开发轻质结构金属以降低汽车总体能耗,进而减少废气排放,被认为是一项非常重要的突破。在这方面,镁 (Mg) 凭借其低密度和高比强度发挥着非常重要的作用 [1,2]。不幸的是,Mg 的广泛应用受到限制,因为其在室温下的延展性有限,这可以归因于六方密排 (hcp) 结构无法适应晶体 <c> 方向的塑性变形。基底和非基底滑移系统的临界分辨剪应力 (CRSS) 差异很大,导致在非基底滑移被激活之前就出现了裂纹 [3,4]。这促使研究人员开发基于原子流动机制的高性能镁合金设计策略,其中特定溶质的添加可导致第一本征堆垛层错能 (I 1 SFE) 降低 [5]、延迟金字塔到基底的转变 (PB 转变) [6] 或增强金字塔 II 位错的交叉滑移 [7]。此外,已经确定,通过改变微观结构和通过预/后热机械处理导致的再结晶行为削弱基底织构,可以提高镁合金的性能。Dong 等人 [8] 报道了削弱
摘要:范德华磁性材料最近被发现,引起了材料科学和自旋电子学的极大关注。制备原子厚度的超薄磁性层具有挑战性,而且大多是通过机械剥离来实现的。在这里,我们报告了磁性范德华 NiI 2 晶体的气相沉积。在厚度为 5 − 40 nm 的 SiO 2 /Si 衬底上和六方氮化硼(h-BN)上生长出单层厚度的二维(2D)NiI 2 薄片。温度相关的拉曼光谱揭示了原生 2D NiI 2 晶体中直至三层的稳健磁相变。电测量显示 NiI 2 薄片具有半导体传输行为,开/关比高达 10 6。最后,密度泛函理论计算显示 2D NiI 2 中存在层内铁磁和层间反铁磁有序。这项工作为外延二维磁性过渡金属卤化物提供了一种可行的方法,也为自旋电子器件提供了原子级薄材料。关键词:二维磁体、范德华材料、气相沉积、拉曼光谱、相变 A
在光催化应用方面,二维材料最近引起了人们的广泛关注。19,20此外,二维结构具有较大的表面积与体积比,可以创建额外的光催化反应位点,并且电荷载流子复合率低,导致其迁移到表面。21,22硅烯是一种二维六方晶格的单层硅结构,于2007年在理论上预测,并于2010年合成,23它拥有石墨烯的大部分优良电子特性。氢和硅烯的共价改性,称为硅烷(SiH),可以在布里渊区产生相当大的带隙,类似于石墨烯的带隙。24,25氢化消除了硅烯的导电性并产生了更稳定的结构,从而在可见光区域产生了较小的带隙,可用于光催化。多项研究表明,SiH具有合适的间接带隙和稳定的结构。 26 全氢化硅烯是一种良好的异质结复合材料,也已在实验和理论上进行了研究。27,28 由于高反应性的 Si-H 键可直接用作化学过程中的还原剂或反应物,因此它们特别受关注。29
光学纳米天线能够在纳米尺度上压缩光并增强光与物质的相互作用,因此对光子器件和光谱学具有重要意义。其中,由支持声子极化子的极性晶体制成的纳米天线(声子纳米天线)表现出最高的品质因数。这是因为这些材料固有的低光损耗,然而,由于它们的介电性质,阻碍了纳米天线的光谱调谐。在这里,通过近场纳米显微镜监测,在很宽的光谱范围(≈ 35 cm − 1 ,即共振线宽 ≈ 9 cm − 1 )内实现了声子纳米天线中超窄共振的主动和被动调谐。为此,将由六方氮化硼制成的单个纳米天线放置在不同的极性基底上(例如石英和 4H-碳化硅),或用高折射率范德华晶体 (WSe 2 ) 的层覆盖它,以改变其局部环境。重要的是,通过将纳米天线放置在费米能量变化的门控石墨烯单层顶部,可以实现纳米天线极化子共振的主动调谐。这项工作提出了具有超窄共振的可调极化子纳米天线的实现,可用于主动纳米光学和(生物)传感。
结果表明,结构无序(以各向异性、皮级原子位移的形式)会调节折射率张量,并导致在准一维六方硫族化物 BaTiS 3 中观察到巨大的光学各向异性。单晶 X 射线衍射研究表明,沿 c 轴相邻 TiS 6 链内存在 Ti 原子的反极性位移,以及 a – b 平面上的三重退化 Ti 位移。47/49 Ti 固态 NMR 为这些 Ti 位移提供了额外的证据,这些 Ti 位移呈三角 NMR 线形,是由 Ti 原子周围低对称性局部环境引起的。扫描透射电子显微镜用于直接观察全局无序的 Ti a–b 平面位移,并发现它们在几个晶胞上局部有序。第一性原理计算表明,Ti a – b 平面位移选择性地降低了沿 ab 平面的折射率,而对沿链方向的折射率影响最小,从而导致光学各向异性大幅增强。通过展示具有皮尺度位移的结构无序与 BaTiS 3 中的光学响应之间的紧密联系,本研究为设计具有高折射率和大光学各向异性和非线性等功能的光学材料开辟了一条途径。
等离子体学是凝聚态物理学中的一个技术前沿术语,它描述表面等离子体共振,其中表面等离子体是限制在电介质-金属界面的集体电子振荡,这些集体激发与光相互作用表现出显著的等离子体特性。表面等离子体基于纳米材料及其结构;因此,半导体、金属和二维 (2D) 纳米材料由于独特的限制而表现出不同的等离子体效应。二维超薄材料表征和材料制造方面的最新技术突破因其非凡的等离子体增强特性而引起了材料行业的兴趣。二维等离子体材料由于其超薄和强发光特性而在光子和光电子器件应用方面具有巨大潜力,例如:光伏、透明电极和光电探测器。此外,二维等离子体材料的光驱动反应对未来能源的产生是环境友好的,对气候友好的,这使得它们在能源应用方面极具吸引力。本章旨在介绍等离子体二维材料(石墨烯、氧化石墨烯、六方氮化硼、氮族元素、MXenes、金属氧化物和非金属)的最新进展及其应用潜力,并分为几个部分来阐述最近的理论和实验发展以及光子学和储能行业的潜力。
光学纳米天线能够在纳米尺度上压缩光并增强光与物质的相互作用,因此对光子器件和光谱学具有重要意义。其中,由支持声子极化子的极性晶体制成的纳米天线(声子纳米天线)表现出最高的品质因数。这是因为这些材料固有的低光损耗,然而,由于它们的介电性质,阻碍了纳米天线的光谱调谐。在这里,通过近场纳米显微镜监测,在很宽的光谱范围(≈ 35 cm − 1 ,即共振线宽 ≈ 9 cm − 1 )内实现了声子纳米天线中超窄共振的主动和被动调谐。为此,将由六方氮化硼制成的单个纳米天线放置在不同的极性基底上(例如石英和 4H-碳化硅),或用高折射率范德华晶体 (WSe 2 ) 的层覆盖它,以改变其局部环境。重要的是,通过将纳米天线放置在费米能量变化的门控石墨烯单层顶部,可以实现纳米天线极化子共振的主动调谐。这项工作提出了具有超窄共振的可调极化子纳米天线的实现,可用于主动纳米光学和(生物)传感。
使用化学浴沉积合成 ZnO 薄膜并研究物理化学性质 Pooja B.更多,1 Sanjay B. Bansode,1 Mariya Aleksandrova,2 Sandesh R. Jadkar 1 和 Habib M. Pathan 1,* 摘要 在目前的研究中,我们在 70°C 温度下通过化学浴沉积法 (CBD) 在 FTO(氟掺杂氧化锡)基板上合成了 ZnO 薄膜。X 射线衍射研究表明,ZnO 薄膜具有六方纤锌矿结构,沿 (002) 方向有纹理。此外,扫描电子显微镜证实了沿垂直(c 轴)方向取向的微米级棒的形成。此外,还检查了各种光学和光电化学 (PEC) 特性。从紫外-紫外光谱分析可知,ZnO 薄膜的光学带隙为 3.1 eV。光致发光光谱显示,沉积的薄膜在紫外区具有尖锐的发射,在可见光区具有宽发射,这可能与 ZnO 中的缺陷有关。电化学阻抗谱表明,在光照下,ZnO 薄膜表现出较高的光电流密度的 PEC 性能。计时电流法显示,光电流密度随时间变化的稳定性测试为 60 μA/cm 2 。此外,莫特-肖特基曲线证实,沉积的 ZnO 薄膜为 n 型,载流子密度为 8.55×10 18 cm -3 。
交替磁性影响电子态,从而允许非相对论自旋分裂的存在。由于交替磁性自旋分裂存在于 3D 布里渊区的特定 k 路径上,我们预计交替磁性表面态将存在于特定的表面取向上。我们揭示了交替磁性表面态的性质,考虑了三个代表性空间群:四方、正交和六方。我们计算了 3D 布里渊区的 2D 投影布里渊区。我们研究了表面及其各自的 2D 布里渊区,确定了具有相反符号的自旋分裂合并消除了交替磁性的位置以及哪些表面上保留了交替磁性。观察三个主要表面取向,我们发现在几种情况下,两个表面对交替磁性视而不见,而交替磁性在一个表面取向上仍然存在。哪个表面保留了交替磁性还取决于磁序。我们定性地表明,与盲表面正交的电场可以激活交替磁性。我们的结果预测了哪些表面需要分裂以保留表面或界面中的交替磁性,这为通过自旋分辨的 ARPES 观察薄膜中的非相对论交替磁性自旋分裂以及将交替磁性与其他集体模式对接铺平了道路。我们为研究交替磁性对平凡和拓扑表面状态的影响开辟了未来的前景。
利用第一性原理计算,我们研究了六种过渡金属氮化物卤化物 (TMNH):HfNBr、HfNCl、TiNBr、TiNCl、ZrNBr 和 ZrNCl 作为过渡金属二硫属化物 (TMD) 沟道晶体管的潜在范德华 (vdW) 电介质。我们计算了剥离能量和体声子能量,发现这六种 TMNH 是可剥离的并且具有热力学稳定性。我们计算了单层和体 TMNH 在平面内和平面外方向的光学和静态介电常数。在单层中,平面外静态介电常数范围为 5.04 (ZrNCl) 至 6.03 (ZrNBr),而平面内介电常数范围为 13.18 (HfNBr) 至 74.52 (TiNCl)。我们表明,TMNH 的带隙范围从 1.53 eV(TiNBr)到 3.36 eV(HfNCl),而亲和力范围从 4.01 eV(HfNBr)到 5.60 eV(TiNCl)。最后,我们估算了具有六个 TMNH 单层电介质和五个单层通道 TMD(MoS 2 、MoSe 2 、MoTe 2 、WS 2 和 WSe 2 )的晶体管的电介质漏电流密度。对于 p- MOS TMD 通道晶体管,30 种组合中有 25 种的漏电流小于六方氮化硼 (hBN),一种众所周知的 vdW 电介质。对于以 HfNCl 为栅极电介质的 ap -MOS MoSe 2 晶体管,预测最小双层漏电流为 1.15×10 -2 A/cm 2。据预测,HfNBr、ZrNBr 和 ZrNCl 也会在某些 p-MOS TMD 晶体管中产生微小的漏电流。