التحقيق C 84 -embedded سي الركيزة عن طريق المجهر التحقيقي وحيوية الجزيئية

Summary

تشير هذه الورقة إلى تصنيع المواد النانوية لركيزة فوليرين Si التي تم فحصها والتحقق منها عن طريق القياسات النانوية والمحاكاة الديناميكية الجزيئية.

Abstract

تعرض هذه الورقة مصفوفة تصميم C ₈₄ -embedded سي الركيزة ملفقة باستخدام يسيطرون على طريقة التجميع الذاتي في فراغ الغرفة عالية جدا. خصائص C ₈₄ -embedded سطح سي، مثل قرار تضاريس الذري، والكثافة الإلكترونية المحلية للدول، والفرقة فجوة الطاقة، خصائص الانبعاثات المجال، وصلابة ميكانيكية نانوية، والمغناطيسية السطح، درست باستخدام مجموعة متنوعة من تقنيات التحليل السطحي تحت فائقة، فراغ عالية (الفائق) الظروف وكذلك في نظام الغلاف الجوي. وتظهر النتائج التجريبية التوحيد عالية من C ₈₄ -embedded سي سطح ملفقة باستخدام آلية التجميع الذاتي تكنولوجيا النانو التي تسيطر عليها، يمثل تطورا هاما في تطبيق عرض الانبعاثات الميدان (FED)، الضوئية تصنيع الجهاز، ممس أدوات القطع، وفي الجهود العثور على بديل مناسب لأشباه الموصلات كربيد. ديناميات الجزيئية (MD) طريقة مع إمكانية شبه التجريبية يمكن بالبريد المستخدمة لدراسة nanoindentation من C ₈₄ -embedded سي الركيزة. وتقدم وصفا مفصلا لأداء MD محاكاة هنا. وترد تفاصيل عن دراسة شاملة عن التحليل الميكانيكي لمحاكاة MD مثل قوة المسافة البادئة، معامل يونغ، وصلابة السطح، والإجهاد الذري، والضغط الذري. ويمكن حساب توزيعات الضغط العصبي والتوتر فون ميزس-ذرية من طراز المسافة البادئة لمراقبة آلية التشوه مع تقييم الوقت في مستوى ذري.

Introduction

جزيئات الفلورين والمواد المركبة التي تتكون هي مميزة بين المواد متناهية الصغر بسبب الخصائص الهيكلية ممتازة، وتوصيل كهربي، والقوة الميكانيكية، والخواص الكيميائية ^1-4. وقد أثبتت هذه المواد مفيد للغاية في عدد من المجالات، مثل الالكترونيات وأجهزة الكمبيوتر وتكنولوجيا خلايا الوقود، والخلايا الشمسية، وتكنولوجيا الانبعاثات الحقل ^5،6.

ومن بين هذه المواد، وقد تلقى كربيد السيليكون (كذا) المركبة جسيمات متناهية الصغر خاصة الاهتمام بفضل من فجوة واسعة النطاق، والموصلية الحرارية العالية والاستقرار، وارتفاع القدرة انهيار الكهربائية، وهمود الكيميائية. هذه الفوائد واضحة لا سيما في الأجهزة البصرية الالكترونية والمعادن أكسيد أشباه الموصلات حقل التأثير الترانزستور (MOSFET)، الثنائيات الباعثة للضوء (LED)، والطاقة العالية، عالية التردد، وتطبيقات ارتفاع في درجة الحرارة. ومع ذلك، عيوب عالية الكثافة لاحظ عادة على سطح conventiاونال كربيد السيليكون يمكن أن يكون لها آثار ضارة على التركيب الإلكتروني، حتى يؤدي إلى فشل الجهاز ^7،8. على الرغم من أن تطبيق كربيد تمت دراسته منذ عام 1960، لا تزال هذه المشكلة لم تحل معينة.

وكان الهدف من هذه الدراسة هو تلفيق من C ₈₄ -embedded متغاير سي الركيزة وتحليلها لاحقا للحصول على فهم شامل لخصائص الانبعاثات الإلكترونية، والضوئية والميكانيكية والمغناطيسية، ومجال المواد الناتجة. تناولنا أيضا مسألة استخدام المحاكاة العددية للتنبؤ خصائص المواد متناهية الصغر، من خلال تطبيق الرواية من العمليات الحسابية ديناميات الجزيئية.

Protocol

ملاحظة: توضح الورقة الأساليب المستخدمة في تشكيل مجموعة الفوليرين الذاتي تجميعها على سطح الركيزة شبه الموصلة. على وجه التحديد، نقدم طريقة جديدة لإعداد الركيزة السيليكون جزءا لا يتجزأ من الفوليرين لاستخدامها بوصفها باعث الحقل أو الركيزة في النظم الميكروية (MEMS)، والأجهزة البصرية الالكترونية في درجات حرارة عالية، عالية الطاقة، والتطبيقات، وكذلك في ارتفاع أجهزة -frequency ^13/09.

1. تصنيع سداسي مغلقة المعبأة (المندوبية) Overlayer من C ₈₄ على سي الركيزة

1. إعداد النظيفة سي (111) الركيزة
   1. الموضوع سي الركيزة لRCA (مؤسسة الإذاعة الأمريكية) التنظيف، التي تنطوي على تطبيق مذيب تليها التدفئة في نظام خواء تام لإزالة طبقة أكسيد والشوائب من سطح الركيزة (انظر المواد الداعمة).
      ملاحظة: وهنا، فإن مصطلح "الفائق-الترا نظام عالية الفراغ" يشيرإلى فراغ أقل من 1 × 10 ^-8 با المستخدمة في إعداد سي (111).
2. إيداع C ₈₄ على السيليكون السطح عن طريق التبخر الحراري في النظام الفائق
   1. قبل حرارة المبخر K-الخلية مع إمدادات الطاقة الخارجية من خلال خيوط التدفئة إلى 500 درجة مئوية لتشجيع إطلاق الغازات من الشوائب.
   2. تحميل C ₈₄ النانوية في وعاء K-الخلية. الكهربية تسخين K-خلية إلى 650 درجة مئوية. تبخير C ₈₄ النانوية كما C ₈₄ النانوية في حاوية يؤلف الأبخرة. تتبخر C ₈₄ النانوية في خطوط مستقيمة حتى الإضراب النانوية ركيزة سي من خلال صمام التحكم في الضغط أقل من 5 × 10 ^-8 السلطة الفلسطينية.
3. تضمين C ₈₄ الجزيئات داخل سي السطحية عبر آلية التجميع الذاتي
   1. قبل يصلب سي (111) الركيزة في نظام خواء تام في 900 درجة مئوية للحصول على (1X1) الهياكل. خفض درجة الحرارة إلى 650 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة لdeposition من جزيئات C ₈₄ على سطح الركيزة.
   2. يصلب الركيزة سي في 750 ~ درجة مئوية لمدة 12 ساعة، وخلال الوقت الذي مسحوق-C ₈₄ النانوية الذاتي-تجميع في مجموعة الفوليرين موحدة للغاية على سطح (111) الركيزة سي.
      ملاحظة: وهنا، فإن مصطلح "مجموعة الفوليرين موحدة للغاية" يشير إلى توزيع موحد للالفوليرين على الركيزة، والتي معظم الجسيمات النانوية هي موجهة في ترتيب التعاقد عمودي على سطح الركيزة. وساعد هذا التكوين للتأكد من أن الارتفاع الرأسي للمجموعة الفوليرين كان مطابق أساسا في جميع العينات.

2. قياسات خصائص الإلكترونية من C ₈₄ -embedded سي الركيزة

1. قياس الكثافة الإلكترونية المحلية للدول عن طريق الميكروسكوب الفائق المسح النفقي
   1. قياس منحنيات الرابع من ذرات معينة باستخدام الفائق-SPM
   2. مكان C ₈₄ فرعية> -embedded سي الركيزة على صاحب العينة SPM. إدخال حامل الى الفائق-STM (مجهر مسح نفقي) رئيس النظام المسح الضوئي. اكتساح تطبيق عينة التحيز من -5 V إلى 5 V.
   3. انقر على "الرابع" البند قياس لقياس نفق الحالي أنا في قرار الذري. اختيار 20 شخصا على الأقل من مواقع معينة على C ₈₄ -embedded الركيزة سي للمقاييس. حساب القيمة الوسطية لنفق التيار أنا أكثر من 20 مواقع معينة. تستمد أنا بوصفها وظيفة من الجهد. منحنيات مؤامرة الرابع.
   4. حساب مشتق من الأول (V) فيما يتعلق خامسا تحويل منحنيات الرابع لدي / DV بوصفها وظيفة من الجهد من أجل تحديد حالة الإلكترونية المحلية من C ₈₄ -embedded سي الركيزة.
2. قياس الفرقة فجوة الطاقة
   1. الحصول على منحنيات الرابع وفقا للإجراءات في 2.1.2 و2.1.3 من ما يلي: سي (111) سطح -7x7، سي (111) سطح -1x1، واحد الفردي C ₈₄ النانوية في سي، 7-19 C ₈₄مجموعات على سي، 20-50 C ₈₄ مجموعات في سي، وأحادي الطبقة من C ₈₄ جزءا لا يتجزأ من داخل سطح سي.
   2. حساب مشتق من الأول (V) فيما يتعلق خامسا تحويل منحنيات الرابع لدي / منحنيات DV لقياس الفروق الطاقة هومو-LUMO (المشار إليها فجوة الطاقة الفرقة) في كل موقع القياس، كما هو مبين في الشكل 2A.
3. الحصول على الانبعاثات الميدان العقارات (FE)
   1. مكان C ₈₄ -embedded سي الركيزة على صاحب العينة FE. تضاف حامل في غرفة التحليل FE. إخلاء الغرفة إلى الضغط من حوالي 5 × 10 ^-5 باسكال لقياس FE.
      ملاحظة: بمهامها و-embedded الركيزة السيليكون C ₈₄ عندما الكاثود والتحقيق النحاس مع منطقة مستعرضة ~ 0.71 مم ² يعمل بوصفه الأنود. وكانت المسافة بين الكاثود والأنود حوالي 590 ميكرون.
   2. زيادة الجهد تطبيقها يدويا على ركيزة من 100 فولت إلى 1100 خامسا قياس تتوافقجي الانبعاثات الحالية الحقل بوصفها وظيفة من الجهد التطبيقي باستخدام وحدة القياس مصدر الجهد العالي مع مكبر للصوت الحالي.
   3. حساب فاولر-نوردهايم ارتباط الانبعاثات المجال وفقا للوظيفة العمل ~ 5 فولت كما هو مبين في الشكل 2B.
   4. الحصول على عامل هندسي تعزيز الميدان (β) على النحو التالي: F (حقل) = β (V / د) مع قيمة β ما يقرب من 4383.
   5. الحصول على مجال الانهيار الكهربي في ظل فراغ على أساس المنحدر من اللوغاريتم الطبيعي (J / E ²⁾ مقابل (1 / E)، الذي قدم لنا قيمة ~ 4.0 × 10 ⁶ V / سم للC ₈₄ -embedded سي الركيزة كما هو مبين في الشكل 2C.
4. خصائص الضوئية
   1. نقل التجارب الركيزة لنظام قياس الانبعاثات الضوئية. التركيز على مصدر الليزر والمضغوط مع 325 نانومتر الانبعاثات على الركيزة التي تقع في وسط حجرة العينة. انشاء مطياف في موقف مناسب. استخدام جمعية مهندسي البترولctrometer للحصول على الطيف معان ضوئي من خلال جمع وتحليل الفوتونات التي تنبعث منها. تظهر النتيجة الضوئية في الشكل 2D.

3. القياسات المغناطيسية السطحية

1. الحصول على MFM (المغناطيسي قوة المجهر) تضاريس.
   1. جذب عينات من C ₈₄ -embedded سي قبل لقياسات MFM عن طريق تطبيق المغناطيس مع قوة المجال ما يقرب من 2 خليهن ولد الرشيد.
   2. ضع عينة ممغنط على مرحلة عينة MFM. انقر على البند "الحصول MFM تضاريس". مراقبة المجهرية الفوليرين في المجال المغناطيسي جزءا لا يتجزأ من داخل الركيزة سي باستخدام MFM في وضع المصعد مع تطبيق مغنطة عمودي على سطح العينة.
   3. استخدام نانو النطاق PPP-MFMR ناتئ لقياس MFM (الشكل 3A). تحديد المغناطيسية السطح إذا ظهر MFM تضاريس المظلم (أكثر إشراقا) عندما تحين اللحظة المغناطيسية للطرف هي في سامه (المعاكس) اتجاه حظة الركيزة.
2. الحبار (فائق التوصيل الكم تدخل الجهاز) قياس
   1. إعداد أحادي الطبقة من C ₈₄ -embedded سي الركيزة وC ₈₄ مجموعات على C ₈₄ جزءا لا يتجزأ من الركيزة سي.
   2. جذب عينات من C ₈₄ -embedded سي وC ₈₄ مجموعات على C ₈₄ جزءا لا يتجزأ سي الركيزة قبل التجارب الحبار من خلال تطبيق المغناطيس مع قوة المجال ما يقرب من 2 خليهن ولد الرشيد.
   3. وضع العينة في الحبار. تطبيق مجال مغناطيسي كاسح في مجموعة من ~ 2 خليهن ولد الرشيد. الحصول على الحلقات مغنطة تآمر مقابل المجال المغناطيسي الخارجي في القياسات الحبار في درجة حرارة الغرفة.
      ملاحظة: منحنى MH الحال بالنسبة للمادة المغناطيسية يمكن الحصول على النحو المبين في الشكل 3B.

4. قياس خصائص ميكانيكية نانوية التي كتبها فؤاد

ملاحظة: مجهر القوة الذرية (AFM) توفرأداة قوية لتوصيف خصائص المواد والميكانيكية في الدقيقة وجداول نانو في الهواء، وكذلك في بيئة الفائق

1. قياس صلابة من C ₈₄ جزءا لا يتجزأ من سي الركيزة تحت ظروف الغلاف الجوي
   1. وضع الركيزة في مرحلة عينة فؤاد. اسحب طرف حاد على ركائز باستخدام الماسح الضوئي. رصد النزوح من طرف كمقياس للقوات التفاعل طرف عينة. تسجيل الحركات في كثير من المسافات طرف عينة على طول الاتجاه الرأسي في موقف معين عن طريق النقر على بند "قياس قوة".
   2. الحصول على قياسات القوة باستخدام AFM تحت الظروف الجوية من الركيزة سي تنظيف RCA-2-3 مع طبقة نيوتن متر من أكسيد الطبيعي وكذلك من ₈₄ C -embedded سي الركيزة وركيزة سي مغلفة بغشاء رقيق من كربيد.
   3. باستخدام برنامج AFM، رسم منحنيات القوة لمسافات تحت الظروف الجوية.
      ملاحظة: كان ناتئ فؤاد التحقيق سي مع دائرة نصف قطرها غيض من~ 5-20 ثابت نانومتر، وربيع ~ 40 نيوتن / متر.
2. قياس صلابة من C ₈₄ جزءا لا يتجزأ من سي الركيزة في غرفة الفائق
   1. الحصول على قياسات القوة وفقا لتوجيهات 4.1.1 باستخدام AFM في النظام الفائق من سي الركيزة تنظيف RCA، وسي (111) سطح -7x7 نظيفة، وهي C ₈₄ -embedded سي الركيزة، الركيزة والركيزة سي المغلفة مع طبقة رقيقة من كربيد.
   2. رسم منحنيات القوة لمسافات في النظام الفائق. ملاحظة: كان ناتئ فؤاد التحقيق سي مع دائرة نصف قطرها غيض من ~ 5-20 نانومتر والربيع ثابت ~ 40 نيوتن / متر الشكل 4 يقدم تحليل قوة مسافة سطح سي المختلين، 7 × 7 السطح، الذاتي واحدة طبقة تجميعها من C ₈₄ جزءا لا يتجزأ من داخل سطح سي، وسطح سي، على النحو الذي تحدده باستخدام الفائق-فؤاد.

5. قياس خصائص ميكانيكية نانوية من قبل MD المحاكاة

ملاحظة: في قسم المحاكاة، OVITO ¹⁶ (visualizati مفتوح المصدرعلى البرمجيات)، وتستخدم OSSD ¹⁷ (قاعدة بيانات الهيكل المفتوح السطح) لإنشاء نموذج المحاكاة والنتائج التصور. يعمل LAMMPS ¹⁴ (مفتوح المصدر ديناميات الجزيئية (MD) حزمة المحاكاة) لإجراء محاكاة nanoindentation وتحليل محاكاة نتائج ^15. يتم تنفيذ كافة الوظائف محاكاة مع الحوسبة المتوازية في المتقدم واسعة النطاق فائق الموازي (جبال الألب) من NCHC.
ملاحظة: لدراسة C ₈₄ أحادي الطبقة / سي الركيزة متغاير باستخدام MD محاكاة، ينبغي للمرء أن إعداد نموذج المحاكاة من خلال عدة خطوات للحصول على استرخاء C ₈₄ أحادي الطبقة جزءا لا يتجزأ في الركيزة سي. لاحظ أنه من الصعب لتوليد بالضبط نفس هيكل من البيانات التجريبية، بسبب عقدة هيكل أمور بين C ₈₄ أحادي الطبقة وسي (111) الركيزة متغاير. ونتيجة لذلك، ونحن نستخدم وسيلة مصطنعة لتوليد نموذج المحاكاة مع العديد من الخطوات الإجرائية،الذي هو موضح في الشكل (5). ووصف التفاصيل في البروتوكولات التالية. نحن تصف كيفية إعداد المعلمة من MD في LAMMPS، إقامة مريحة C ₈₄ فوليرين أحادي الطبقة جزءا لا يتجزأ في الركيزة، نفذ إجراء المسافة البادئة، وتحليل نتائج المحاكاة.

1. إعداد المعلمة في LAMMPS مدخلات الملف
   1. استخدام أمر الحدود لضبط شروط الحدود دورية في X- و-الاتجاهات ذ.
   2. استخدام "الإصلاح سرعة" الأمر لتعيين السرعة الأولي مع توزيع جاوس على كل ذرة من هذا النظام، بشكل عشوائي.
   3. استخدام "إصلاح pair_style" الأمر لتعيين Tersoff ¹⁸ و ¹⁹ AIREBO إمكانات لوصف سي سي وسي C التفاعل والتفاعل CC، على التوالي.
   4. استخدام "NVT الإصلاح" و "إصلاح معاهدة حظر الانتشار النووي" الأمر إلى اعتماد طريقة الأنف هوفر ²⁰ للتأكد من بقاء النظام في درجة الحرارة المطلوبة والضغط لجينمعدل والكنسي ومتساوي إسوي الضغط الفرقة ^20، في أي نظام يعمل فيها خوارزمية سرعة-Verlet ²⁰ التنبؤ مسارات الذرات. استخدام كل من "NVT الإصلاح" و "تشغيل" أوامر لتحديد معدل التبريد من 3 ك / psec لعملية الصلب.
   5. استخدام "خطوة زمنية" الأوامر لتعيين خطوة وقت 0.2 fsec مثل التكامل الوقت.
   6. استخدام "إصلاح الجدار / تعكس" الأمر إلى تبني الجدار الذي ينعكس على حصر درجة حرية (5.3.2).
   7. استخدام "المنطقة" و "الجماعة" لتقسيم الركيزة في طبقات التحكم المختلفة (5.4.3): طبقة ذرة نيوتن، وطبقة التحكم الحراري، وطبقة ثابتة أسفل، والتي يمكن إعدادها باستخدام "نفيه الإصلاح"، " إصلاح NVT "، و" إصلاح setforce "الأوامر، على التوالي.
   8. استخدام "المنطقة" و "create_atoms" أوامر لخلق التحقيق كروية.
   9. استخدام "الإصلاح خطوة" الأمر لتضمين أحادي الطبقة C84 إلى الركيزة (5.4.2) ونقل التحقيق خلال المحاكاة (5.5.2).
   10. استخدام "المدى" الأوامر لتنفيذ محاكاة MD.
   11. استخدام "القوة حساب" (5.6.1) و "التوتر حساب / ذرة" (5.6.4) أوامر لتقييم التوتر وتسنن قوة نووية.
       ملاحظة: في ما يلي، باستثناء تأسيس هيكل، وفعلت كل الخطوات التي كتبها النصي LAMMPS.
2. استخدام OSSD وOVITO لإعداد السيليكون (111) 7 × 7 السطح.
   1. تشغيل البرنامج OSSD. انقر على زر "بحث". وتقدم "معايير البحث" لوحة. اختار سي الركيزة، نوع عنصر، هيكل أعيد بناؤها، والكهرباء أشباه الموصلات، شعرية الماس، 111 وجه و 7 × 7 نمط. انقر على "البحث" و "قبول" أزرار. وتقدم "قائمة هيكل" لوحة. انقر الهيكل المطلوب (أي، سي (111) 7 × 7). انقر على زر "ملف". حفظ ملف التنسيق كما .xyz الملف.
      ملاحظة: نشير إلى أن الهيكليةقاعدة بيانات المستخرجة من OSSD ليست كبيرة بما فيه الكفاية لمحاكاة المسافة البادئة لدينا. ونتيجة لذلك، نعيد بناء ركيزة أكبر وأكثر سمكا من الخطوات التالية.
   2. تشغيل البرنامج OVITO. تحميل الملف .xyz إلى OVITO. استخدام "شريحة" الأمر لالتقاط سوبرسل من سي (111) 7 × 7 السطح مع حجم 26،878 46،554 س ² في العاشر والتوجيه ذ. تصدير ملف البيانات. استخدام "شريحة" الأمر لالتقاط سوبرسل الركيزة أسفل سي (111) مع حجم 26،878 46،554 خ خ 9.7 Å ^3. استخدام "إظهار الصور دورية" الأمر لتكرار سوبرسل 12 مرة في الاتجاه ض. تصدير ملف البيانات.
   3. الجمع بين ملفات البيانات من سي (111) 7 × 7 السطحية وسي (111) نماذج الركيزة التي كتبها المفكرة ++ (حر محرر شفرة المصدر). وأخيرا، تحميل البيانات دمجها OVITO. استخدام "إظهار الصور دورية" لتكرار سوبرسل 5 × 3 في العاشر والاتجاهات ذ لتكبير حجم الركيزة.
   4. استخدام LAMMPS إجراء 20 psecMD محاكاة الوقت للاسترخاء نموذج المحاكاة. في ما يلي، إجراء عملية إخماد من 1550 K إلى درجة حرارة الغرفة لمدة 500 مرة محاكاة psec. وأخيرا، إجراء محاكاة الوقت 10 psec لعملية الاسترخاء النهائية.
3. إعداد C ₈₄ الفوليرين أحادي الطبقة
   1. تحميل ملف تنسيق الهيكل الأمثل للC ₈₄ فوليرين من شبكة الإنترنت ²¹ و كتابة برنامج FORTRAN لتكرار 49 C ₈₄ الفلورين مرتبة في هيكل العسل.
   2. استخدام LAMMPS لإعداد تعكس الجدران عليها وتحت أحادي الطبقة C ₈₄ للتأكد من أن الجزيئات البقاء على الخطة. إجراء الوقت MD محاكاة ل 200 psec للاسترخاء نموذج المحاكاة. في ما يلي، إجراء عملية إخماد من 700 ك إلى درجة حرارة الغرفة للحصول على الحد الأدنى من الدولة غلوب عن 500 psec الوقت المحاكاة. وأخيرا، إجراء محاكاة الوقت 10 psec لعملية الاسترخاء النهائية.
4. إنشاء Indentaنموذج نشوئها C ₈₄ الفوليرين واحد رقائق السيليكون على (111) 7 × 7 السطح.
   1. كتابة رمز FORTRAN لوضع أحادي الطبقة C ₈₄ على سي (111) 7 × 7 السطح مع مسافة 3 Å لإنشاء نموذج المسافة البادئة.
   2. استخدام LAMMPS لتضمين أحادي الطبقة C ₈₄ إلى الركيزة مع عمق 2 ~ 3 Å. في ما يلي، تشغيل محاكاة الوقت 40 psec للاسترخاء النظام. وأخيرا، يصلب النظام إلى درجة حرارة الغرفة.
   3. تقسيم الركيزة السيليكون إلى الطبقة العليا نيوتن ذرة، وطبقة التحكم الحراري، وطبقة ثابتة أسفل، والتي هي 0.7 و 2 و 5.3 نانومتر في السمك، على التوالي. تم غرار الطبقات الوحيدة C ₈₄ أيضا ذرة نيوتن.
5. عملية المسافة البادئة MD
   1. استخدام LAMMPS لخلق التحقيق كروية مع 5nm في قطر على ₈₄ / سي وضع سطح C (111) 7 × 7 (الشكل 5). تم تعيين التحقيق كهيئة جامدة. تحديد سرعة ثابتة 10 م / ثانية على العلاقات العامةوسام الإمبراطورية البريطانية للتحرك في اتجاه نزولي العينة في عملية المسافة البادئة.
   2. نقل التحقيق الى اسفل الى عينة بسرعة ثابتة حتى عمق تحميل محدد (أي، بما في ذلك حالات 1.5، 2.5، 4.5، 10، 15، 20، و 30 Å وذلك لاستكشاف تأثير C ₈₄ الفلورين أحادي الطبقة على الركيزة سي، حيث حجم C ₈₄ فوليرين 11 أ) في عملية التحميل. عقد لجنة التحقيق في الركيزة في عملية عقد لإتاحة الفرصة لتخفيف الذرات. وأخيرا، استخراج التحقيق من الركيزة بسرعة ثابتة في عملية التراجع.
6. حساب وتحليل
   1. حساب قوة المسافة البادئة عن طريق جمع القوة العمودية للذرات في التحقيق وفقا للصيغ التالية:
      (1)
   2. استخراج انخفاض معامل وصلابة من منحنى قوة مسافة المسافة البادئة. وبناء على أوليفر وفار & #39؛ ق الطريقة ^22، وجود علاقة خطية يمكن أن تستمد بين معامل يونغ وصلابة التفريغ. صلابة (أي، المنحدر من الجزء الأول) ويعرف منحنى التفريغ كما
      (2)
      حيث P، ح، أ، و E _ص هي حمولة المسافة البادئة، والتشريد مرونة من التحقيق، منطقة المتوقعة للتسنن، وانخفاض معامل. β (= 1 لإندينتر التعميم) هو العامل الذي يحدد شكل التعديل. العلاقة بين انخفاض معامل ومعامل يونغ يمكن أن يكتب
      (3)
      حيث E والخامس ومعامل يونغ، ونسبة بواسون للعينة وE _ط والخامس _ط هي معامل يونغ، ونسبة بواسون للإندينتر.
   3. حساب صلابة عن طريق تعريف H = P _أماهس / A، حيث P _ماكس و A هي أقصى قوة المسافة البادئة ومنطقة المتوقعة من التحقيق.
   4. حساب الإجهاد الذري فيريال ²² على م طائرة الركيزة في -direction ن من قبل
      (4)
      حيث م _ط هو كتلة ذرة ط. و هي مكونات سرعة ذرة أنا في م - ن و-directions، على التوالي؛ V _i هو حجم المخصصة حول ذرة ط؛ ن _ق هو عدد الجزيئات الموجودة داخل المنطقة S، حيث يتم تعريف S باسم منطقة التفاعل الذري ، Φ (ص _ط) هي وظيفة المحتملة؛ ص _ط هي المسافة بين الذرات i و و هي م - ن و-direction مكونات متجه من ذرة وأنا لذرة ي.
   5. استخدام OVITO لإظهار سلالة فون ميزس-كل ذرة ثابتة وفقا للصيغ التالية:
      (5)

Results

كانت ملفقة وأحادي الطبقة من C ₈₄ الجزيئات على (111) سطح سي المختلين باستخدام عملية التجميع الذاتي للرقابة في غرفة الفائق الشكل 1 يبين سلسلة من الصور الطبوغرافية تقاس الفائق-STM مع درجة مختلفة من التغطية: (أ) 0.01 ML، (ب) 0.2 ML، (ج) 0.7 ML، و (د) 0.9 ML. وقد تم التحقيق خصائص الإلكترونية والبصرية للC ₈₄ جزءا لا يتجزأ من الركيزة سي أيضا باستخدام مجموعة متنوعة من تقنيات التحليل السطحي، مثل STM وPL (الشكل 2). شرح خصائص المواد ممت...

Discussion

في هذه الدراسة، ونحن لشرح تصنيع أحادي الطبقة الذاتي تجميعها من C ₈₄ على ركيزة سي من خلال عملية الصلب رواية (الشكل 1). ويمكن أيضا أن هذه العملية أن تستخدم لإعداد أنواع أخرى من ركائز أشباه الموصلات جزءا لا يتجزأ من جسيمات متناهية الصغر. وC ₈₄ -embedded تميزت سي الركيزة على المستوى الذري باستخدام الفائق-STM (الشكل 2)، مطياف الانبعاث المجال، التحليل الطيفي الصور التلألؤ، MFM والحبار (الشكل 3).

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
رقاقة			Si (111). النوع / Dopant: P / البورون. المقاومة: 0.05-0.1 أوم &# 183 ؛ سم
كربون ، C84< / sub>	Legend Star		C84< / sub> مسحوق ، 98٪
حمض الهيدروكلوريك	Sigma-Aldrich	84422	RCA ، 37٪
الأمونيوم	ثونی كيميائي		RCA ، 25٪
بيروكسيد الهيدروجين	Choneye الكيميائية		النقية RCA ، 35٪
نيتروجين	Ni Air		زجاجة الضغط العالي ، سلك
461327	التنغستن	نيلاكو	95٪ ، قطر 0.3 مم ، طرف
هيدروكسيد الصوديوم	UCW	85765	نقش سلك التنغستن لطرف
الأسيتون	ماركون فاين كيماويات	99920	مناسبة للكروماتوغرافيا السائلة وقياس الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية
ميثانول	ماركون فاين كيماويات	64837	مناسبة للكروماتوغرافيا السائلة و الأشعة فوق البنفسجية القياس الطيفي
UHV-SPM	JEOL LT	JSPM-4500A	مجهر نفق المسح الضوئي الفراغي فائق الارتفاع ومجهر القوة الذرية الفراغ فائق
الارتفاع مزود الطاقة	Keithley	237	وحدة قياس مصدر الجهد
العالي SQUID	Quantum desigh	MPMS-7	شدة المجال المغناطيسي: & plusmn ؛ 7.0 تسلا ، نطاق درجة الحرارة: 2 &# 8211 ؛ 400 كلفن ، نطاق ثنائي القطب المغناطيسي: 5   ؛ & مرات;   10-7< / sup> &# 8211; 300 emu
ALPS	للحوسبة عالية الأداء ، تايوان		المتقدم المتوازي الفائق العنقود ، 177Tflops ؛ 25,600 نواة وحدة المعالجة المركزية ؛ 73,728 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي ؛ 1,074 تيرابايت تخزين