Channel-last gate-all-around nanosheet oxide semiconductor transistors
Stanford University（斯坦福大学）；Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd.（台湾积体电路制造股份有限公司）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences（波兰科学院冶金与材料科学研究所）
该研究提出了一种通道后栅极环绕纳米片氧化半导体晶体管，通过无需后处理实现高通态电流和低亚阈值摆幅，为低功耗三维电子器件提供新路径。
2025-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Laser-assisted Oxidation of Multi-layer Tungsten Diselenide Nanosheets
我们报告的结构和电气特性的钨氧化物形成的多层钨二硒化物（WSe 2）纳米片照射在周围环境中的强激光束。一个非侵入性的微波阻抗显微镜（MIM）被用来执行样品的电成像。MIM和常规传输实验测得的氧化产物的局部电导率~100 S/m远高于原始WSe 2，表明形成了具有n型载流子的亚化学计量比WO 3-x多晶。随着进一步努力改善氧化物的导电性，激光辅助氧化工艺可用于图案化WSe 2上的导电特征或形成与各种过渡金属二硫属化物的电接触。
2016-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Conductive Atomic Force Microscopy of Chemically Synthesized Graphene Oxide and Interlayer Conduction
氧化石墨烯（GO）是一种化学改性石墨烯，在世界范围内得到了广泛的研究。GO的单层片可以在溶液中化学产生，并且预期其适用于各种各样的应用。大部分的工作集中在GO的制备和还原过程，而其内在性质尚未得到详细的探讨。我们已经成功地可重复地制造大规模GO纳米片。在目前的工作中，我们观察到的GO纳米片的导电原子力显微镜。当前图像可用于以高对比度监测GO厚度以及纳米片中的褶皱和折叠。除了电流图像之外，用导电悬臂测量GO片的局部I-V特性。基于所施加的电场依赖性，可以根据Poole Frenkel发射机制来描述垂直于GO片的传导，并且GO的相对介电常数被评估为4.8。
2011-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced stabilization of Al functionalization in graphene oxide nanosheet for enhanced NH3 storage
采用第一性原理计算研究了应变对Al吸附原子在氧化石墨烯（GO）纳米片上稳定性的影响及其对NH3存储的意义。发现Al吸附原子在GO纳米片上的结合能是其稳定性的错误指标。发现拉伸应变对Al吸附原子在GO纳米片上的稳定性非常有效。拉伸应变增强了GO纳米片上的C-键，从而增强了GO纳米片上Al吸附原子的稳定性。拉伸应变对Al吸附原子在GO纳米片上的稳定性有很大影响。拉伸应变对Al O键通过增强的电荷转移从C到O原子。有趣的是，发现C-O键强度是Al稳定性的正确指标。最佳应变Al官能化GO结合多达6个NH3分子，而它在未应变条件下不结合NH3分子。
2012-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Tailoring Vanadium Dioxide Film Orientation using Nanosheets: A Combined Microscopy, Diffraction, Transport and Soft X-ray in Transmission Study
VO 2是氧化物电子学和神经形态计算应用的一种备受讨论的材料。在这里，异质外延的二氧化钒（VO 2）上实现的氧化物纳米片，覆盖硅衬底或X射线透明的氮化硅膜的无定形二氧化硅表面。在VO 2生长之前，通过在衬底上分别涂覆Ti0.87O2和NbWO 6纳米片，可以将VO 2薄膜的面外取向任意控制在（011）M1/（110）R和（-402 M1/（002）R之间。温度依赖的X射线衍射和自动晶体取向映射在微探针TEM模式（ACOM-TEM）的特点是高的相纯度，晶体学和取向性能的VO 2薄膜。传输测量和软X射线吸收的传输被用来探测VO 2的金属-绝缘体的转变，显示的质量等于那些从大块单晶衬底上的外延膜的结果。两个不同的VO 2取向在一个单一的基板上的成功的本地操作证明使用VO 2光刻图案线的Ti0.87O2和NbWO 6纳米片上生长的电子背散射衍射研究。最后，这些纳米片模板的VO 2膜先进的无透镜成像的金属-绝缘体过渡使用相干软X射线的优秀适用性进行了讨论。
2019-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Covalent Organic Functionalization of Graphene Nanosheets and Reduced Graphene Oxide via 1,3-Dipolar Cycloaddition of Azomethine Ylide
通过偶氮甲亚胺叶立德在液相中的1，3-偶极环加成反应成功地实现了石墨烯的有机功能化。1-甲基-2-吡咯烷酮和N，N-二甲基甲酰胺作为分散剂溶剂之间的比较，以及超声和均质作为分散技术之间的比较，证明N，N-二甲基甲酰胺和均质是最有效的选择。石墨烯纳米片和还原的氧化石墨烯的官能化使用不同的技术确认。其中，能量色散X-射线光谱允许映射的吡咯烷环的甲亚胺叶立德的表面上的功能化的石墨烯，而显微拉曼光谱检测所产生的功能化，这是描述与从头计算分子动力学模拟获得的功率谱一致的新功能。此外，功能化石墨烯的X射线光电子能谱允许定量元素分析和表面覆盖率的估计，显示还原氧化石墨烯的更高程度的功能化。这种反应性更强的行为源于由于氧缺陷的存在而在其表面上局部化的部分电荷，如静电特征的模拟所示。使用1，3-偶极环加成的石墨烯的官能化被示出是朝向在纳米级的基于石墨烯的复杂结构和器件的受控合成的重要步骤。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molybdenum Disulfide Bilayers Hybridized with Reduced Graphene Oxide Nanosheets for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction
Ilum School of Science, Brazilian Center for Research in Energy and Materials（伊卢理学院，巴西能源与材料研究中心）；Institute of Physics “Gleb Wataghin”, University of Campinas（坎皮纳斯大学格莱布·瓦塔金物理研究所）；Brazilian National Nanotechnology Laboratory, Brazilian Center for Research in Energy and Materials（巴西国家纳米技术实验室，巴西能源与材料研究中心）；Postgraduate Program in Nanosciences and Advanced Materials. Federal University of ABC（ABC联邦大学纳米科学与高级材料研究生项目）；Institute of Chemistry, University of Campinas（坎皮纳斯大学化学研究所）
通过将二硫化钼双层与适度还原的氧化石墨烯杂化，显著提升了析氢反应的催化效率。
2025-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal Oxide-Vertical Graphene Nanosheets for 2.6 V Aqueous Electrochemical Hybrid Capacitor
与传统电池相比，水性不对称电化学电容器具有高功率密度和优异的循环稳定性，目前被认为是最有前途的储能竞争者。然而，制备电极材料和选择合适的水性电解质是开发具有高电荷存储容量的电化学电容器装置的关键。在此，我们报道了一种可行的方法来分别合成MnO 2/垂直石墨烯纳米片（VGN）和Fe 2 O3/VGN作为正极和负极。VGN骨架的表面独立地装饰有具有海绵状形貌的MnO 2和具有纳米状形貌的Fe 2 O 3。建立了金属氧化物在VGN网络上生长机理的示意图。两种电极都显示出比裸VGN（0.47 mF/cm 2）高约250倍的电荷存储容量，具有118（MnO 2/VGN）和151 mF/cm 2（Fe 2 O 3/VGN）的比电容。除了双层电容贡献之外，多孔互连的垂直石墨烯结构用作金属氧化物材料的机械骨架，并为电子输运提供多个导电通道。所制备的非对称电化学电容器器件具有76 mF/cm 2的比电容和71 microWh/cm 2的能量密度，在2.6 V的电位窗口内具有高达12000次循环的优异电化学稳定性。非对称电化学电容器器件的值得称赞的性能验证了其作为下一代便携式能量存储器件的潜在用途。
2022-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multiscale charge transport in van der Waals thin films: reduced graphene oxide as case study
大面积范德华（vdW）薄膜是由随机堆叠的纳米片网络组成的组装材料。构建块的多尺度结构和二维性质意味着界面自然地在这种薄膜的电荷传输中起关键作用。虽然单个或几个堆叠的纳米片（即vdW异质结构）一直是密集工作的主题，但对电荷如何通过多层，更无序的网络行进知之甚少。在这里，我们报告了随机堆叠的还原氧化石墨烯2D纳米片网络给出的原型系统的全面研究，其化学和几何性质可以独立控制，允许探索从单个纳米片到数十亿个纳米片的纳米网络，室温电阻率从10-5到10-1欧姆米。我们系统地观察到在临界温度T* 下两种不同制度之间的明显转变：低于T* 的Efros-Shklovskii可变范围跳跃（ESVRH）和高于T* 的幂律（PL）行为。首先，我们证明了这两个制度是强烈相关的彼此，都取决于电荷局域化长度xi，计算ES-VRH模型，这对应于重叠的sp2域属于不同的纳米片的特征尺寸。因此，我们提出了一个微观模型描述的电荷传输作为一个几何相变，给出的金属-绝缘体过渡与渗透的准一维纳米填料与长度为xi，表明网络的电荷传输行为是有效的所有的几何形状和缺陷的纳米片，最终提出了一个广义的描述vdW和无序薄膜。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable capacitance in all-inkjet-printed nanosheet heterostructures
从二维构建块构建的异质结构已经显示出用于场效应晶体管、存储器器件、光传感器和其他电子应用的前景1，2。2D纳米片晶体可以使用逐层方法3构建成多层异质结构，但该方法不能用于制造大规模和厚的异质结构，因为该过程耗时且效率低。沉积不同二维材料的另一种方法是喷墨打印4 -7。在这里，我们展示了通过喷墨印刷Ti 3C 2 Tx MXene纳米片作为电极和氧化石墨烯纳米片作为固态电解质来制造纳米片超级电容器。捕获在氧化石墨烯片之间的自由水分子促进质子移动通过分层固体电解质8。所制成的超级电容器显示出与现有印刷超级电容器相当的高面积电容、良好的循环稳定性以及高面积能量和功率密度。此外，通过添加液体电解质可以进一步增加比电容。
2020-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Reconfigurable Strain Gradient Polarity in Crystalline Oxide Nanomembranes for Controlled Bending of Functional Materials
Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）
利用单晶锰矿纳米膜制备可切换双稳态纳米鼓，通过控制应变梯度极性实现0.01%至1%的应变变化，为氧化物膜应用提供机械框架。
2026-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Band bending at the interface in Polyethylene-MgO nanocomposite dielectric
聚合物纳米复合材料是一种很有前途的高电压电气绝缘材料。然而，其性能背后的物理原理尚未完全了解。采用密度泛函理论研究了氧化镁-聚乙烯纳米复合材料界面区的电子性质。我们的研究结果表明，聚乙烯的导带匹配的不同表面的氧化镁的导带。这种能带弯曲导致高达2.6eV深的长程势阱。此外，硅处理对氧化镁表面性能的根本影响进行了评估。我们报告减少的表面诱导状态在硅处理的接口。模拟提供的信息，用于提出一个新的模型，在纳米复合材料的电荷捕获。
2016-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Resolving room temperature microscale fracture and plasticity of iron oxides along the cascade of iron ore reduction via nanoindentation and microcantilever bending
Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）
本研究利用纳米压痕和微悬臂梁断裂测试，表征了赤铁矿、磁铁矿和方铁矿在室温下的塑性及断裂行为，获得了硬度、弹性模量和断裂韧性等力学性能，为氢基直接还原过程中的断裂和磨损预测提供了材料模型参数。
2026-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Sonication-assisted liquid phase exfoliation of two-dimensional CrTe$_3$ under inert conditions
本研究在惰性条件下超声辅助液相剥离氧化敏感的CrTe$_3$，通过离心尺寸选择并表征，发现水是分解关键因素，表面氧化物减少。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Conformal Graphene Growth on Oxide Nanotube scaffolds: Towards Superwettable Hierarchical 2D-3D Architectures
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；GREMI, Groupe de Recherches sur l’Energétique des Milieux Ionisés (CNRS-Université d’Orléans)（离子介质能源研究组（法国国家科学研究中心-奥尔良大学））；Kiel University（基尔大学）；Westfälische Hochschule（西威斯特法伦应用科技大学）
本研究开发了一种低温可扩展的等离子体辅助方法，在氧化物纳米管支架上实现可调谐保形石墨烯生长，制备出的分级结构表面具有无氟长期全疏性，可应用于智能表面等领域。
2026-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Synchrotron radiation based photoemission studies of indium oxide passivation of ZnO(0001) surface at high temperature
通过原位沉积金属铟和沉积后高温（600 C - 1000 C）退火来进行表面活性ZnO（0001）-Zn终止表面的钝化。在铟沉积和退火的每个循环之后，ZnO（0001）表面的特征在于基于同步辐射的光电发射。光电发射研究证实了沉积铟的形成转化为氧化铟（In 2 O3和In 2 Ox）作为表面钝化层。为了提高表面灵敏度，在不同的光子能量下获得了Zn、C、O的芯能级谱。总体芯能级峰（Zn 3 p，In 4d，O 1 s）具有范围从0.5 eV至0.8 eV的平均结合位移。价带谱表明，钝化后的薄膜费米能级位移为0.9eV，功函数从4.06eV提高到4.77eV。氧化铟高温钝化使ZnO（0001）表面的能带向下弯曲变为向上弯曲0.98eV，适合于制作ZnO肖特基接触和器件。
2018-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Band alignment of metal/amorphous-oxide interface using atomic orbitals projection of plane-wave: a first principle study at the Al/a-SiO2 interface
非晶态绝缘氧化物在现代电子工业中发挥着重要作用。了解非晶结构异质界面的能带排列有助于更好地控制界面处的载流子输运性质。经典的带偏方法开发以前排队的本征能级相对于一个理想的散装参考或真空水平。然而，非晶结构的局部无序使得体参考模糊不清。因此，不能使用经典方法。在这项研究中，我们介绍了一种新的方法的基础上的线性组合的原子轨道（LCAO）的波函数投影线带在金属/氧化物界面。波函数的LCAO投影考虑了所有的金属/氧化物界面效应，例如内建电压、界面偶极子、虚拟氧化物减薄、势垒变形等。因此，它提供了精确的能带对准。在Al/非晶SiO2进行的计算表现出良好的协议之间现有的实验和模拟数据。我们还观察到，在界面处的空间电荷区导致在氧化物中的非线性能带弯曲，这实际上减少了其厚度，从而降低了介电强度。
2017-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Lattice-Distortion-Mediated Proton Pairing and Trapping in Solid State Oxides
Beijing Normal University（北京师范大学）；Chang'an University（长安大学）；Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；Hebei Normal University（河北师范大学）；Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海陶瓷研究所）
研究揭示了固态氧化物中晶格畸变介导的质子成对与捕获机制，阐明多质子扩散机制，为提升质子导电性电解质设计提供理论依据。
2025-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric Ground States in La$_{0.67}$Sr$_{0.33}$MnO$_3$/BaTiO$_3$ heterostructures Induced by Flexoelectric Bending
本研究通过自制弯曲夹具对LSMO/BaTiO₃异质结施加单轴应变，发现弯曲可调控LSMO的磁输运特性，且U形与N形弯曲的电阻率衰减不对称，源于姜-泰勒畸变与挠曲电场的共同作用，为柔性电子器件研发提供新思路。
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Light-induced photomechanical patterning of ferroelectric polarization
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学国家科学研究中心纳米科学和纳米技术研究中心）；Institute of Physics and Astronomy, University of Potsdam（波茨坦大学物理与天文学研究所）；Université Paris-Saclay, UVSQ, CNRS, GEMaC（巴黎萨克雷大学、凡尔赛大学、法国国家科学研究中心、GEMaC）；Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔伯特·费恩实验室、法国国家科学研究中心、泰雷兹集团、巴黎萨克雷大学）
本研究通过光敏聚合物图案化方法，在铁电膜中实现可编程的弯曲应变分布，展示出通过应变工程实现极化旋转和反转的机制，为研究应变依赖的铁电结构提供了新途径。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced reversible control of visible photoluminescence from ZnO nanoparticles
通过将几伏（< 5V）电压施加到由夹在氧化铟锡电极和聚氧化乙烯-高氯酸锂（固体聚合物电解质）之间的纳米结构ZnO膜组成的器件上，实现了对可见光范围内发生的ZnO光致发光的可逆控制。当在电解质电极处施加偏压时，光致发光强度显示出接近100%的调制，响应时间小于30秒。提出了一个模型，所观察到的效果，是基于缺陷状态的ZnO和能带弯曲的ZnO-电解质界面，可以改变所施加的偏压。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced polarization rotation in freestanding ferroelectric oxide membranes
本研究探讨自支撑铁电氧化物薄膜中应变对极化的影响，通过多种表征技术揭示折叠状Pb(Zr,Ti)O3薄膜顶点处极化从面外到面内的旋转，阐明应变与应变梯度的作用，为应变调控铁电特性提供新见解。
2025-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Unintentional F doping of the surface of SrTiO3(001) etched in HF acid -- structure and electronic properties
我们表明，HF酸蚀刻通常用于制备SrTiO 3（001）的异质外延生长的复合氧化物的结果在一个不可忽略的F掺杂水平内的终端表面层的TiO 2。使用X射线光电子能谱学和扫描角X射线光电子衍射的组合，我们确定，平均约13%的O阴离子在表面层被F取代，但F不占据O的网站在更深的层。尽管这种扰动的表面，费米能级保持unpinned，和表面态密度，它决定了带弯曲的量，是由F掺杂以外的因素。在STO表面的F的存在下，预计会导致在复杂的氧化物异质结涉及STO衬底，因为杂质散射的电子迁移率较低。通过用去离子水中的沸腾代替HF蚀刻步骤，可以显著减少无意的F掺杂，这与氧气管式炉退火结合，使表面平坦并且TiO 2终止。
2011-10-18 cond-mat.mtrl-sci
External control of GaN band bending using phosphonate self-assembled monolayers
我们报告的光电性能的GAN $(0001)$和$(1\bar{1}00)$表面后，其功能化与膦酸衍生物。为了分析酸的电负性与GAN表面能带弯曲之间的可能相关性，将两种类型的膦酸，正辛基膦酸（OPA）和1H，1H，2 H，2 H-全氟辛烷膦酸（PFOPA）接枝到氧化的GAN $(0001)$和GAN $(1\bar{1}00)$层以及GAN纳米线上。由此产生的混合无机/有机异质结的X射线光电子能谱和光致发光光谱进行了研究。GAN的功函数被改变显着的膦酸的接枝，证明形成致密的自组装单分子膜。无论GAN表面取向如何，两种类型的膦酸都显著影响GAN表面能带弯曲。然而，仅在氧化的GAN $(1\bar{1}00)$表面观察到对酸的电负性的依赖性，这表明表面态的密度相对较低，并且表面氧化物和酸的电子态之间具有有利的能带对准。关于光学性质，PFOPA和OPA在氧化GAN层和纳米线上的共价键合显著影响它们的外量子效率，特别是在纳米线的情况下，由于大的表面积与体积比。外量子效率的变化与内电场和表面态的调制有关。这些结果表明，潜在的膦酸酯化学的表面功能化的GAN，这可以被利用为选择性传感应用。
2020-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Utilizing the Janus MoSSe surface polarization in designing complementary metal-oxide-semiconductor field-effect transistors
本研究利用Janus过渡金属二硫族化合物MoSSe的面外本征偶极特性，通过理论计算与器件仿真，设计出无需额外掺杂即可在同一层制备的n型和p型互补MOSFETs，为新型二维器件设计提供了新思路。
2024-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bending strain induced thermal conductivity suppression in freestanding BaTiO3 and SrTiO3 membranes
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Hokkaido University（北海道大学）
研究通过应变诱导的不均匀应变抑制了 SrTiO3 和 BaTiO3 膜的热导率，揭示了 phonon-应变耦合的微观机制，并展示了其在热管理设备中的应用潜力。
2026-02-09 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Stabilizing Single Ni adatoms on a Two-dimensional Porous Titania Overlayer at the SrTiO$_3$(110) Surface
采用扫描隧道显微镜、光电子能谱（PES）和密度泛函理论计算研究了Ni在SrTiO $_3$（110）表面的气相沉积。该表面形成（4 $\times$ 1）重构，其由具有周期性六元和十元纳米孔的2-D二氧化钛结构组成。锚定在这些纳米孔，镍单吸附原子在室温下稳定。PES测量结果表明，Ni吸附原子创建一个位于导带最小值以下1.9 eV的带隙状态，并诱导向上的能带弯曲。实验和理论结果都表明Ni吸附原子带正电荷。我们的研究产生了良好分散的单吸附原子阵列上的一个良好的特征氧化物支持，提供了一个模型系统，调查单吸附原子的催化和磁性。
2018-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Fully printed flexible perovskite solar modules with improved energy alignment by tin oxide surface modification
针对全印刷柔性钙钛矿太阳能电池界面复合损失大的问题，该研究在氧化锡电子传输层与钙钛矿层间引入富勒烯取代的烷基膦酸偶极层，有效降低能垒并抑制界面复合，实现了17.0%的光电转换效率及优异的机械柔韧性与环境稳定性，推动了柔性钙钛矿光伏的商业化进程。
2024-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spatially-Modulated Silicon Interface Energetics via Hydrogen Plasma-Assisted Atomic Layer Deposition of Ultrathin Alumina
原子层沉积（ALD）是用于半导体器件的持续缩放的关键技术，其越来越依赖于用于在原子尺度上的3D结构化表面的界面操纵的可再现且可缩放的工艺。虽然ALD允许在低温下合成保形膜，并对厚度进行最大限度的控制，但由于成核期间的三维生长，原子限定的封闭涂层和表面改性仍然非常难以实现。在这里，我们提出了一种途径，对亚纳米薄和连续的氧化铝（AlOx）涂层的硅（Si）基板上的表面电荷密度和界面能量的空间控制。我们使用三甲基铝（TMA）与远程氢等离子体的组合，而不是气相氧化剂的氧化硅转化为氧化铝（AlOx）。在最初的ALD循环期间，TMA与硅上的表面氧化物（SiO2）反应，直到存在结合位点的饱和，之后来自下面的表面氧化物的氧被消耗，从而将硅氧化物转化为用AlOx覆盖的Si。根据ALD循环的数量，SiO2可以部分或完全转化，我们利用它来创建亚纳米薄且连续的AlOx层，该AlOx层沉积在通过光刻图案化限定的选定区域中。所得图案化表面的特征在于具有小至0.3 nm的台阶高度和超过0.4 V的表面电位台阶的横向AlOx/SiO2界面。此外，引入$9 \times 10^{12}$ cm $^{-2}$的固定负电荷使得能够调制表面能带弯曲，这与Si的场效应钝化和跨接触界面的低阻抗电荷转移有关。
2022-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polar Surface Effects on the Thermal Conductivity in ZnO Nanowires: a Shell-Like Surface Reconstruction-Induced Preserving Mechanism
利用分子动力学模拟研究了极性表面对氧化锌（ZnO）纳米线热输运的影响。我们发现，具有自由极性（0001）表面的纳米线的热导率远高于在已稳定的极性（0001）表面上的电荷减少的纳米线，以及没有任何横向极性表面的六边形纳米线。从正常模式分析，我们表明，较高的热导率是由于壳状重建发生的自由极性表面。这种壳状重构抑制了纳米线中的扭转运动，使得弯曲声子模式不被其他声子模式散射，并且导致具有自由极性表面的ZnO纳米线中的热导率显著更高。此外，利用简正模坐标的自关联函数提取声子寿命，对具有自由极性表面的ZnO纳米线的高热导率进行了简洁的解释.我们的工作表明，ZnO纳米线没有极性表面，表现出低的热导率，是更有前途的候选人热电应用比纳米线极性表面（也高热导率）。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Duality and degeneracy lifting in two-dimensional electron liquids on SrTiO$_3$(001)
TU Wien（维也纳工业大学）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）；WEL Research Institute（WEL研究所）；Lund University（隆德大学）；Charles University（查理大学）
研究揭示了SrTiO$_3$(001)上二维电子液的对偶性和退化差异，通过极化畸变和自旋序解释了不同终止态的电子行为。
2024-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Arrangements in the First Monolayer of Cu-Phthalocyanine on In$_2$O$_3$(111)
本研究结合扫描探针技术与DFT计算，系统探究了CuPc在In$_2$O$_3$(111)表面不同覆盖度下的吸附结构与排列演化，对比了CoPc的行为，证明选择合适金属原子可在该氧化物表面制备均匀的金属酞菁第一单层。
2025-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Non-van der Waals honeycomb antiferromagnet SrRu$_2$O$_6$ down to a few layers
目前实验实现的二维磁性材料家族由3个$d$过渡金属组成，具有非常弱的自旋-轨道耦合。相比之下，我们报告了一个新的平台，在化学键合和分层4 $d$氧化物，具有较强的电子相关性和竞争的自旋轨道耦合。我们合成超薄片的SrRu $_2$ O $_6$使用可扩展的液体剥离。这些剥离片的特征在于互补的实验和理论技术。纳米片的厚度在三到五个单层之间变化，并且在第一性原理计算内，我们表明反铁磁性在这些超薄层中存活。实验数据表明，剥离发生从垂直于$c$轴的平面作为中介的六方Sr晶格分离的二维磁性蜂窝状Ru层。高分辨率透射电子显微镜图像表明，Ru层之间的平均原子间距略有减少，这与目前的计算结果一致。还观察到纳米片的旋转堆叠的签名。这种新的二维平台提供了巨大的可能性，以探索由于磁性，强相关性和自旋轨道耦合之间的相互作用而出现的新特性。此外，这些效果可以进一步作为层厚度的函数来调节。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coexisting two-dimensional electron and hole gases highly confined at the interfaces of undoped KTaO3-sandwiching heterostructures
二维电子气（2DEG）在基于钙钛矿结构SrTiO $_3$（STO）的界面和表面中表现出各种有趣的现象，并被用于开发氧化物电子学。近年来，KTaO $_3$（KTO）显示出巨大的潜力，被认为具有更令人兴奋的效应和现象，有望成为新型器件。本文通过第一性原理研究和分析，发现当KTO厚度达到临界值时，在未掺杂的STO/KTO/BaTiO $_3$异质结构中，二维电子气（2DEG）和二维空穴气（2DHG）共存.这两个界面对于A型由（SrO）$^0$ /（TaO $_2$）$^+$和（KO）$^-$ /（TiO $_2$）$^0$制成，对于B型由（TiO $_2$）$^0$ /（KO）$^-$和（TaO $_2$）$^+$ /（BO）$^0$制成。二维电子载流子来自TaO $_2$原子层界面处的Ta-$5 d_{xy}$态，空穴载流子来自另一界面处的O- $2 p_x/p_y$轨道.电子和空穴有效质量分别为0.3 $m_0$和$1.06\sim 1.12 m_0$，其中$m_0$是自由电子的质量，并且2D载流子浓度为$10 ^{13}$ cm $^{-2}$的量级。我们的分析表明，由于界面处极性不连续引起的能带弯曲和KTO层内应力诱导的极化，界面2DEG和2DHG同时形成。这可能会刺激对新现象和新设备的更多探索。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of surface states in electrocatalyst-modified semiconductor photoelectrodes: Theory and simulations
在过去的几年中，已经有大量的研究来阐明半导体光电极上的电催化剂薄层对析氧反应（OER）效率的作用。已经表明，在许多情况下，添加薄的氧化物覆盖层阴极地移动光电流开始的电势和/或增加最大光电流，导致有利于OER的更大的收集效率。然而，这种增强的起源并不清楚。在这里，我们提出了一个依赖于解析表达式，而不是微分方程的模型来研究表面状态的作用，在电催化剂改性的半导体光电极。在没有催化剂覆盖层的情况下，我们发现，如果表面态被屏蔽，这意味着带电的表面态通过附近的溶液离子被电子中和，则不会产生亥姆霍兹电势，光电极表现出良好的性能。相反，如果表面态是未屏蔽的，则形成额外的亥姆霍兹势，从而减少能带弯曲的量并导致性能差。在催化剂覆盖层的存在下，存在对表面状态如何与催化剂相互作用的强烈依赖。与表面态串联的催化剂可以增加从表面态到溶液的有效转移速率，导致总电流的增加，而与表面态并联作用的催化剂可以增加开路电压或光电压。串联和并联催化剂效应在实际设备中串联操作，导致电流和/或光电压的增加，这取决于相关的交换电流。该模型不仅有助于理解表面态在光电化学系统中电荷转移和最终效率中的作用，而且还允许其他研究人员轻松应用。
2017-07-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Role of Oxygen Adsorption in Nanocrystalline ZnO Interfacial Layers for Polymer-Fullerene Bulk Heterojunction Solar Cells
胶体氧化锌（ZnO）纳米颗粒经常用于有机光致变色领域，用于实现溶液可产生的电子选择性界面层。尽管广泛使用，但缺乏关于颗粒结构特性对器械性能影响的详细研究。在这项工作中，不同的表面积与体积比的ZnO纳米粒子的合成和实施到聚合物-富勒烯体异质结太阳能电池与透气的顶部电极。通过比较封装前后的电特性，发现ZnO层的内表面积在氧气可以渗透太阳能电池的条件下起着至关重要的作用。氧物种在纳米颗粒表面处的吸附导致表面附近的能带弯曲和电子耗尽。这两种效应导致在ZnO/本体异质结界面处形成用于电子注入和提取的势垒，并且在小ZnO纳米晶体（高表面积与体积比）的情况下更明显。在氧的存在下，不同的运输相关的现象进行了详细讨论，即，欧姆损失，表示在串联电阻，以及空间电荷限制电流的发生，有关的聚合物-富勒烯共混物中的电荷积累。由于UV光的吸收可引起吸附的氧物种的解吸，因此电性质也取决于照明条件。随着系统的调查，在不同的空气暴露和光照条件下的太阳能电池的电流与电压特性，以及纯ZnO纳米粒子层的光电导性的研究的帮助下，我们获得详细的了解ZnO纳米粒子表面的有机太阳能电池的功能的作用。
2019-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
