Combinatorial synthesis of cation-disordered manganese tin nitride MnSnN$_2$ thin films with magnetic and semiconducting properties
该研究结合计算预测与组合溅射合成新型 MnSnN$_2$ 薄膜，证实其在宽成分范围内呈阳离子无序，并兼具低温磁关联与半导体特性。
2022-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of layered gold tellurides AuSbTe and Au$_2$Te$_3$ and their semiconducting and metallic behavior
本研究探讨了层状金碲化物 AuSbTe 和 montbrayite 的合成、热稳定性及电子特性，发现前者为非同熔半导体，后者为同熔金属，并确定了二者的有效合成方法及单晶合成挑战。
2025-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of VO_2 Nanowire and Observation of the Metal-Insulator Transition
我们采用一种新的合成方法制备了VO_2晶体纳米线。在650 ℃合成的纳米线表现出半导体性质，而在670 ℃合成的纳米线表现出一级金属-绝缘体转变，这不是一维性质。在300 K时半导体纳米线中的电阻温度系数电阻温度系数为7. 06%/K，高于商用测辐射热计。
2006-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Narrow-gap Semiconducting Superhard Amorphous Carbon with Superior Toughness
在极端压力下，可以从纳米结构的前体中产生具有非凡物理化学性质的新碳形式。然而，这种令人着迷的材料的合成往往没有得到很好的理解，结果，如C60前体的情况下，在结果的不可再现性和阻碍材料设计的进一步进展。在这里，具有0.1-0.3 eV带隙的半导体非晶碳以及各向同性超硬度和优于单晶金刚石和无机玻璃的韧性的优点由富勒烯在高压和中等温度下的转化产生。通过使用丰富的互补表征方法，这有助于建立一个模型的转换，可用于进一步的高p，T合成的新型纳米碳系统的先进应用进行了系统的调查的结构和键合的演变。所生产的无定形碳材料具有金刚石和石墨烯无法实现的苛刻光电应用的潜力
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Highly Anisotropic Semiconducting GaTe Nanomaterials and Emerging Properties Enabled by Epitaxy
准一维材料是一类原子在二维空间中以链状结构排列的新型材料。例子包括最近发现的黑磷、来自过渡金属二硫属化物的ReS 2和ReSe 2、来自过渡金属三硫属化物的TiS 3和ZrS 3以及最近发现的GaTe。结构各向异性的存在会影响它们的物理性质，并导致方向依赖的光-物质相互作用、二向色性光学响应、高迁移率通道和各向异性热传导。尽管有许多关于各向同性TMDC和后过渡金属硫族化物（如MoS 2和GaSe）的气相生长的报道，但由于界面能的各向异性，伪1D材料的合成特别困难，这稳定了树枝状生长而不是具有明确取向的单晶生长。在具有优良光电探测性能的柔性云母衬底上生长了单斜GaTe。在这项工作中，我们证明了伪一维单斜GaTe层可以通过物理气相传输技术在各种其他衬底上合成，包括GaAs（111），Si（111）和c切蓝宝石。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量，以及角分辨微PL和显微拉曼技术，提供了第一次原子尺度的分辨率实验的伪一维结构的单斜GaTe和各向异性性能。有趣的是，生长在蓝宝石上的GaTe纳米材料表现出高效和窄的局部发射峰低于带隙能量，这被发现与选择类型的线和点缺陷，如PL和拉曼映射扫描证明。这使得在蓝宝石上生长的样品比在GaAs和Si上生长的样品更突出，这些样品表现出更规则的性质。
2017-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Band Alignment with Unperturbed Carrier Mobility of On-Surface Synthesized Organic Semiconducting Wires
分子材料的可调特性使其成为各种未来一代器件的最爱。此外，为了保持目前这些设备小型化的趋势，可能很快就需要脱离目前自上而下的生产方法，自组装似乎是最有前途的替代方法之一。表面合成结合了分子材料和自组装的承诺，以及共价键合结构的坚固性：未来应用的理想场景。根据这一想法，我们报告的功能扩展纳米线的自组装合成。特别地，产物对应于一维有机半导体。由我们的衬底模板提供的单轴对齐使我们能够通过将局部探针与空间平均技术相结合来访问其电子特性的精美细节，包括完整的价带色散。我们展示了如何通过选择性地掺杂分子前体，可以在不损害电荷载流子的迁移率的情况下调整产品的能级排列。
2016-06-24 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening assisted discovery of a stable layered anti-ferromagnetic semiconductor: CdFeP2Se6
二维（2D）磁性的最新进展提高了人们对层状磁性材料的兴趣，因为它们具有自旋电子学的潜力。特别是，层状半导体反铁磁体表现出有趣的低维半导体行为与电荷和自旋作为载流子控制。然而，这些化合物的合成是具有挑战性的，并且仍然罕见。在这里，我们进行了基于第一性原理的高通量搜索，以筛选潜在稳定的混合金属磷三硫属化物（MM'P2X6，其中M和M'是过渡金属，X是硫属化物），其具有宽范围的可调带隙和有趣的磁性。在潜在的候选人，我们成功地合成了一个稳定的半导体层状磁性材料，CdFeP2Se6，表现出短程反铁磁秩序在TN = 21 K的间接带隙为2.23 eV。我们的工作表明，高通量筛选辅助合成是发现层状磁性材料的有效方法。
2022-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Anion Exchange in II-VI Semiconducting Nanostructures via Atomic Templating
纳米结构的受控化学转化是一种很有前途的技术，可以获得精确设计的新材料，这些材料很难用其他方法合成。我们报告高温气相阴离子交换反应化学转化II-VI半导体纳米结构（100-300 nm的长度尺度），同时保留单晶，晶体结构，形态，甚至缺陷分布的母体材料通过原子模板。原子模板的概念是用来获得动力学控制，结晶亚稳的结构相，如锌碲化镉的碲与硒或硫完全化学取代后，锌碲化镉硒和CdS。通过第一性原理密度泛函理论计算解释了其相变机制。原子模板是一种独特的途径，可以在纳米尺度上独立调整材料的相和组成，从而合成新材料。
2017-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Robust narrow-gap semiconducting behavior in square-net La$_{3}$Cd$_{2}$As$_{6}$
摘要：窄能隙半导体由于其在长波长探测器、热电器件和最近的非平凡拓扑结构方面的潜力而成为抢手的材料。本文报道了一种新型窄禁带半导体材料$R$ $_{3}$ Cd $_{2}$ As $_{6}$（$R=$ La，Ce）的合成和表征。室温下的单晶X-射线衍射结果表明，As正方形网络畸变，Cd空位有序排列在单斜超结构中。La $_{3}$ Cd $_{2}$ As $_{6}$和Ce $_{3}$ Cd $_{2}$ As $_{6}$在279 K和136 K分别出现电荷密度有序态，并伴随着电阻率的显著增加。的La成员的电阻率增加了十三个数量级的冷却，这指向一个非常干净的半导体基态。我们的研究结果表明，在$I4/mmm$母体结构中的轻方网材料是有前途的清洁窄禁带半导体。
2021-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chemical assembly of atomically thin transistors and circuits in a large scale
下一代电子产品需要硅以外的新材料，以提高集成电路的功能、性能和规模。碳纳米管和半导体纳米线处于这些材料的最前沿，但由于大规模应用所需的复杂制造技术而面临挑战。二维（2D）无间隙石墨烯和半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）由于其原子厚度、化学稳定性和可扩展性而成为有前途的电子材料。二维电子结构组装的困难在于对金属和半导体原子薄膜的精确空间控制。最终，这阻碍了在现代电子产品中集成原子元素的成熟。在这里，我们报告的大规模空间控制合成的单层半导体二硫化钼（MoS 2）横向接触导电石墨烯。过渡电子显微镜（TEM）研究表明，单层MoS 2在石墨烯的边缘成核，产生横向2D异质结构。我们证明了这种化学组装的二维原子晶体管具有高的介电常数（10 μ S）、开关比（10^6）和迁移率（20 cm ^2 V^-1 s^-1）。我们组装2D逻辑电路，如具有高电压增益的异质结NMOS反相器，高达70，通过原子级薄的导电和半导体晶体的精确位置选择性实现。这种二维异质结构的可扩展化学组装可能会开创二维电子电路和计算的新时代。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis pathways to thin films of stable layered nitrides
本研究揭示了以元素气相前驱体制备热力学稳定有序层状三元氮化物薄膜的合成路径，阐明亚稳态中间相的形成机制，该方法可拓展至多类氮化物体系，为新型功能氮化物材料合成提供新思路。
2024-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Novel synthesis of topological insulator based nanostructures (Bi2Te3) demonstrating high performance photodetection
2D材料研究的快速发展引发了各种量子纳米结构的生长-纳米片，纳米线，纳米带，纳米晶体和源于2D异质结构的奇异性质已经扩展了传统方法之外的杂化材料的合成。在这里，我们介绍了简单的，一个步骤限制薄熔化的方法来形成TI（拓扑绝缘体）材料的纳米结构，它们的混合异质结构与其他新的二维材料和它们的可扩展的增长。研究了绝缘材料、超导材料、金属材料、半导体材料和铁磁材料的生长与衬底和温度的关系。温度依赖性合成使得单个、少数五元组能够生长成纳米片和纳米晶体。纳米结构生长的密度更多地见于制造的图案或纹理化的基底上。所制备的基于纳米结构的器件显示出从紫外到近红外的宽带光电探测，并表现出高的光响应性。最终，这种独特的合成工艺将使人们能够在用户友好的基底上轻松制造设备，研究纳米结构，并使其未来的技术应用成为可能。
2019-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Composition-dependent absorption of radiation in semiconducting MSi2Z4 Monolayers
本文通过多体第一性原理计算研究MSi2Z4单层的电子与光学性质，发现其带隙和激子结合能随组分可调，且无侧向能谷，有望用于光电器件和叠层太阳能电池。
2023-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and physical properties of Na$_x$TO$_2$ (T=Mn, Co) nanostructures for cathode materials in Na--ion batteries
我们制备了Na $_x$ TO $_2$（T = Mn，Co）纳米结构用作钠离子电池的阴极材料。X射线衍射数据的Rietveld精修证实了六方对称性。扫描和透射电子显微镜测量显示六方和棒状形态T = Co和Mn，分别。磁性测量表明Mn/Co离子存在不同的氧化态，但在5~K之间没有长程有序。我们发现，Na $_{0.6}$ MnO $_2$是高度绝缘的，而Na $_{0.7}$ CoO $_2$是半导体性质。在Na $_{0.7}$ CoO $_2$中的传导通过可变范围跳跃（VRH）以及在不同温度范围内的激活机制发生。然而，对于Na $_{0.6}$ MnO $_2$，VRH在升高的温度下占优势。此外，硬币电池已被制造并使用循环伏安法测试电化学行为，这证实了在嵌入/脱嵌期间Na-离子的可逆性。
2018-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Large-area synthesis of continuous two-dimensional MoTexSe2-x alloy films by chemical vapor deposition
二维半导体过渡金属二硫属化物（TMDs）的合金化研究取得了很大的进展，它可以实现带隙可调，并在光电子器件中得到实际应用。然而，由于样品合成的困难，碲基TMD合金的研究较少。在这里，在这项工作中，我们报告的大面积合成的2D MoTexSe 2-x合金薄膜的Te成分可控的改性碱金属卤化物辅助化学气相沉积方法。所制备的薄膜具有毫米级的横向尺寸。拉曼光谱实验结合计算的拉曼光谱和由密度泛函理论（DFT）获得的振动图像证实了MoTexSe 2-x合金的2 H相。MoSe 2的A1 g模随着x的增加而显著下移，并伴随着向低波数的不对称展宽，而E12 g模似乎没有变化，这可以用声子限制模型很好地解释。我们的工作为大规模制备2 H相Te基2D TMD合金提供了一种简单的方法。
2019-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Predictive Synthesis of Quantum Materials by Probabilistic Reinforcement Learning
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Southern California（南加州大学）
预测材料合成是实现新型功能材料和量子材料的主要瓶颈。有前途的材料的合成策略目前是通过耗时的试错法来确定的，并且没有已知的预测方案来设计新材料的合成参数。我们使用强化学习来预测最佳合成时间表，即温度和反应物浓度等反应条件的时间序列，用于使用化学气相沉积合成原型量子材料，半导体单层MoS $_{2}$。将预测性增强贫化剂与深度生成模型耦合，以捕获CVD合成期间合成的MoS $_{2}$的结晶度和相组成作为时间依赖性合成条件的函数。该模型，训练10000计算合成模拟，成功地学习了阈值温度和化学势的化学反应的开始，并预测新的合成时间表，生产良好的硫化结晶和相位纯的二硫化钼$_{2}$，这是通过计算合成模拟验证。该模型可以扩展到预测包括多相异质结构的复杂结构的合成轮廓，并且还可以预测反应系统的长时间行为，远远超出用于训练模型的MD模拟的范围，使得这些预测与实验合成直接相关。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Selective Synthesis Combined with Chemical Separation of Single-Walled Carbon Nanotubes for Chirality Selection
单壁碳纳米管（SWNTs）是未来纳米电子学的潜在材料。由于单壁碳纳米管的电子和光学性质强烈依赖于管径和手性，通过选择性生长或化学分离获得具有窄（n，m）手性分布的单壁碳纳米管一直是研究的活跃领域。在这里，我们证明了一种新的，cross-FeRu催化剂提供单壁碳纳米管生长窄直径和手性分布在甲烷CVD。根据UV-vis-NIR吸收和光致发光激发/发射（PLE）光谱表征，在600 ℃下，在FeRu催化剂上的甲烷CVD主要产生（6，5）SWNT。在850 ℃下，产生的主要半导体物质是（8，4）、（7，6）和（7，5）SWNT，其直径和手性分布比通过其他催化剂生长的材料窄得多。此外，我们表明，窄直径/手性生长结合离子交换色谱法（IEC）的化学分离，极大地促进实现单（m，n）单壁碳纳米管样品，如通过获得高度富集（8，4）单壁碳纳米管与近消除金属单壁碳纳米管存在于生长的材料。
2007-11-27 cond-mat.mtrl-sci
This took us a Weyl: synthesis of a semimetallic Weyl ferromagnet with point Fermi surface
本研究理论预测并实验合成了范德华(Cr,Bi)$_2$Te$_3$半金属Weyl铁磁体，具有点费米面，创纪录的反常霍尔角和非金属电导率，并展示了可调控的拓扑相图，为新型量子现象和器件奠定基础。
2024-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional van der Waals heterostructures
材料的设计性能是材料合成中一个很有吸引力的概念，但在实际中很难实现。最近一个成功的例子是范德华（vdW）异质结构的演示，1-3其中原子层相互堆叠，不同的成分可以超越对称性和晶格匹配进行组合。这个概念，通常被描述为纳米级乐高积木，允许逐层构建复杂的结构。然而，这种概念迄今为止仅限于二维（2D）材料。在这里，我们展示了一类新材料，其中不同的层同轴（而不是平面）堆叠。由于这种结构是一维的，我们称之为“一维vdW异质结构”。我们展示了一个5 nm直径的纳米管由三种不同的材料组成：内部导电碳纳米管（CNT），中间绝缘六方氮化硼纳米管（BNNT）和外部半导体二硫化钼纳米管。由于该技术高度适用于当前2D库中的其他材料，4-6我们预计我们的策略将成为发现一类新的半导体纳米管材料的起点。碳纳米管、BNNT和半导体纳米管的结合将产生大量的功能可设计的一维异质结构。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of low-moment CrVTiAl: a potential room temperature spin filter
在室温下有效地产生自旋极化电流是自旋电子学发展的基础。自旋过滤材料-每个自旋通道具有不相等带隙的半导体-可以产生自旋极化电流，而不需要自旋极化接触。此外，具有零磁矩的自旋过滤器材料将具有不产生强边缘场的优点，所述强边缘场将干扰相邻的电子部件并限制器件的体积密度。四元Heusler化合物CrVTiAl被预测为居里温度超过1000 K的零磁矩自旋过滤材料。在这项工作中，CrVTiAl已被合成的晶格常数为$a = 6.15 Å$。磁化测量揭示了一个非常低的时刻$μ= 2.3 \times 10^{-3} μ_B/f.u.$在一个领域的$μ_0 H = 2 T$，这是独立的温度T = 10 K和400 K之间，符合预测的零矩亚铁磁性。传输测量揭示了金属和半导体组件的电阻率的组合。将零力矩自旋过滤器材料与双极电极相结合将导致基本上双极自旋注入器。这些结果表明，CrVTiAl是一个有前途的候选人，在自旋电子学领域的进一步研究。
2016-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Bulk synthesis of Zn$_3$WN$_4$ via solid-state metathesis
本研究提出通过Li$_6$WN$_4$与Zn$X_2$的固态复分解反应宏量合成具有阳离子有序结构的Zn$_3$WN$_4$，验证了反应规律与材料的宽带隙半导体特性，为新型三元氮化物发现提供了普适性合成策略。
2024-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Thin film synthesis of semiconductors in the Mg-Sb-N materials system
氮化物具有许多有趣的特性，例如适用于包括发光二极管（LED）的光电子器件的宽范围的带隙，以及用于微机电系统（MEMS）的压电响应。与氧化物和其他化学物质相比，氮化物的研究也显着不足，其中许多是热化学亚稳定的，从基础科学的角度引发了人们的兴趣。本文报道了Mg-Sb-N材料系统的实验和计算探索，具有亚稳态材料和有趣的半导体性质。利用溅射沉积法，我们发现了一种新的具有纤锌矿结构的Mg_2SbN_3氮化物，并首次以薄膜形式合成了具有反钙钛矿结构的锑化物-Mg_3SbN氮化物。理论计算表明，Mg_2SbN_3是亚稳态的，具有与LED和MEMS相关的性能，而Mg_3SbN具有大的介电常数（28ε_0）和低的空穴有效质量（0.9m_0），是光伏太阳能电池吸收体的理想材料。实验太阳能匹配的Mg3 SbN反钙钛矿的1.3 eV的光吸收开始与理论预测（1.3 eV的直接，1.1 eV的间接），并与室温下的近带隙光致发光的测量。这些结果对了解Mg-Sb-N材料系统的半导体特性和化学趋势做出了重要贡献，为这些新材料的未来实际应用铺平了道路。
2019-05-28 cond-mat.mtrl-sci
A practical Laser-Heated Diamond Anvil Cell synthesis technique and recovery workflow for metastable MnSb2 and YbZn2 phases
Ames National Laboratory, US DOE, Iowa State University（艾姆斯国家实验室，美国能源部，爱荷华州立大学）；Department of Physics and Astronomy, Iowa State University（爱荷华州立大学物理与天文系）；Institute of Physics, University of São Paulo（圣保罗大学物理研究所）；Center for Advanced Radiation Sources, The University of Chicago（芝加哥大学高级辐射源中心）
本文提出一种集成的LHDAC合成方法，实现了MnSb2和YbZn2高压相在中等压力下的合成，并通过同步辐射X射线衍射和实验室精修验证了目标相的形成。
2026-05-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
van der Waals Nanoreactors
Princeton University（普林斯顿大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究所）
该研究提出了一种基于van der Waals堆叠的纳米化学反应器，用于单晶合成，展示了其在微米尺度上合成元素和化合物单晶的广泛应用，同时验证了其在量子材料中的潜力。
2025-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Graphene nanoribbons for quantum electronics
石墨烯纳米带（GNR）是一类由石墨烯晶格雕刻而成的一维（1D）材料。GNR具有高迁移率和载流能力，相当大的带隙，以及由取向和开边结构定制的多功能电子特性。这些独特的性质使得GNRs成为有前景的电子应用的候选者，包括纳米尺寸的场效应晶体管（FET）、自旋电子器件和量子信息处理。要充分发挥GNR的潜力，对结构-性质关系的基本理解、原子结构的精确控制和规模化生产是主要挑战。在过去的几年中，已经取得了显着的进展，原子精确的自下而上的GNR和异质结的合成，提供了一个理想的平台，功能分子器件，以及成功的生产半导体GNR阵列的绝缘基板上潜在的大规模数字电路有用。随着研究的不断深入，GNRs有望成为未来量子信息科学中极具竞争力的候选材料。在这方面，我们回顾了GNR研究的最新进展，并确定了在不久的将来可能发展的关键挑战和新方向。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac-Electron Behavior for Spin-Up Electrons in Strongly Interacting Graphene on Ferromagnetic Mn$_5$Ge$_3$
提出了一种在强铁磁材料Mn $_5$ Ge $_3$上通过Mn嵌入石墨烯-Ge（111）界面合成石墨烯的方法。根据密度泛函理论计算，石墨烯在这种强相互作用体系中表现出石墨烯衍生的$π$带的大的交换分裂。在这种情况下，只有石墨烯中的自旋向上的电子在费米能级和K点附近保持了Dirac电子的特征，而自旋向下的电子则没有检测到这种行为。所研究的gr/FM-Mn $_5$ Ge $_3$界面可以在半导体Ge上制备，这一独特的特征可以导致其在自旋电子学中的应用。
2019-06-02 cond-mat.mtrl-sci
General and scalable vapor etching and transformation platform for two-dimensional materials
School of Materials Science and Engineering, Beihang University（北京航空航天大学材料科学与工程学院）；Linköping University（林雪平大学）；JiNan SCMXene Tech. Co., Ltd.（济南SCMXene科技有限公司）
研究利用气相蚀刻和转化平台制备二维碳化物等材料库，通过氯化氢等反应性蒸汽从MAX相制备MXenes，改变蒸汽环境可对MXenes进行工程设计及转化，为二维材料合成及应用开辟新途径。
2026-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Chalcogenide Perovskites- an Emerging Class of Ionic Semiconductors
本文报道了一类新型的离子半导体材料--无机硫系钙钛矿的合成与表征。采用高温硫化法合成了BaZrS 3、CaZrS 3、SrTiS 3和SrZrS 3等化合物。用XRD和EDX分别表征了它们的晶体结构和组成。紫外-可见光和光致发光测量证实，它们是直接带隙半导体，带隙值与理论预测一致。通过采用阴离子合金化的方法，我们表现出广泛的可调带隙从1.73 eV至2.87 eV。这些强离子半导体为能量收集、固态照明和传感等应用的半导体特性工程提供了新的途径。
2016-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Π Band Dispersion along Conjugated Organic Nanowires Synthesized on a Metal Oxide Semiconductor
表面限制脱卤反应是合成具有预定化学性质的碳基纳米结构的通用自下而上方法。然而，对于通常需要低电导率衬底的器件，潜在的应用迄今为止受到金属表面催化反应的必要性的严重阻碍。在这项工作中，我们报告的合成有序阵列的聚（对苯撑）链的半导体TiO 2（110）的表面上通过脱卤的4，4”-二溴三联苯前体的自偶联。的超分子相是清楚地区分从聚合物的使用低能量电子衍射和扫描隧道显微镜作为用于沉积的衬底温度是不同的。C1 s和Br 3d芯能级的X射线光电子能谱学追踪到脱卤开始的温度约为475 K。此外，角分辨光电子能谱和紧束缚计算确定了沿聚合物的前体的π状态之间的大量重叠的高度分散的带特征，被认为是成功聚合的指纹。因此，这些结果建立了第一个光谱证据，原子级精确的碳基纳米结构可以很容易地在过渡金属氧化物表面上合成，为自下而上生产新型分子半导体器件开辟了前景。
2016-06-24 cond-mat.mtrl-sci
The role of precursor coverage in the synthesis and substrate transfer of graphene nanoribbons
研究了Au(788)基底上9-AGNRs的生长与转移，发现前驱体剂量决定GNR生长位置、长度和排列，且较高覆盖度能提升基底转移成功率和排列保持。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Size-Dependent Charging Energy Determines the Charge Transport in ZnO Quantum Dot Solids
针对现有理论无法解释量子点固体温度依赖电导率反常指数的问题，通过调控紫外光照改变ZnO量子点有效直径，发现输运指数随光照强度升高而增大，提出电荷输运受量子点尺寸依赖的充电能限制。
2024-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical vapor deposition of hexagonal boron nitride and its use in electronic devices
电介质是用于许多不同电子设备的绝缘材料，并在所有这些设备中发挥重要作用。目前先进的电子器件使用具有高介电常数的介电材料，并避免高泄漏电流。然而，这些材料显示出一些固有的问题，并且与相邻材料的不良相互作用。因此，为当前和未来的电子设备寻找合适的介电材料的竞赛仍然是开放的。在这种情况下，二维[2D]材料已成为一个重要的选择，不仅由于其先进的性能，而且由于可扩展的合成方法的发展。石墨烯是电子设备中探索最多的2D材料。然而，石墨烯没有带隙，因此不能用作电介质。MoS 2和其他2D过渡金属二硫属化物（TMD）是半导体2D材料，可以在电子器件中提供更多的通用性。在这篇博士论文中，我研究了单层和多层六方氮化硼（h-BN）作为电子器件电介质的用途，因为它是一种带隙为~5.9 eV的二维材料。我的工作主要集中在使用化学气相沉积合成h-BN，研究其在纳米尺度下的内在形态和电学性质，以及其在不同电子器件（如电容器和忆阻器）中作为电介质的性能。总的来说，我们的实验表明h-BN是一种非常可靠的介电材料，并且它可以成功地用于电容器和忆阻器。此外，h-BN还显示出传统MOSFET中从未观察到的额外性能，例如易失性电阻开关，这也可能为新的应用打开大门。
2018-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-principles study of the structural and electronic properties of BN-ring doped graphene
由于先进的硅基器件组件具有适度的化学可调性，因此掺杂石墨烯已成为替代柔性微型电子器件中这种半导体材料的有希望的候选材料。事实上，杂原子共掺杂（即与硼和/或氮）是一种有吸引力的策略，可以调节其结构和电子性质，可能会在石墨烯中引入带隙。然而，目前合成的BN掺杂的碳基材料是随机掺杂的，导致其电子性质不可再现。使用第一性原理技术，本研究调查的周期性掺杂的石墨烯与硼氮类环，以寻找一个全新的类BCN混合二维材料表现出高稳定性和优化的带隙的光电应用。从头计算表明，BN环掺杂的石墨烯显示出与基准理想周期BCN系统（例如BC $_3$、C $_3$ N $_4$、BC $_2$ N）相当的内聚能，其中BN环的浓度越高，内聚能越小。BN环掺杂石墨烯系统的带隙计算使用多体微扰技术，并被发现是敏感的掺杂模式，并表现出相同的取向的BN环的高浓度是相当大的。这些预测表明BN环掺杂的石墨烯材料可能是下一代光电子器件的有趣候选者，并为使用化学自下而上方法合成它们开辟了新的机会。
2022-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Toward the Ultimate Limit: Elemental Metals in One Dimension
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；Rayat Bahra University（雷亚特巴拉大学）
该研究通过密度泛函理论模拟分析40种非磁性一维单质金属原子链的结构与性质，发现26种链在100 K下热力学稳定，为一维金属链的合成与表征提供基础。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Unlocking klockmannite: formation of colloidal quasi-2D CuSe nanocrystals and photo-physical properties arising from crystal anisotropy
University of Rostock（罗斯托克大学）；Pidstryhach Institute for applied problems of mechanics and mathematics of NAS of Ukraine（乌克兰国家科学院彼德里哈赫应用力学与数学问题研究所）
通过热注入法合成准二维CuSe纳米晶，揭示晶格各向异性对光物理性质的影响。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Creating a Nanoscale Lateral Heterojunction in a Semiconductor Monolayer with a Large Built-in Potential
设计原子级薄的纳米级横向异质结（HJ）的能力对于为未来的二维（2D）器件技术奠定基础至关重要。然而，通过直接生长两种不同材料的异质结构来产生异质结的传统方法限制了可用的能带偏移，并且仍然不清楚对于2D材料是否可以获得大的内建电势。原子薄的半导体过渡金属二硫属化物（TMDs）的电子性质不是静态的，它们的激子结合能和准粒子带隙强烈地依赖于邻近环境。最近的研究表明，这种效果可以利用工程单层TMD的横向带分布，以创建异质结。在这里，我们展示了在hBN/Ru（0001）衬底的界面处通过插入Se在单层MoSe 2中合成纳米级横向异质结。Se嵌入产生局部hBN/Ru功函数的空间突变调制，其被直接压印到上覆的MoSe 2单层上以产生0.83 eV的大的内建电势。我们空间上解决的MoSe 2带的轮廓和功函数，使用扫描隧道光谱绘制出纳米级的耗尽区。Se嵌入还修改了介电环境，影响局部带隙重整化并使MoSe 2带隙增加~0.26 eV。这项工作表明，环境邻近工程提供了一种强大的方法来间接操纵2D材料的能带分布超出其固有特性的限制，为未来的设备设计提供了途径。
2022-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Scalable conformal electronics based on roll-to-roll exfoliated van der Waals semiconductors
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)（马德里材料科学研究所）
本研究结合卷对卷机械剥离与商用转印基底，制备可转移至曲面的MoS₂基可延展电子器件，兼具高可靠性与优异光电子性能，为规模化可延展电子器件提供了新方案。
2026-08-28 cond-mat.mtrl-sci
A First-Principles Study on the Adsorption of Small Molecules on Arsenene: Comparison of Oxidation Kinetics in Arsenene, Antimonene, Phosphorene and InSe
砷烯是一种新的V族二维半导体材料，由于其具有多种有趣的性质，可以通过与各种分子的化学反应来改变或有意地功能化，近年来受到越来越多的关注。本文系统地研究了砷烯与H_2、NH_3、O_2、H_2O、NO、NO_2等小分子的相互作用。据预测，O2，H2O，NO和NO2是强受体，而NH3作为施主。重要的是，它示出了一个可以忽略不计的电荷转移之间的H2和砷烯，这是10倍低于之间的H2和磷烯和约千倍低于之间的H2和InSe和锑。计算的能垒O2分裂砷烯被发现是低至0.67 eV。因此，原始的砷烯可以像其他V族2D材料一样容易地在环境条件下氧化。另一方面，砷烯上的H2O的受体作用，类似于锑烯和InSe的情况下，可能有助于防止H2O和O物种之间的质子转移形成酸，抑制砷烯的进一步结构降解。由于H2O分子的受体作用，2D层在与环境相互作用时的结构分解可以避免，正如研究从常见的V族2D材料的比较中预测的那样。然而，由于砷烯与其他环境小分子的强相互作用，仍需要对其进行保护。本文的工作提出了保护砷烯不发生结构退化和调控其电子性质的可能途径，这对材料的合成、储存和应用具有一定的指导意义。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Cr$_3$X$_4$ (X=Se, Te) monolayers as new platform to realize robust spin filter, spin diode and spin valve
本研究设计了基于Cr$_3$X$_4$（X=Se、Te）单层的自旋电子器件，发现两类单层分别具备自旋过滤、双自旋二极管效应与自旋阀、高磁阻等特性，为纳米自旋电子器件提供了候选材料平台。
2022-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic defect engineering of CVD grown monolayer MoS$_2$ for tuneable functional nanodevices
本研究提出一种压力依赖的CVD一步原位缺陷工程方法，通过调控硫空位实现单层MoS2的可调功能，显著提升光探测、FET及HER性能。
2023-11-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
