换偏置的磁化磁滞回线，在5 K时达到~ 0.22 T。这表明非共线自旋存在于两相之间的界面处，在界面Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）和交换相互作用之间产生竞争。引人注目的是，除了洛伦兹力引起的正常霍尔效应和磁化引起的反常霍尔效应外，在75 K以下还观察到了新的贡献，即拓扑霍尔效应。这证实了拓扑自旋织构的存在，这是由外加场和温度控制的竞争相互作用的结果。我们的工作表明，自旋电子器件可以利用不同阶段的丰富的磁性制造。
2017-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Negative Differential Resistance in Graphene Boron Nitride Heterostructure Controlled by Twist and Phonon-Scattering
二维（2D）晶体，如石墨烯，六方氮化硼和过渡金属二硫属化物，由于其非凡的热，电和光学性能，在过去十年中吸引了巨大的关注，使它们成为下一代电子系统的有前途的纳米材料。已经通过堆叠各种2D材料来制造大量异质结构以实现不同的功能。在这项工作中，我们模拟的电子输运性质的三端多层异质结构由石墨烯纳米带垂直包围氮化硼隧穿势垒。为了研究实验中不可避免的未对准的影响，我们在模型系统中引入了2D层之间的可调角向差。器件的电流-电压（I-V）特性表现出多个NDR峰，这些峰源自不同的机制。一个独特的NDR机制所产生的晶格失配被捕获，它取决于扭转角和电压偏置。给出了I-V特性曲线中共振峰位置的解析表达式。为了捕捉实验中观察到的PVR比的轻微退化，当温度从2K增加到300 K时，电子-光子散射退相干已被添加到模拟中，表明与实验工作的良好协议，以及共振隧穿功能的鲁棒保存。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Selective Etching of Hexagonal Boron Nitride by High-Pressure CF4 Plasma for Individual One-dimensional Ohmic Contacts to Graphene Layers
我们描述了一种使用CF 4和O2等离子体对封装在六方氮化硼（h-BN）中的单个石墨烯层进行一维欧姆接触的技术。h-BN相对于石墨烯的高蚀刻选择性（>1000）是通过增加等离子体压力来实现的，这使得能够蚀刻h-BN，而石墨烯充当蚀刻停止层以保护下面的h-BN。低压O2等离子体在垂直方向上各向异性地蚀刻石墨烯，这暴露了h-BN侧壁处的石墨烯边缘。尽管有O2等离子体轰击，但下部h-BN层用作绝缘层。因此，该方法允许我们在第二石墨烯层上的h-BN上图案化金属电极。随后的电子束光刻和蒸发在石墨烯边缘制造金属接触，这些金属接触在低温下是活跃的。通过制备具有石墨背栅的石墨烯霍尔条和双层石墨烯霍尔条器件来证明这种制造方法。通过这种方法实现的器件几何形状的高度灵活性创建了对静电耦合石墨烯层的各种实验的访问。
2020-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of a Single-Crystal Hybridized Boron Nitride and Graphene layer on a Wide-Band Gap Semiconductor
二维（2D）材料的垂直和横向异质结构为2D材料的物理和应用的开创性研究铺平了道路。通过化学气相沉积（CVD）在单晶金属或金属箔上制备了混杂的六方氮化硼（h-BN）和石墨烯横向结构（异质2D结构）。然而，一旦在金属上制造，h-BN/石墨烯横向结构就需要用于器件应用的附加转移过程，如对于在金属箔上生长的CVD石墨烯所报道的。在这里，我们证明了单晶h-BN/石墨烯横向结构可以在宽禁带半导体SiC（0001）上外延生长。首先，在850 oC下，使用环硼氮烷分子在Si封端的SiC衬底上生长了具有与块状SiC相同取向的单晶h-BN层。其次，当在真空中加热到1150 ℃以上时，h-BN层被部分去除，随后被石墨烯域取代。有趣的是，这些石墨烯域具有与h-BN层相同的取向，从而在整个样品区域上产生单晶h-BN/石墨烯横向结构。对于高于1600 ℃的温度，单晶h-BN层完全被单晶石墨烯层取代。利用低能电子衍射、角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜分别研究了h-BN/石墨烯横向结构的晶体结构、电子能带结构和原子结构。在宽禁带半导体衬底上制造的h-BN/石墨烯横向结构可以直接应用于器件，而无需进一步的转移过程，如对于SiC衬底上的外延石墨烯所报道的。
2015-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physical Properties and Thermal Stability of Zirconium Platinum Nitride Thin Films
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Laboratory for Nanometallurgy, Department of Materials, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院材料系纳米冶金实验室）；Ion Beam Physics, Department of Physics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院物理系离子束物理）
研究通过实验制备和分析锆-铂-氮三元体系薄膜，发现铂取代氮导致岩盐结构不稳定，形成复杂立方相，并揭示其金属键主导特性及热稳定性。
2024-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Kagomerization of transition metal monolayers induced by two-dimensional hexagonal boron nitride
该研究通过第一性原理证明，六方氮化硼覆盖层可诱导过渡金属单层重构为kagome晶格，并稳定拓扑磁孤子，展示了h-BN主动调控材料结构和磁性的潜力。
2023-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Multilayer Edges in Bernal-Stacked Hexagonal Boron Nitride
已知单层$\it{h}$-BN具有带独特磁性的边缘，然而，在通常制造的多层$\text{AA}^{\prime}$ - $\it{h}$ -BN中，发生边缘弛豫，产生层间键并消除边缘处的未成对电子.最近，已经报道了生长非常规Bernal堆叠的$\it{h}$ -BN（AB- $\it{h}$ -BN）的稳健方法。在这里，我们使用理论的方法来调查的氮终止锯齿形边缘的AB- $\it{h}$ -BN，可以形成在一个可控的方式使用高能电子束。我们发现，这些“开放”的边缘保持完整的双层和多层AB- $\it{h}$ -BN，使研究人员有可能调查这些边缘状态的实验。我们还研究了热力学的自旋配置在边缘，通过构建一个晶格模型，是基于从一组第一性原理计算提取的参数。我们发现，在相邻层的边缘自旋相互作用非常弱，导致在多层样品中的一系列独立的自旋链。通过使用蒙特卡罗模拟求解该模型，我们可以确定在液态N $_{2}$温度及更低温度下的nm尺度相关长度。在低温下，这些边缘可用于磁阻和自旋电子学应用。
2020-07-30 cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional magnetic conduction channels across zigzag graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本研究利用第一性原理和平均场Hubbard模型，揭示了之字形石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结中由电荷转移引起的一维磁传导通道，并证明其自旋劈裂可受外场调控，为原子级薄自旋电子器件提供了平台。
2024-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and Interlayer Bonding in Pores of Bernal-Stacked Hexagonal Boron Nitride
当单层h-BN经受高能电子束时，形成具有氮边缘的三角形孔。由于断裂的sp2键，这些孔已知具有磁性状态。我们报告的磁性和电子结构的三角孔作为其大小的函数。此外，在Bernal堆叠的h-BN（AB-h-BN）中，可以产生具有平行边缘的多层孔，这在通常制造的多层AA '-h-BN中是不可能的。考虑到这些孔可以使用电子束以良好控制的方式制造，重要的是要了解相邻层中孔的相互作用。我们发现，在某些配置中，相邻的孔隙的边缘保持开放，并保留其磁性，在其他情况下，它们形成层间键。我们提出了一个全面的报告，这些配置的小纳米孔。我们发现，在低温下，这些孔具有近简并的磁性配置，并可能利用在磁电阻和自旋电子学的应用。在形成较大多层纳米孔的过程中，可以形成层间键，从而降低磁化强度。然而，未粘合的平行多层边缘仍然可以在所有尺寸下使用。了解这些孔也有助于许多应用，如DNA测序和量子发射。
2022-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Gate dependent Raman spectroscopy of graphene on hexagonal boron nitride
拉曼光谱是一种快速且非破坏性的成像方法，可用于监测石墨烯器件中的掺杂水平。我们在原子级平坦的六方氮化硼（hBN）薄片和SiO $_2$衬底上制备了化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯。我们比较了它们的拉曼响应作为载流子密度的函数，使用离子凝胶作为顶栅。G峰位置、2D峰位置、2D峰宽度和2D峰面积与G峰面积的比率显示出与SiO $_2$相比hBN不同的对载流子密度的依赖性。使用二维映射的直方图来比较两个衬底之间的拉曼峰特性的波动。已发现hBN衬底由于其原子级平坦表面和减少的带电杂质而在相同电荷密度下产生较少波动。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of iron-doping on spin-state transition and ferromagnetism in Pr$_{0.5}$Ca$_{0.5}$CoO$_{3-δ}$ cobalt oxides
对多晶Pr $_{0.5}$ Ca $_{0.5}$ Co $_{1-x}$ Fe $_{x}$ O $_{3-δ}$（$x$ = 0、0.05、0.10和0.15）样品进行电阻率和直流磁化测量。所制备的样品表现出铁磁（FM）转变，转变温度随着铁掺杂量的增加而增加。高氧压退火诱导了\emph{iron-free}样品中Co离子的自旋态转变，并且这种转变随着退火氧压的增加而增强，而高氧压退火抑制了铁磁有序。与\emph{iron-free}样品的情况相反，\emph{iron-doped}样品在高氧压下退火没有引起自旋态转变，并且铁磁转变温度几乎与退火过程无关。\emph{iron-free}样品在高氧压下退火后自旋态转变的增强应归因于晶胞体积的减小。Fe掺杂对自旋态跃迁的抑制与晶胞体积的增大以及Fe-O键比Co-O键强有关。铁掺杂对铁磁性的增强可能源于Fe $^{3+}$和Co $^{4+}$之间通过氧的铁磁交换相互作用（Fe $^{3+}$ -O-Co $^{4+}$）。
2005-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interlayer coupling enhancement in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures by intercalated defects and vacancies
在二维原子晶体中，六方氮化硼（hBN）是制备异质结构的最引人注目的材料之一，具有独特的性质。我们进行第一性原理计算，以确定插入的金属原子和空位是否可以介导界面耦合和影响石墨烯/hBN异质结构的结构和电子性质。金属杂质原子（Li、K、Cr、Mn、Co和Cu）作为石墨烯和hBN片之间的非本征缺陷产生掺杂$n$的石墨烯。我们还考虑了本征空位缺陷，并发现hBN中的硼单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂，而hBN中的氮单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂。相比之下，hBN中最小的三角形空位缺陷不太可能导致石墨烯的电子输运发生显著变化。我们的研究结果表明，hBN层与一些空位或金属杂质增强层间耦合的石墨烯/hBN异质结构相对于电荷掺杂和电子散射。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of Enhanced Electromechanical Coupling in (Yb,Al)N Nitride Alloys
我们的实验表明，合金化的纤锌矿相氮化铝的结果在明确的机械软化和增强的机电耦合的氮化铝的α-相YbN。第一性原理计算再现实验结果，并预测最大270%的机电耦合系数增加所造成的（1）增强的压电响应引起的Yb离子的局部应变和（2）的（Yb，Al）N合金的结构的灵活性。计算结果表明，（Yb，Al）N薄膜中的Yb-Yb对在$c$轴方向上是能量稳定的，并且由于Yb-Yb对之间的排斥作用而避免在纤锌矿结构的基面上形成，这也解释了在我们的溅射实验中难以制备高浓度的（Yb，Al）N薄膜的原因。此外，相邻Yb-Yb对相互作用也促进了（Yb，Al）N的结构柔性，并且被认为是（Yb，Al）N的机械软化的原因。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dirac half-semimetallicity and antiferromagnetism in graphene nanoribbon/hexagonal boron nitride heterojunctions
本文预测石墨烯纳米带/六方氮化硼异质结具有半半金属性，其完全自旋极化的狄拉克点源于电荷转移，且掺杂可诱导反铁磁到亚铁磁相变，为碳基自旋电子学提供可调谐一维自旋极化导电通道。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional Insight on the Evolution of a Supramolecular Preorganization Complex to Hollow-Structure Carbon Nitride
超分子预组织方法可以有效地制备各种形貌的石墨碳氮化物（g-CN），并提高其光催化活性，但对从超分子聚集体到g-CN的形貌演化过程缺乏全面的了解。在这里，从电子断层扫描的3D表征提供了一个基本的洞察力的演变从棒状三聚氰胺-氰尿酸（MC）复杂的中空结构的g-CN在热缩聚过程中。棒状复合物的内部区域和一组表面最初发生缩聚反应，而另外两组厚度约为100 nm的表面几乎没有变化。当温度达到550摄氏度时，由于大部分内部物质消失，中空结构的g-CN最终形成，并且在先前未受影响的表面（边缘）中出现空隙，导致多孔壳结构。定量电子断层扫描表明，棒状MC复合物结构演化的关键是边缘和内部的差异化缩聚，这是由于表面致密，内部物质致密，原始结构疏松，缺陷多。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of square-like moire lattice and quasicrystalline order in twisted rock-salt nitrides
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室）；Department of Physics & Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学与光电技术学院材料科学与光学电子工程中心）；School of information Science and Engineering, Shandong Agricultural University（山东农业大学信息科学与工程学院）；Department of Physics, Southern University of Science and Technology（南方科技大学物理系）
研究通过扭曲双层CrN实现方形莫尔晶格和准晶序，为探索氮化物异质结构中的相关现象提供新平台。
2025-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Precisely aligned graphene grown on hexagonal boron nitride by catalyst free chemical vapor deposition
在没有金属催化剂的情况下在h-BN上生长精确取向的石墨烯是非常重要的，这允许以可控的方式研究石墨烯/h-BN异质结构的有趣的物理性质和器件。在这份报告中，这种异质结构的制造和原子分辨率扫描探针显微镜研究。观察到莫尔图案，并且莫尔干涉法的灵敏度证明石墨烯颗粒可以与下面的h-BN晶格精确对准，误差小于0.05度。莫尔条纹的出现清楚地表明石墨烯通过范德华外延锁定在h-BN中，其界面应力大大释放。值得注意的是，石墨烯晶粒的边缘主要沿着扶手椅方向取向。这种石墨烯薄片中的场效应迁移率在环境条件下超过20，000cm2/V. s。该工作为石墨烯在h-BN上的原子工程打开了大门，并为基于石墨烯/h-BN异质结构的基础研究和电子应用提供了启示。
2013-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A substitutional quantum defect in WS$_2$ discovered by high-throughput computational screening and fabricated by site-selective STM manipulation
本文通过高通量第一性原理计算筛选WS₂中700多种替位缺陷，发现中性钴替位硫（Co_S⁰）为最有前景的量子缺陷，并用STM位点选择性操控成功制备，实验电子结构与理论一致，展示了计算筛选与新型合成结合设计量子缺陷的路径。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
