The Surface Diffusion Length of Water Molecules on Faceted Ice: A Reanalysis of "Roles of Surface/Volume Diffusion in the Growth Kinetics of Elementary Spiral Steps on Ice Basal Faces Grown from Water Vapor", by Asakawa et al
我们重新分析了Asakawa等人[1]对基底冰面上单分子高台阶生长速度的测量，因为我们相信作者在他们的实验中对冰生长参数和体积扩散做出了一些不正确的假设。应用我们认为更准确的假设，我们使用[1]中的数据推导出-8.4 C时水分子在基底冰面上的表面扩散长度约为10 nm，比[1]中报道的低约500倍。此外，在我们的分析中，我们发现，没有信息的高度Ehrlich-Schwoebel障碍可以从这些测量。
2015-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Control of InGaAs facets using metal modulation epitaxy (MME)
本研究针对InGaAs外延再生长中的间隙与晶面问题，发现金属调制外延（MME）可实现光滑无间隙的(001)晶面生长，制备的自对准FET以沟道电阻为主，同时明确了As通量对晶面形貌的调控作用。
2014-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Toward a Comprehensive Model of Snow Crystal Growth: 8. Characterizing Structure-Dependent Attachment Kinetics near -14 C
在本文中，我检查雪晶体生长近-14 C的比较与一个全面的模型，包括结构依赖性附着动力学（SDAK）。分析了一系列的冰增长观测在空气中，我表明，数据强烈支持的模型，它规定，基底生长所描述的经典梯田成核在这个温度区域的多面表面。相比之下，棱镜生长表现出显著的“SDAK下降”，其显著降低了窄棱镜刻面上的成核势垒（相对于宽棱镜刻面上发现的成核势垒）。我使用这些测量来进一步表征和完善SDAK模型，该模型有效地解释了在14 ℃附近的空气中板状雪晶的稳健形成。
2021-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced asymmetric faceting and growth of nano-protrusion on a tungsten tip
用飞秒激光照射锋利的钨尖端并暴露于强直流电场，导致逐渐和可再现的表面改性。通过场发射显微镜和扫描电子显微镜的结合，我们观察到不对称的表面刻面与亚十纳米高的步骤。主要在激光暴露侧上的明显的多面特征的存在意味着表面改性是由激光诱导的瞬态温度上升驱动的-在几皮秒的尺度上-在钨尖端顶点。此外，我们确定了一个纳米尖端的形成几纳米高位于一个小平面的高原的角落之一。模拟实验条件的模拟结果与实验观察结果一致。所提出的条件可以作为一种新的方法来制备纳米尖的几个nm的高度，它可以用于相干电子脉冲的产生。除了直接的实际应用外，这些结果还提供了光与物质相互作用的微观机制。这些特征的表观生长机制也有助于解释在高电场设备如射频粒子加速器中增强的电子场发射的起源，这导致真空电弧。
2016-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Atomistics of vapor-liquid-solid nanowire growth
气-液-固（VLS）路线及其变体通常用于可规模化合成半导体纳米线，但基本的生长过程仍然未知。在这里，我们采用基于模型势的原子尺度计算来研究金催化硅纳米线（SiNWs）的稳定性和生长。平衡研究揭示了偏析在固体状表面的催化剂颗粒，液体AuSi液滴，和富硅液滴-纳米线界面包围的异质截断面。液滴的过饱和导致在截断刻面上的快速1D生长和在主刻面上的慢得多的成核控制的2D生长。表面扩散被抑制，并且过量的Si通量通过液滴本体发生，该液滴本体与富Si界面和接触线一起降低了主刻面上的成核势垒。随后的台阶流动通过Au扩散远离台阶边缘而被修改。我们的研究突出了半导体纳米线阵列的形态和成分控制的关键界面特性。
2013-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Observations of an Edge-enhancing Instability in Snow Crystal Growth near -15 C
我们目前的观察板状雪晶的形成提供了证据的边缘增强晶体生长的不稳定性。当描述冰棱柱刻面的生长的冷凝系数随着刻面的宽度变窄而增加时，这种不稳定性就会出现。再加上粒子扩散的影响，这种现象导致薄板状晶体从较厚的棱镜发展，随着它们的生长，将板的边缘锐化到微米或亚微米尺寸。这种锐化效应在很大程度上是由接近-15 ℃的水蒸气形成薄板状冰晶的原因，这是雪晶形态图中的主要特征。其他刻面晶体材料可表现出类似的形态生长不稳定性，其促进板状或针状结构的扩散限制生长。
2011-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Managing Systematic Errors in Ice Crystal Growth Experiments
我们描述了如何表面相互作用可以通过降低冰表面上的正常成核势垒来影响与衬底接触的冰晶小平面的生长。我们还描述了如何得到的增强的生长速率可以产生系统误差，即使在测量不接触衬底的小平面的生长。从扩散动力学的分析，然后我们开发了一个简单的程序近似校正冰生长数据，从而大大减少这些系统误差。我们已经发现，这种技术是非常有用的解释冰的生长数据和提取的内在附着系数的冰面。
2012-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Toward a Comprehensive Model of Snow Crystal Growth: 9. Characterizing Structure-Dependent Attachment Kinetics near -4 C
在本文中，我研究雪晶体生长近-4 C的比较与一个全面的模型，包括结构依赖性附着动力学（SDAK）。与本系列中研究14 C附近生长的前一篇论文一起，我证明了大量的实验数据现在支持在-4 C附近的基底表面和-14 C附近的棱柱表面上存在明显的“SDAK下降”。在这两种情况下，该模型表明，边缘相关的表面扩散大大减少了成核障碍窄面表面上的宽面上发现的。在-4 ℃和-14 ℃附近的生长行为中的显著的定量相似性表明，这两个SDAK特征产生于在两个主要方面上在不同温度下发生的基本上相同的物理机制。当应用到大气中的雪晶形成，这个全面的模型可以解释中谷图中看到的板状和柱状生长之间的经常性形态转变。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomically flat reconstructed rutile TiO2(001) surfaces for oxide film growth
具有原子级平坦表面的低折射率金红石TiO2单晶衬底的可用性对于实现金红石过渡金属氧化物膜的外延生长至关重要。金红石（001）表面的高表面能通常导致表面刻面，这排除了通常用于制备干净且原子级平坦的TiO 2（110）基材表面的溅射和退火处理。在这项工作中，我们发现，稳定和原子级平坦的金红石型TiO 2（001）表面可以制备原子级有序的重建表面已经在炉中退火处理在空气中。我们尝试性地将此结果归因于与表面重建相关的表面能的降低，这去除了小面的驱动力。尽管狭窄的温度窗口，这种形态最初可以形成，我们证明，它坚持在同质外延生长的TiO 2（001）薄膜。防止高表面能晶面的小面化的表面重建的稳定化可以提供朝向实现更宽范围的高质量外延过渡金属氧化物异质结构的有希望的途径。
2016-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Investigation of an Asymmetric SrTiO$_{3}$ Grain Boundary
本文结合 STEM、APT 与 DFT$+U$，在原子尺度解析 SrTiO$_3$ 非对称晶界的 Sr 贫化、Ti 再分布及其能量机制。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Effects of shadowing in oblique-incidence metal(100) epitaxial growth
用简化的模型研究了斜入射金属（100）外延生长中的阴影效应。我们发现，在Cu（100）生长中观察到的许多特征，包括从各向异性丘到垂直于光束的波纹的过渡的存在，可以纯粹由几何效应来解释。我们还表明，（111）面的形成是至关重要的波纹在大入射角的发展。在高沉积角和膜厚下，还发现了第二个向具有平行于光束取向的（111）面的“棒”的过渡。
2006-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Size-Dependent Growth Rates Amplify Infinitesimal Asymmetry in Nanocrystals
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Kavli Energy NanoSciences Institute（卡弗里纳米科学能源研究所）
该研究开发尺寸依赖的动力学Wulff构造，发现无穷小种子不对称性可被放大为纳米晶体的强不对称形貌，通过二维、三维晶格及FCC种子的模拟揭示了其各向异性生长机制。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Surface structures of graphene covered Cu (103)
研究了Cu（103）衬底上化学气相沉积（CVD）石墨烯的表面结构。石墨烯覆盖的Cu表面具有平行于Cu[010]方向的（103）面，在其上形成三角形图案。相比之下，裸露的Cu表面没有显示出刻面。生长后在超高真空中的热退火引起Cu（103）面的表面变化。通过生长后热退火的Cu表面的重组导致CVD生长的石墨烯的晶格应变和空穴掺杂水平的变化。
2018-09-04 cond-mat.mtrl-sci
An Edge-Enhancing Crystal Growth Instability Caused by Structure-Dependent Attachment Kinetics
我们描述了一种新的晶体生长不稳定性，增强薄边缘的发展，促进板状或中空柱状形貌的形成。这种不稳定性出现时，扩散限制的生长与结构依赖的附着动力学，特别是当小平面表面上的成核势垒大幅减少的小平面宽度接近原子尺寸。实验数据证实了这种不稳定性的存在下，从水蒸气在-15 ℃的冰的增长。我们认为，这种边缘增强效应在确定大气冰晶随温度变化的生长形态方面起着重要作用，这一现象在75年多的时间里基本上无法解释。我们的模型的结构相关的附着动力学似乎是与表面熔化，因此可能存在于其他材料系统中，每当从气相晶体生长发生在材料的熔点附近。
2012-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Precision Measurements of Ice Crystal Growth Rates
我描述的技术，使冰晶的主要方面的生长速度的精确测量。特别注意识别和减少测量中的系统误差，因为这些误差困扰着早期确定冰生长速率的尝试。我描述了我们目前使用的实验装置的细节，我描述了在T=-15 ℃下生长基底刻面的一些初步结果。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
In-Situ Growth of Halide Perovskite Single Crystals and Thin Films on Optical Fiber End Facets
Holcombe Department of Electrical and Computer Engineering, Clemson University（克莱姆森大学霍爾科姆电气与计算机工程系）
针对卤化物钙钛矿与光纤集成的原位制备技术挑战，提出区域选择性润湿策略并结合空间限制或真空辅助方法，实现不同尺寸光纤端面MAPbBr3单晶和CsPbBr3多晶薄膜的可控原位生长，为两者集成提供平台。
2025-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Decomposition, diffusion, and growth rate anisotropies in self-limited profiles during metalorganic vapor-phase epitaxy of seeded nanostructures
我们提出了一个模型的基本现象之间的相互作用，负责形成纳米结构的金属有机气相外延图案（001）/（111）B GaAs衬底。实验已经证明，V形槽量子线和金字塔量子点的形成是分别在V形槽和倒金字塔的底部形成的自限制轮廓的结果。我们的模型是基于一个系统的反应扩散方程，一个为每个晶体方面，定义的模式，并包括第三组前体，其分解和扩散动力学（我们讨论的实验证据），以及随后的扩散和合并动力学的第三组原子释放的前体。这种方法可以适用于任何方面的配置，包括金字塔量子点，但我们专注于V型槽模板的特殊情况下，并提供了一个解释的自限性的配置文件和Ga偏析中观察到的V型槽。前体分解动力学和原子物种的扩散的明确包括修改和概括Basiol等人的早期工作。81，2962（1998）; Phys.Rev.B65，205306（2002）]，并且被证明对于获得自限性生长的完整描述是必不可少的。方程组的解产生空间分辨的吸附原子浓度，从该浓度计算平均小面生长速率。这为确定产生自限性生长的条件提供了基础。先前用于解释MOVPE期间邻位GaAs（001）的生长模式和用V形槽图案化的邻位表面的脊上的台阶边缘轮廓的前述方案可用于描述由不同刻面组成的任何模板的形态演变。
2011-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent templated growth of porphine thin films on the (111) facets of copper and silver
用X射线光电子能谱学（XPS）、近边X射线吸收精细结构谱（NEXAFS）和密度泛函理论（DFT）对模板法生长的卟啉基元（2 H-P）进行了表征。DFT模拟允许将复杂的XPS和NEXAFS特征解卷积为源自五个不等价碳原子的贡献，这些碳原子可以分为C-N和C-C键合物种。偏振相关的NEXAFS测量揭示了一个有趣的组织行为：在Cu（111）和Ag（111）上，对于覆盖率高达一个单层，分子吸附未变形和平行于各自的金属表面。然而，在增加覆盖率时，薄膜中分子的取向取决于生长条件。在低温（LT）下沉积的多层膜在两个衬底上表现出相似的平均倾斜角（相对于表面平面为30度）。相反，对于在室温下生长的多层膜，存在明显不同的情况。在Cu（111）上，薄膜厚度自限制为大约两层的覆盖，而在Ag（111）上，可以容易地生长多层膜，并且与体2 H-P晶体相反，分子垂直于表面取向。分子取向的这种差异导致C 1 s XPS签名的修改后的线形，这取决于入射光子能量，这是通过与深度分辨DFT计算的比较来解释的。不同堆叠的分子的电离能的模拟没有显示包装诱导的多层XP光谱的修改的迹象，从而表明，单分子计算的多层数据的比较是合理的。
2014-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous low temperature epitaxial breakdown during Si overgrowth of GeSi quantum dots
研究了非均匀应变硅盖层的低温外延击穿。通过在相干应变GeSi量子点表面上生长Si薄膜，我们区分了表面粗糙度、应变和生长取向对外延击穿机制的影响。使用原子力显微镜和高分辨率的横截面透射电子显微镜，我们发现，虽然局部晶格应变高达2%的影响可以忽略不计，生长在较高的折射率方面，如{113}显着降低了局部击穿厚度。纳米级的生长丘的形成观察以上所有的小平面取向。由于扩散长度直接取决于表面取向，我们涉及到特定的生长面的低温稳定性和动力学限制的生长丘的平均尺寸的外延厚度的变化。
2011-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nature of V-Shaped Defects in GaN
在两个定制的卤化物气相外延（HVPE）反应器中生长厚度达3 mm的GAN薄膜。在膜的表面上发现密度为1 cm $^{-2}$至100 cm $^{-2}$的V形缺陷（凹坑）。通过对纹孔演化的运动学分析，研究了纹孔形成的原因和纹孔过度生长的过程。观察到两种机制的坑过度生长。可以通过改变生长参数来有意地过度生长凹坑，以增加凹坑刻面的生长速率。如果在恒定的生长条件下，快速生长的刻面在其底部成核，则凹坑可以自发地过度生长。
2019-02-18 cond-mat.mtrl-sci
An atomic force microscopy and optical microscopy study of various shaped void formation and reduction in 3C-SiC films grown on Si using chemical vapor deposition
用光学显微镜和原子力显微镜研究了Si衬底上外延3C-SiC薄膜中各种形状不规则的空洞以及规则的三角形和正方形空洞的形成。在电阻加热化学气相沉积反应器中，用六甲基二硅烷在Si（001）和（111）衬底上异质外延生长了3C-SiC薄膜。已清楚地观察到的Si衬底的取向在确定的空隙的形状的影响。此外，生长周期和生长温度被认为是控制空洞尺寸、密度和形状的主要参数。通常，空隙沿{111}面刻面，但取决于生长条件，也观察到具有较高表面能的其它刻面。最后，通过适当的生长技术，空隙的尺寸和密度显著减小。
2019-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomic structure of Ge quantum dots on the Si(001) surface
利用超高真空装置，结合高分辨率扫描隧道显微镜和分子束外延装置，对Si（001）表面{105}面Ge岛（hut团簇）的形貌进行了原位研究。这两个物种的小屋集群-金字塔和楔形-被发现具有相同的结构的{105}方面，这是可视化的。金字塔形簇的顶点结构和楔形簇的脊结构也被揭示出来，并发现是不同的。这使我们能够提出一个晶体学模型的{105}方面以及模型的原子结构的两个物种的小屋集群。作出的推断是，群集形状之间的过渡是不可能的。
2010-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective faceting induced by Hexagonal Boron Nitride on curved Platinum substrate
Centro de Física de Materiales (CSIC-UPV-EHU)（材料物理中心）；Materials Physics Center (MPC)（材料物理中心）；Departamento de Física Aplicada I, Universidad del País Vasco UPV/EHU（巴斯克大学应用物理系）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Department of Physics, University of Trieste（的里雅斯特大学物理系）；Department of Physics, BITS Pilani, Hyderabad Campus（比拉尼理工学院海德拉巴校区物理系）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Physikalische Chemie, Institut für Chemie und Biochemie, Freie Universität Berlin（柏林自由大学化学与生物化学研究所物理化学系）；Institute of Electrical Engineering, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院电气工程学院）；CNR - Istituto Officina dei Materiali (IOM)（意大利国家研究委员会材料工坊研究所）
本研究结合实验与第一性原理计算，发现hBN可在弯曲Pt(331)衬底上诱导形成多种稳定刻面，明确了hBN与衬底相互作用强度的差异及选择性刻面的机制。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Epitaxial Al/InGaAs system: Solid-state dewetting and Al facet formation
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Waterloo Institute for Nanotechnology, University of Waterloo（滑铁卢大学纳米技术研究所）；Quantum Nanofabrication and Characterization Facility (QNFCF), University of Waterloo（滑铁卢大学量子纳米加工与表征设施）；Canadian Light Source Inc.（加拿大光源公司）；Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）
本研究通过分子束外延在In₀.₇₅Ga₀.₂₅As上生长稳定的Al薄膜，并探讨其热稳定性及退火条件，为制备高质量超导体-半导体混合平台提供指导。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Facet-dependent Chemical Kinetics Governed Growth of Twisted Graphene Layers with Pre-designed Angles
School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学物理科学与技术学院）；Center for Transformative Science, Shanghai Tech University（上海科技大学变革科学中心）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；Department of Chemistry, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学化学系）
通过理解晶粒指数与石墨烯生长动力学的相互作用，提出了一种在铂表面通过化学气相沉积生长预设角度扭曲石墨烯层的可扩展策略，揭示了晶粒取向依赖的表面形貌对石墨烯取向的影响，实现了对石墨烯叠层的可控折叠和撕裂。
2026-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Self-Assembly of Faceted Particles Triggered by a Moving Ice Front
排列和组织块状多面颗粒的可能性为设计和发现具有新功能特性的材料和结构提供了有趣的可能性。冰晶的生长可用于触发大的各向异性颗粒的自组装，从而在有限的时间内获得大尺寸的三维多孔材料。这些机制尚未被探索到目前为止，由于难以实验研究这些系统。在这里，我们阐明了自组装机制的多面粒子驱动的冰生长相结合的X射线全息层析成像和离散元建模，提供洞察到自组装的动力学和他们的最终包装。颗粒的包封是由浓缩颗粒的包封网络施加的力和由移动界面施加的力之间的微妙平衡的结果。我们说明了这种自组装热管理复合材料的好处。
2015-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Imprinted atomic displacements drive spin-orbital order in a vanadate perovskite
本文通过在YVO$_3$同构衬底不同晶面上沉积外延薄膜实现原子位移方向性印迹，发现其能驱动不同的自旋-轨道序模式，为超越传统应变工程的材料设计提供了新途径。
2024-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomic-scale visualization of initial growth of homoepitaxial SrTiO3 thin film on an atomically ordered substrate
在氧化物生长条件下制备的（\surd 13 \times \surd 13）- R33.7° SrTiO 3（001）衬底表面上SrTiO 3的初始同质外延生长通过扫描隧道显微镜进行原子分辨。在沉积的SrTiO 3膜表面上以及在衬底上清楚地看到相同的（\surd 13 \times \surd 13）原子结构。该结果表明，最上面的富Ti（\surd 13 \times \surd 13）结构转移到膜表面和在膜/衬底界面处的原子尺度相干外延。这种原子有序的SrTiO 3衬底可以应用于原子控制的氧化物外延膜和异质结构的制造。
2011-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Layer-by-layer growth and growth-mode transition of SrRuO3 thin films on atomically flat single-terminated SrTiO3 (111) surfaces
利用反射高能电子衍射和原子力显微镜研究了在原子级平坦的Ti4+单端SrTiO 3（111）衬底上生长SrRuO 3薄膜的生长模式转变。当生长速率为0.074个晶胞/秒，生长温度为700 ℃时，在前9个晶胞上，主要的生长方式由岛状转变为逐层生长。此外，在生长SrRuO 3膜的过程中，可以通过改变生长温度和生长速率来操纵感兴趣的支配生长模式，该改变允许选择期望的逐层模式。因此，本研究铺平了道路SrRuO 3薄层集成到（111）取向的氧化物异质结构，因此多功能器件，需要控制的尖锐的原子级界面和逐层生长模式。
2008-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the source arrangement on shell growth around GaN nanowires in molecular beam epitaxy
在实验和理论相结合的研究中，我们研究了分子束外延（MBE）系统中的材料源排列对纳米线（NW）核壳结构生长的影响。特别地，我们研究了在Ga和N不同时撞击给定侧壁面的边界条件下，GAN模板纳米线周围的GAN壳生长。我们的实验与不同的V/III比和衬底温度表明，获得沿整个NW长度均匀厚度的壳是不简单的。详细分析了壳形态与衬底旋转和不旋转，我们发现，不同的方位角的来源有一个主要的影响Ga吸附原子的动力学和最终的壳形态。在这些实验结果的基础上，我们开发了一个扩散模型，它考虑到不同的NW方面和衬底。该模型可以很好地描述实验的壳轮廓，并预测，均匀的壳生长可以实现，如果Ga和N源被安排在彼此旁边或非常高的旋转速度。此外，建模表明，在一个给定的侧刻面上的生长可以归类在一个旋转在四个不同的阶段：Ga润湿相，富金属生长相，富N生长相，和解离相。平面样品上生长过程的显著差异在于，在我们的情况下，扩散发生在不同区域之间，即侧壁与顶面和衬底之间，其中一个N不连续地撞击，导致化学势的复杂梯度，其通过衬底旋转在时间上调制。我们的模型的全面性提供了对扩散过程和由此产生的吸附原子浓度的深入理解，并且可以应用于其他3D结构和材料系统
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Shape-controlled growth of two-dimensional kagome-lattice colloidal crystals through nanoparticle capping
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本文提出利用 DNA 修饰纳米球作为封端剂选择性结合 kagome 晶面空位，抑制 (111) 面生长，从而将金双锥体胶体晶体从三维截角四面体调控为二维层状微板，实现形状与结构异质性控制。
2025-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
MinSurf: resolving the atomic-scale stability landscape of mineral surfaces
School of Transportation Science and Engineering, Harbin Institute of Technology（哈尔滨交通科学与工程学院）；Chongqing Research Institute of HIT（哈尔滨工业大学重庆研究院）；School of Science, Harbin Institute of Technology, Shenzhen（哈尔滨深圳科学技术学院）；National Engineering Laboratory for Reducing Emissions from Coal Combustion, Shandong University（山东大学煤炭燃烧减排国家工程实验室）；Department of Civil and Environmental Engineering, The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学土木与环境工程系）；School of Highway, Chang’an University（长安大学公路学院）
提出高通量框架MinSurf，结合表面枚举、DFT标记、机器学习势和Wulff构造，预测矿物表面稳定终止、能量景观和平衡形态，加速比达1.14×10^4。
2026-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Toward a Comprehensive Model of Snow Crystal Growth Dynamics: 2. Structure Dependent Attachment Kinetics near -5 C
我们目前的实验数据表明，存在的结构依赖的附着动力学（SDAK）在冰晶生长的水蒸气接近-5 ℃。具体而言，我们发现，薄壁中空柱状晶体的基底边缘上的成核势垒比大基底面上的相应成核势垒小约十倍。这些观测结果支持了SDAK效应在确定作为温度函数的大气冰晶生长形态中起重要作用的假设。
2013-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Ex-situ atomic force microscopy on the growth mode of SrRuO3 epitaxial thin film
基于钙钛矿氧化物的器件的功能特性强烈地依赖于显著影响异质结构薄膜的表面形貌和微结构的生长模式。为了获得原子级平坦的表面形貌，这通常是高质量器件的必要条件，理解异质外延薄膜的生长机制是必不可少的。在这项研究中，我们探索异质外延生长动力学的SrRuO3使用间歇生长计划的脉冲激光外延和异位原子力显微镜。两个显着的变化，在沉积过程中的第一个单元电池层的表面粗糙度观察原子力显微镜表明可能形成的半单位电池的SrRuO3之前，完全形成的第一个单元电池。另外，在SrRuO3薄膜的前两个单元电池层沉积期间，逐层生长模式占主导地位。我们的观察提供了潜在的生长机制的异质外延SrRuO 3薄膜的薄膜在SrTiO 3衬底上的初始生长过程中。
2017-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Initial stage of the 2D-3D transition of a strained SiGe layer on a pit-patterned Si(001) template
我们研究了应变Ge层在Si（001）模板上的二维-三维转变的初始阶段。在Si缓冲层的优化生长之后呈现倒置的截棱锥形状的凹坑内，Ge润湿层形成仅由{105}和（001）小面组成的复杂形态。这些结果归因于应变驱动的台阶曲折的不稳定性的刻面的侧壁上的坑，并在这些刻面的尖锐的凹相交处的台阶聚束不稳定性。虽然这两种不稳定性是应变驱动的，但它们的共存主要是由于凹坑中的几何限制。结果表明，坑表面的形态转化为低能小面有强烈的影响，在平坦的坑底部的Ge岛的优先成核。
2006-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial single-crystal growth of transition metal dichalcogenide monolayers via atomic sawtooth Au surface
二维范德瓦尔斯层状单晶（SC）薄膜的生长是非常需要的，以体现本征材料科学和前所未有的工业应用设备。虽然已经成功地生长了圆片级SC六方氮化硼薄膜，但迄今为止还没有建立理想的双原子过渡金属二硫属化物（TMdC）薄膜生长平台。在这里，我们报告的SC生长的TMdC单分子膜在厘米尺度上通过原子镀金表面作为一个通用的生长模板。透射电子显微镜观察表明，金液一步凝固形成了原子齿槽表面。各向异性吸附能的TMdC集群，密度泛函计算证实，占上风的周期性原子阶边缘产生单向外延生长的三角形TMdC晶粒，最终形成SC膜，无论米勒指数。利用原子金表面作为通用生长模板生长了几种TMdC单层膜，包括WS_2、WSe_2、MoS_2、MoSe_2/WSe_2异质结构和W_1-xMoxS_2合金。我们的策略提供了一个一般的途径，SC生长的双原子范德华异质结在晶圆级，以进一步促进TMdCs在后硅技术的应用。
2020-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Atomic scale characterization of the nucleation and growth of SnO2 particles in oxidized CuSn alloys
研究了单相CuSn合金中Sn的内氧化动力学。SnO 2颗粒，其特征在于通过分析型透射电子显微镜。SnO 2和Cu之间的取向关系，特别强调Cu/SnO 2界面的原子尺度结构（失配位错和化学结构）。具有终止SnO 2相的纯氧平面的习惯平面是非常有利的，并且大的失配促进了板状沉淀物的生长。
2012-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling and quantifying the topology-dependent pre-melting of nanoparticles
Materials Design SARL；ICMMO, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学 ICMMO）；ASNR/PSN-RES/SEMIA/LSMA Centre d’études de Cadarache（卡达拉舍研究中心 ASNR/PSN-RES/SEMIA/LSMA）；Institute of Materials Innovation, Nagoya University（名古屋大学材料创新研究所）；Materials Design, Inc.
本研究揭示了六方密堆积Co纳米颗粒中晶面依赖性的表面预熔现象，并通过分子动力学模拟量化了其熔化行为与纳米颗粒尺寸的关系。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Catalyst-Free Growth of Atomically-thin Bi2O2Se Nanoribbons for High-performance Electronics and Optoelectronics
一维材料由于其独特的量子限域效应和边缘相关性质而引起了人们极大的研究兴趣。原子薄的1D纳米管特别有趣，因为它是一个有价值的平台，具有厚度和宽度的物理限制。在这里，我们开发了一种无催化剂的生长方法，实现了Bi 2 O2 Se纳米结构的生长与可调的维度。值得注意的是，Bi 2 O2 Se纳米带的厚度下降到0.65 nm，对应于单层，首次成功地生长。电学和光电性能测试结果表明，Bi 2 O2 Se纳米带在迁移率、开/关比和光响应性等方面具有良好的性能，表明其在器件方面具有广阔的应用前景。本工作不仅为原子级薄纳米带的生长提供了一种新的方法，而且为研究这种纳米带材料在厚度限制下的性能和应用提供了一个平台。
2021-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Properties of MoS2/HfO2 Interface: Impact of Interfacial Impurities during Atomic Layer Deposition Growth
采用密度泛函理论（DFT）的从头计算方法，研究了MoS 2/HfO 2界面的原子结构和电子性质.研究了界面氧浓度对MoS 2/HfO 2界面电子结构的影响，以模拟在环境条件下的原子层沉积生长。然后，带偏移和这些接口的热力学稳定性的影响进行了研究，并与现有的相关实验数据进行了比较。这些结果似乎表明，对于良好制备的界面，由于没有界面缺陷态，电子器件性能应该优于其他界面，如III-V/高k。然而，任何未钝化的缺陷，如果存在于氧化物生长过程中，强烈影响随后的界面的电子性质。
2014-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Growth of three-dimensional structures by atomic deposition on surfaces containing defects : simulations and theory
我们进行了全面的研究，在很大范围的条件下，包括可能的蒸发吸附原子从表面和表面缺陷的存在下形成的三维（金字塔）结构。我们比较我们的计算机模拟的理论计算的增长，发现它们之间的协议。这项工作澄清了三维生长的先例研究，并预测在不同的制度得到的岛的大小分布。最后，我们展示了我们的分析可以用来解释实验数据。
1997-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Imaging Pulsed Laser Deposition oxide growth by in-situ Atomic Force Microscopy
为了可视化生长过程中的薄氧化膜的形貌，从而能够准实时地研究其生长行为，我们设计并集成了一个原子力显微镜（AFM）在脉冲激光沉积（PLD）真空设置。AFM扫描仪和PLD目标集成在一个单一的支撑框架，结合快速样品转移方法，使得原位显微镜可以在随后的沉积脉冲后使用。原位显微镜可在室温（RT）至高达700 $^\circ$ C和（工艺）压力范围从10 $^{-6}$ mbar至高达1 mbar的真空基础压力下操作，这是用于氧化物膜生长的典型PLD条件。该仪器的性能证明，通过解决典型的氧化物PLD生长条件下的晶胞高度，表面台阶和表面形貌。
2017-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Vapor Phase Growth and Grain Boundary Structure of Molybdenum Disulfide Atomic Layers
具有直接带隙的单层二硫化钼是一种很有前途的二维材料，它超越了石墨烯，可用于下一代纳米电子学。在这里，我们报告的二硫化钼原子层的控制气相合成，并阐明其结晶单层的成核，生长和晶界形成的基本机制。此外，一个成核控制策略，建立系统地促进形成大面积的单层和少层膜。研究了多晶二硫化钼原子层中晶粒及其边界的原子结构和形貌，并应用第一性原理计算研究了其能量分布。的原子层的电气性能进行检查和晶界的作用进行评估。这些材料的厚度均匀性、大晶粒尺寸和优异的电气性能意味着二硫化钼原子层的高质量和可扩展的合成。
2013-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Effects of atomic interactions in two component submonolayer growth
我们讨论了不同的化学键对岛的形态和岛的密度缩放在两个组件的亚单层生长的影响。不同的制度取决于相互作用的强度和物种的相对流动性的描述和研究动力学蒙特卡罗模拟，使用一个双组分固体-固体生长模型。岛密度的温度和通量的依赖性，以及表面形貌的例子的结果。
2001-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Single-atom level determination of 3-dimensional surface atomic structure via neural network-assisted atomic electron tomography
纳米材料的功能特性强烈依赖于其表面原子结构，但它们往往变得与其体相结构有很大不同，表现出表面重构和弛豫。然而，大多数表面表征方法要么局限于二维测量，要么没有达到真正的3D原子尺度的分辨率，和单原子水平的一般3D纳米材料的3D表面原子结构的确定仍然是难以捉摸的。在这里，我们展示了在15 pm精度下测量Pt纳米颗粒的3D原子结构，并辅以基于深度学习的缺失数据检索。对表面原子结构进行了可靠的测量，发现<100>和小<111>面对表面应变的贡献不同，导致应变分布各向异性以及压缩支撑边界效应。单原子水平的表面表征能力不仅将加深我们对纳米材料功能特性的理解，而且还为精细定制其性能打开了一扇新的大门。
2020-08-27 cond-mat.mtrl-sci
ZnCoO Films by Atomic Layer Deposition - influence of a growth temperature on uniformity of cobalt distribution
本文报道了用原子层沉积法（ALD）制备的ZnCoO薄膜的结构、电学和磁学性质。作为锌前体，我们应用二甲基锌或二乙基锌和乙酰丙酮钴（II）作为钴前体。使用这些前体使我们的生长温度显着降低到300 ℃及以下，这被证明是非常重要的均匀薄膜的ZnCoO的生长。利用SIMS、SEM、EDS、XRD、AFM、霍尔效应和SQUID等测试手段对所制备的ZnCoO薄膜的结构、电学和磁学性能进行了分析。
2011-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Conformality in Atomic Layer Deposition through Low Growth Per Cycle
Aalto University（阿尔托大学）
本研究通过建模和实验揭示ALD中薄膜穿透深度与GPC呈平方根反比关系，证明在保形性关键时低GPC可提高效率。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of quasi-van der Waals epitaxy of 3D metallic nanoislands on suspended 2D materials
了解二维（2D）材料和3D金属之间的界面结构对于设计新颖的2D/3D异质结构和改善许多2D材料器件的性能至关重要。在这里，我们量化和讨论的2D/3D界面结构和3D形态在几种材料系统。我们首先在石墨烯和过渡金属dichalcogenides上沉积多面Au纳米岛，使用平衡岛形状的测量来确定2D/Au界面能的值，并检查表面重建，化学身份和缺陷对生长结构的作用。然后，我们沉积技术相关的金属Ti和Nb的条件下，动力学而不是热力学因素支配的增长。我们描述了从树枝状到多面岛作为生长温度的函数的过渡，并讨论了在这些材料系统中确定岛形状的因素。最后，我们表明，悬浮的二维材料，使一种新型的3D/2D/3D异质结构的制造和讨论的生长机制。我们认为，新兴的纳米器件将利用这种通用的制造的2D/3D异质结构具有良好的特征界面和形态。
2022-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Growth of 2D topological material Bi on InSb(111)B with fractal surface structures
铋（Bi）原子层是一种二维拓扑材料，其电子结构和拓扑有序性取决于堆叠层数。最近，有报道称，生长在半导体衬底InSb（111）B上的几层Bi在表面呈现Sierpietski三角形（ST）分形图案。在这项工作中，我们已经在InSb（111）B上生长了Bi层，并追踪了Bi的原子和电子结构的演变。利用反射式高能电子衍射和芯层光电子能谱学对薄膜的表面原子结构和生长模式进行了监测。这表明ST相Bi的单层生长在InSb（111）B上，并且随后的Bi沉积导致逐层生长，最多名义上为4个原子层。通过角分辨光电子能谱学观察到的扩散带色散和量子阱态与即使在逐层生长区域期间的小表面畴和厚度变化一致。进一步的Bi蒸发将生长模式改变为3D岛形成。Bi在InSb（111）B上的生长行为的揭示为研究准周期二维原子层的二维拓扑电子结构提供了一个新的有趣的平台。
2022-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Strain gradient drives lithium dendrite growth from the atomic-scale simulations
枝晶的形成是下一代高能量密度锂金属电池的主要障碍，如容量损失和短路。由于对锂枝晶生长机制的认识不足，阻碍了成功的锂枝晶抑制策略的发展。在以往的模型和实验中，人们已经研究了镀锂引起的金属锂内应力及其对枝晶生长的影响，但其微观机理尚不清楚。在这里，我们通过第一性原理计算和从头算分子动力学模拟分析了电镀诱导应力在枝晶形成中的作用。我们发现，沉积的Li在铜（Cu）衬底上形成稳定的原子纳米膜结构。结果表明，Li原子的吸附能从Li-Cu界面向沉积Li表面逐渐增大，导致Li原子在界面处聚集较多。与原始的Li金属相比，在早期阶段沉积的Li变得致密并且遭受面内压应力。有趣的是，我们发现从Li-Cu界面到沉积的Li表面存在一个巨大的应变梯度分布，这使得邻近Cu表面的沉积原子在扰动下倾向于向上挤压，导致枝晶生长。这种理解提供了对Li枝晶生长的原子尺度起源的洞察，并且可能对于抑制基于Li金属的可再充电电池中的Li枝晶有用。
2020-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Strain accommodation through facet matching in La$_\text{1.85}$Sr$_\text{0.15}$CuO$_\text{4}$/Nd$_\text{1.85}$Ce$_\text{0.15}$CuO$_\text{4}$ ramp-edge junctions
利用扫描纳米聚焦X射线衍射（nXRD）和高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）研究了掺杂电子的超导Nd $_\text{1.85}$ Ce $_\text{0.15}$ CuO $_\text{4}$和掺杂空穴的超导La $_\text{1.85}$ Sr $_\text{0.15}$ CuO $_\text{4}$薄膜之间的斜边结的晶体结构。在斜坡上，发现了一种新的生长模式的La $_\text{1.85}$ Sr $_\text{0.15}$ CuO $_\text{4}$的c轴倾斜3.3度，我们解释了倾斜通过开发一个应变调节模型，依赖于面匹配，由斜坡角，表明在界面处形成了一个连贯的畴界。这种生长模式的人工领域的创建在morphotropic材料的可能影响进行了讨论。
2015-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Three-dimensional atom-by-atom measurement of interface diffusion dynamics
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；Korea Institute of Energy Research (KIER)（韩国能源研究院）；University of Science and Technology (UST)（科学技术联合大学院大学）；Chungnam National University（忠南国立大学）
本研究结合MEMS脉冲淬火加热与原子电子断层扫描，逐原子重建Pd@Pt核壳纳米颗粒的三维构型，校正同种原子位移偏差，测得Pd扩散激活能为1.10 eV，并揭示层与晶面依赖的输运路径，建立了三维逐原子扩散测量框架。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Facet Dependent Catalytic Activities of Anatase TiO$_2$ for CO$_2$ Adsorption and Conversion
理解CO $_2$和H $_2$ O在TiO $_2$表面上的原子尺度相互作用机制对于建立催化效率与其暴露面之间的相关性至关重要。在这里，我们借助于三态模型，轻推弹性带模拟和密度泛函理论计算，研究了这些分子在（001），包括（1 $\times$ 4）-重构，（010），（101）面的TiO 2 $_2$的吸附，共吸附和转换过程中的化学重组，从而评估的步骤选择性反应顺序。此外，结果揭示了未探索的非平凡的反应机理。对于最稳定的（101）面，我们表明，不利的碳酸盐络合物的形成变得有利，通过切换反应从吸热到放热在水的存在下。此外，我们发现，小的结合能并不一定意味着物理吸附。它还可以引起化学吸附，其中由于排斥Hartree和Madelung相互作用而导致的能量损失与通过化学键合获得的能量相当。CO $_2$在（010）和（101）晶面上的吸附证明了这种情况。虽然（001）仍然是最具反应性的表面，但如果它在超高真空和高温下进行重构，活性位点的数量将减少四分之三。
2020-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Directed self-organization of graphene nanoribbons on SiC
后CMOS石墨烯电子器件的实现需要生产半导体石墨烯，这是一个劳动密集型过程。我们提出了通过常规光刻和微电子处理来定制碳化硅晶体，以使得能够在4 H-SiC {1- 10 n}（n = 8）晶面而不是常规的{0001}平面上模板化石墨烯生长。这允许石墨烯纳米带的自组织生长，其尺寸由刻面的尺寸限定。通过拉曼光谱和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量证实了优先生长，并给出了原型石墨烯器件的电学特性。在0.24 cm 2 SiC芯片上制造> 10，000个顶栅石墨烯晶体管证明了该工艺的可扩展性，并代表了迄今为止报道的石墨烯器件的最高密度。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
