Role of polarized tip-enhanced Raman spectroscopy in the enhancement of interface optical phonon modes in AlGaN multi-quantum wells
基于第III族氮化物的二维多量子阱（MQW）纳米结构在可见光到紫外光光源中具有显著的应用。利用针尖增强拉曼光谱（TERS）研究了c轴取向超晶格[Al 0.35Ga 0.65N（~ 1.75nm）/Al 0.55Ga 0.45N（~2nm）]20多量子阱中的界面光学（IFO）声子模。在环境条件下使用TERS探针与直径约200 nm的Au球形纳米颗粒进行近场研究，显示拉曼强度增强约两到三个数量级。属于E1对称[IFO（E1）]垂直于c轴的MQW振动的界面声子模式似乎是更突出的TERS测量的情况下相比，为其他界面声子模式的A1对称。利用TERS探针激发的极化电磁场产生的平行于MQW界面平面的受限电场，对IFO（E1）声子模的等离子体增强负责。使用时域有限差分模拟验证了限制。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy of Nanostructures and Nanosized Materials
根据对这一特刊的贡献，对显微和尖端增强拉曼光谱分析纳米和纳米结构材料，主要是半导体、氧化物和原始或功能化的碳纳米管的兴趣进行了综述。特别注意的是，化学反应，尺寸或形状分布，缺陷，应变和耦合可能会增加到定义的拉曼签名的纳米维度的事实。
2007-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Explaining Principles of Tip-Enhanced Raman Images with Ab Initio Modeling
本文提出一种新的有限场第一性原理模拟方法，通过考虑基底周期性，揭示了表面相互作用对TERS图像的影响，并解释了实验中TERS强度模式的空间变化。
2025-09-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Low vibration high numerical aperture automated variable temperature Raman microscope
拉曼显微光谱技术非常适合于研究各种性质，并已被应用于广泛的领域。与可调温度相结合，拉曼光谱可以提供更多关于材料性质的见解。然而，先前的变温拉曼显微镜设计由于热和位置不稳定性以及低收集效率而使得测量具有低信号水平的样品极具挑战性。因此，当代拉曼显微镜发现有限的适用性，以探测微妙的物理参与相变和滞后。本文介绍了一种新的闭环全偏振旋转拉曼显微镜的设计。通过精心的光学、低温和机械设计，确保了高收集效率、热和机械稳定性。测量两个样品，Bi 2Se 3和V2 O3，这是众所周知的挑战，由于低热导率，低信号电平和/或滞后效应，测量与以前未证明的温度分辨率。
2016-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A library of ab initio Raman spectra for automated identification of 2D materials
拉曼光谱经常用于识别2D材料的成分、结构和层厚度。在这里，我们描述了一个有效的第一性原理工作流程，用于计算共振一阶拉曼光谱的固体内三阶微扰理论采用本地化的原子轨道基组。该方法被用来获得拉曼光谱的733个不同的单分子膜选择从计算的二维材料数据库（C2 DB）。我们基准的计算方案对现有的实验数据为15个已知的单层。此外，我们提出了一个自动程序，用于识别材料的输入实验拉曼光谱的基础上，并说明它的情况下，MoS $_2$（H-相）和WTe $_2$（T $^\prime$ -相）。所有材料在不同激发频率和偏振配置下的拉曼光谱可从C2 DB免费获得。我们的全面和易于访问的\textit{ab initio}拉曼光谱库对二维材料领域的理论家和实验者都有价值
2020-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multimodal Tip-Enhanced Nonlinear Optical Nano-Imaging of Plasmonic Silver Nanocubes
等离子体尖端-样品纳米结处的光场局部化已经使得能够通过尖端增强的线性光学光谱进行高空间分辨率化学分析，包括拉曼散射和光致发光。在这里，我们说明了非线性光学过程，包括参量四波混频（4 WM），二次谐波/和频产生（SHG和SFG），和双光子光致发光（TPPL），可以增强在等离子体结和空间光谱解决同时与几nm的空间分辨率在环境条件下。更重要的是，通过对我们的光谱纳米图像的详细分析，我们发现，局部非线性信号的效率是由尖锐的尖端样品结的共振，变化在几个纳米的长度尺度，因为波纹性质的探针。即，通过TPPL跟踪以不同非线性信号为中心或周围的等离子体共振，并且发现它们选择性地增强具有紧密匹配的光学共振的非线性信号。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Molecular encapsulation from the liquid phase and graphene nanoribbon growth in carbon nanotubes
从封装在碳纳米管中的有机小分子生长石墨烯纳米带可以产生具有均匀宽度和手性的产物。我们提出了一种方法的基础上封装的1，2，4-三氯苯从液相和随后的退火。该过程产生几十纳米长的石墨烯纳米带。通过拉曼光谱在宏观样品上和在纳米尺度上通过尖端增强拉曼散射和高分辨率透射电子显微镜图像证明了纳米带的存在。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci
A Journey with THeSeuSS: Automated Python Tool for Modeling IR and Raman Vibrational Spectra of Molecules and Solids
本文介绍自动化Python平台THeSeuSS，基于DFT和DFTB模拟周期与非周期体系的IR及拉曼光谱，并通过多类分子和固体基准验证其准确性与易用性。
2024-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
ZStar: A unified toolkit for polarization, Born effective charges, dielectric and piezoelectric responses, and infrared and Raman spectra
Institute of Artificial Intelligence, Hefei Comprehensive National Science Center（合肥综合性国家科学中心人工智能研究院）；CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息重点实验室）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）
ZStar是一个开源Python工具包，通过集成工作流和对称适应的有限位移框架，自动化计算极化、Born有效电荷、介电响应及红外和拉曼光谱，支持所有维度，提升效率并保持精度。
2026-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Automated all-functionals infrared and Raman spectra
本文提出一种基于基态密度泛函理论和电焓泛函的自动化开源方法，通过有限位移与有限电场支持任意泛函，实现高效红外与拉曼光谱计算，并在 LiNbO₃ 上验证了 PBE0 与扩展 Hubbard 泛函分别在峰位和峰强上的最佳表现。
2023-08-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Non-invasive Scanning Raman Spectroscopy and Tomography for Graphene Membrane Characterization
石墨烯具有非凡的机械和电子性能，使其成为基于膜的纳米机电系统（NEMS）的有前途的材料。在这里，化学气相沉积的石墨烯被转移到目标衬底上，将其悬浮在空腔和沟槽上，用于压力传感器应用。这种器件的开发需要合适的计量方法，即，大规模的表征技术，以确认和分析成功的石墨烯转移与完整的悬浮石墨烯膜。我们提出了快速和非侵入性的拉曼光谱映射来区分独立和衬底支撑的石墨烯，利用不同的应变和掺杂水平。该技术被扩展到结合二维区域扫描与截面拉曼光谱，导致基于膜的石墨烯NEMS的三维拉曼层析成像。拉曼层析成像在线监测的潜力进一步证明了与自动数据分析的方法，以空间上解决微米级集成器件，包括独立和衬底支撑的石墨烯的材料成分。拉曼层析成像可以应用于由其他二维材料以及硅微和纳米机电系统组成的设备。
2017-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved Raman spectroscopy study of uniform and tapered InAs micro-nano wires: Correlation of strain and polytypism
利用空间分辨拉曼光谱（SRRS）研究了生长在Si（001）衬底上的均匀、弯曲和长锥形纳米线在212 - 218 cm-1处的非对称峰。这归因于InAs的E2 h声子（纤锌矿：WZ）和TO声子（锌锌矿：ZB）的叠加。偏振和波长相关的SRRS建立WZ和ZB相在这些MNW中的存在。然而，较大直径InAs MNW的WZ相的形成与现有的生长映射研究不相称，这需要进一步理解。这些MNW中的几个的研究表明，在MNW中的WZ到ZB的分数不仅由直径决定，而且还由导致锥形或均匀MNW形成的局部生长播种/条件决定，尽管外部生长条件是相同的。这些频率从体积值的变化与由于WZ和ZB相的存在而分别在ZB和WZ相中产生的残余应力相关。与温度相关的拉曼光谱数据表明，应力对dw/dT的贡献是可测量的，由于它们的热膨胀不同，对ZB声子为正，对WZ声子为负。此外，在ZB相存在下WZ InAs的有效热膨胀系数计算为在80 K下从MNW的基部到尖端在10 - 19 × 10-6/K的范围内变化，这是不可能以其他方式确定的。
2016-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Raman Characterization of a 2D Semiconductor Lateral Heterostructure Interface
二维单层半导体横向异质结构中界面的性质，包括其组成、尺寸和异质性，严重影响了它在下一代光电子学的二维系统上产生的功能。在这里，我们使用尖端增强拉曼散射（TERS）来表征界面在一个单层的二硫化钼/WS 2横向异质结构的空间分辨率为50 nm。共振和非共振TERS光谱表明，界面合金的大小，从50-600 nm的数量级变化的一个单一的微晶。共振和非共振拉曼光谱的连续界面演化的纳米尺度成像使得能够对单层MoS 2，MoxW 1-xS 2和WS 2中的几种振动模式的缺陷激活，共振增强和材料组成进行去卷积。结果表明，纳米TERS光谱的能力，阐明宏观结构-性能关系的二维材料和表征横向界面的二维系统的长度尺度上的设备是必不可少的。
2021-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Adaptive tip-enhanced nano-spectroscopy
尖端增强纳米光谱和成像，如尖端增强光致发光（TEPL），尖端增强拉曼光谱（TERS），和其他，已成为不可或缺的材料科学的单分子研究。然而，这些技术由于缺乏对尖端顶点结构的纳米级控制而遭受不一致的性能，这通常导致不可再现的光谱、空间和偏振分辨成像。而不是完善尖端制造来解决这个问题，我们追求的是通过自适应光学优化尖端顶点处的纳米光学矢量场的逆方法。具体而言，我们展示了激发场的动态波前整形，以有效地将光耦合到尖端，并自适应地控制增强的灵敏度和偏振控制的TEPL和TERS，其性能超过了传统尖端制造和最佳激发偏振所能实现的性能。采用序列反馈算法，我们实现了WSe $_2$单层的4.4 $\times$ 10 $^4$倍TEPL增强，其比没有波前整形的正常TEPL强度大>2 $\times$，以及迄今报道的过渡金属二硫属化物（TMD）单层的最大等离子体增强PL强度。此外，与动态近场偏振控制的TERS，我们展示了灿烂甲酚蓝（BCB）分子的构象异质性的调查，以及可控的观察，由于一个大的梯度场效应的红外活性模式。因此，自适应尖端增强光谱和成像提供了一种新的系统方法，使光学纳米成像更强大，通用，广泛部署的计算纳米。
2020-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fingerprints of the Strong Interaction between Monolayer MoS2 and Gold
近年来，金介导的MoS 2剥落引起了人们的极大兴趣。二硫化钼和金之间的强相互作用有利于优先生产厘米级的单层二硫化钼与近统一的产量，并提供了一个异质结构系统值得注意的基本观点。然而，很少有人知道的详细性质的MoS 2-Au相互作用及其演变的MoS 2厚度。在这里，我们确定特定的振动和结合能指纹的这种强相互作用，使用拉曼光谱和X-射线光电子能谱学，这表明大量的应变和电荷转移单层二硫化钼。近场针尖增强拉曼光谱揭示了MoS 2-Au相互作用在纳米尺度上的异质性，反映了两种材料之间的空间不一致性。远场显微拉曼光谱表明，这种相互作用的强烈影响的粗糙度和清洁度的底层金。我们的研究结果阐明了强烈的MoS 2-Au相互作用的本质，并为MoS 2的应变和电荷掺杂工程提供指导。
2020-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid tip-enhanced nano-spectroscopy and -imaging of monolayer WSe2 with local strain control
许多种类的二维（2D）材料已经成为新型电子和光学器件的潜在平台。然而，物理性能的强烈影响的纳米异质性的形式的边缘，晶界，和成核位点。利用尖端增强拉曼散射（TERS）和光致发光（TEPL）纳米光谱和成像，我们研究了相关的物理气相沉积（PVD）生长的单层WSe 2的激子性质的影响。在<15 nm的空间分辨率下，我们解决了PL光谱强度的非局部纳米级相关性，并与预期的激子扩散长度相关的晶体边缘和内部孪晶界的位移。通过主动原子力尖相互作用，我们可以控制纳米尺度上的晶体应变，并以可逆（高达24 meV的位移）和不可逆（高达48 meV的位移）的方式调整局部带隙。这使我们能够区分应变的影响，从占主导地位的影响，在不同的结构异质性的PL修改的缺陷。因此，混合纳米光学和纳米机械成像和光谱学使得能够系统地研究层状2D材料中的结构和机械自由度与纳米级电子和光学性质的耦合。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Raman Signatures of Single Point Defects in Hexagonal Boron Nitride Quantum Emitters
本研究提出利用拉曼光谱结合密度泛函理论，系统表征hBN中100种缺陷的拉曼特征，证明其能区分缺陷的自旋、电荷和应变状态，为量子材料缺陷识别提供了通用方法。
2025-02-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Automated Structure Discovery for Scanning Tunneling Microscopy
针对扫描隧道显微镜（STM）图像难解读、多局限于已知成分平面样品的问题，研究人员基于非接触式原子力显微镜的结构发现方法，开发出可直接从STM图像预测原子结构的机器学习工具ASD-STM，在有机分子的结构预测和定性化学识别上准确率良好，可拓展SPM领域的结构发现应用场景。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Automated Construction of Artificial Lattice Structures with Designer Electronic States
UT-Battelle, LLC（UT-巴特尔有限责任公司）
本文提出基于强化学习的自动化方法，用于在铜基底上操控CO分子构建人工晶格，实现原子级精确的电子态设计。
2025-12-09 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
From Photons to Electrons: Accelerated Materials Discovery via Random Libraries and Automated Scanning Transmission Electron Microscopy
University of Tennessee（田纳西大学）；University of Washington（华盛顿大学）；Exabyte Inc.（Exabyte公司）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出通过电子显微镜替代传统光子技术，利用随机库和自动化显微镜实现高通量材料发现，展示了基于机器学习的自动调节和控制方法，以提高材料探索效率。
2026-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Metallic vs. Semiconducting Properties of Quasi-One-Dimensional Tantalum Selenide van der Waals Nanoribbons
我们进行了尖端增强拉曼散射光谱（TERS）和光致发光（PL）的准一维TaSe 3纳米带剥离到金衬底上的研究。在~0.25（Se/Ta=2.75）的硒缺乏下，纳米带表现出以~920 nm（1.35 eV）为中心的强、宽的PL峰，表明它们的半导体行为。这种纳米带在785 nm激光激发下显示出强烈的TERS响应，允许它们的纳米级光谱成像。具有约0.15（Se/Ta=2.85）的较小硒缺乏的纳米带没有显示出任何PL或TERS响应。这些样品的共焦拉曼光谱与先前报道的金属TaSe 3的光谱一致。在这项研究中检查的纳米带的光学响应的差异表明，即使是很小的变化，硒含量可以诱导电子结构的变化，导致样品表现出金属或半导体特性。用这两种类型的材料制造的设备的温度相关的电气测量证实了这些观察。密度泛函理论计算表明，在Se空位中掺入氧原子可以导致带隙开放，从而使从金属到半导体的过渡成为可能。然而，预测的带隙基本上小于从PL数据得出的带隙。这些结果表明，范德华材料的性能可以根据化学计量，缺陷类型和浓度，以及可能的环境和基板的影响而显着变化。鉴于这一发现，与TERS的nanoriginal属性的本地探测变得至关重要的理解这样的低维系统。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Element-deletion-enhanced digital image correlation for automated crack detection and tracking in lattice materials
Institute for Building Materials, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院建筑材料研究所）；Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, ENS Paris-Saclay, CNRS LMPS–Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学、中央苏佩莱克学院、巴黎高等师范学校、法国国家科学研究中心巴黎萨克雷力学实验室）
本文提出一种针对晶格材料的全局DIC框架，通过直接在晶格网格上求解相关问题并自动移除损坏元素，实现对裂纹传播的精确追踪。
2026-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
