Name: Probing C 84 -embedded Si-Substrat mit Hilfe der Rastersondenmikroskopie und Molecular Dynamics (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-28T12:30:00.000+00:00
Duration: 13 min 58 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung und Charakterisierung von C84-eingebetteten Silizium-Substraten mittels Rastersondenmikroskopie und Molekulardynamik-Simulationen. Diese Methode ermöglicht die Analyse elektronischer, optoelektronischer und mechanischer Eigenschaften für zukünftige Nanomaterialanwendungen.

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Die Autoren möchten dem Ministerium für Wissenschaft und Technologie von Taiwan für die finanzielle Unterstützung dieser Forschung unter den Vertragsnummern MOST-102-2923-E-492- 001-MY3 (W. J. Lee) und NSC-102- 2112-M-005-003-MY3 (M. S. Ho) danken. Die Unterstützung durch das High-Performance Computing of Taiwan bei der Bereitstellung riesiger Rechenressourcen zur Erleichterung dieser Forschung wird ebenfalls dankbar gewürdigt.

<ol><li>Kroto, H. W., Heath, J. R., O'Brien, S. C., Curl, R. F., Smalley, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((C60%3A+Buckminsterfullerene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">C60: Buckminsterfullerene.</a> Nature. 318, 162-163 (1985).</li>
<li>Zhu, Z. P., Gu, Y. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+of+carbon+caps+and+formation+of+fullerenes%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Structure of carbon caps and formation of fullerenes.</a> Carbon. 34, 173-178 (1996).</li>
<li>Margadonna, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystal+Structure+of+the+Higher+Fullerene+C84%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Crystal Structure of the Higher Fullerene C84.</a> Chem. Mater. 10, 1742-1744 (1998).</li>
<li>Diederich, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Higher+Fullerenes%3A+Isolation+and+Characterization+of+C76%2C+C84%2C+C90%2C+C94%2C+and+C70O%2C+an+Oxide+of+D5h-C70%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The Higher Fullerenes: Isolation and Characterization of C76, C84, C90, C94, and C70O, an Oxide of D5h-C70.</a> Science. 252, 548-551 (1991).</li>
<li>Lv, Z., Deng, Z., Xu, D., Li, X., Jia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+organic+light-emitting+diodes+with+C60+buffer+layer%5BTitle%5D)+AND+%22Displays%22%5BJournal%5D)">Efficient organic light-emitting diodes with C60 buffer layer.</a> Displays. 30, 23-26 (2009).</li>
<li>Tokunaga, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+difference+in+electronic+properties+between+fullerene+C60+and+C60X2%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">On the difference in electronic properties between fullerene C60 and C60X2.</a> Chem. Phys. Lett. 476, 253-257 (2009).</li>
<li>Basa, D. K., Smith, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Annealing+and+crystallization+processes+in+a+hydrogenated+amorphous+Si---C+alloy+film%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Annealing and crystallization processes in a hydrogenated amorphous Si---C alloy film.</a> Thin Solid Films. 192, 121-133 (1990).</li>
<li>Neudeck, P. G., Powell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+limiting+micropipe+defects+in+silicon+carbide+wafers%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Electron+Device+Lett%22%5BJournal%5D)">Performance limiting micropipe defects in silicon carbide wafers.</a> IEEE Electron Device Lett. 15, 63-65 (1994).</li>
<li>Huang, C. P., Su, C. C., Ho, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intramolecular+Structures+of+C60+and+C84+Molecules+on+Si%28111%29-7x7+Surfaces+by+Scanning+Tunneling+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Intramolecular Structures of C60 and C84 Molecules on Si(111)-7x7 Surfaces by Scanning Tunneling Microscopy.</a> Appl. Surf. Sci. 254, 7712-7717 (2008).</li>
<li>Huang, C. P., Su, C. C., Su, W. S., Hsu, C. F., Ho, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-measurements+of+electronic+and+mechanical+properties+of+fullerene+embedded+Si%28111%29+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nano-measurements of electronic and mechanical properties of fullerene embedded Si(111) surfaces.</a> Appl. Phys. Lett. 97, 061908(2010).</li>
<li>Huang, C. P., Hsu, C. F., Ho, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+Fullerene+Embedded+Silicon+Surfaces+with+Scanning+Probe+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanosci.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Investigation of Fullerene Embedded Silicon Surfaces with Scanning Probe Microscopy.</a> J. Nanosci. Nanotechnol. 10, 7145-7148 (2010).</li>
<li>Huang, C. P., Su, W. S., Su, C. C., Ho, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+Si%28111%29+surface+with+embedded+C84+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Characteristics of Si(111) surface with embedded C84 molecules.</a> RSC Adv. 3 (111), 9234-9239 (2013).</li>
<li>Method of forming self-assembled and uniform fullerene array on surface of substrate. US Patent. , US9109278 (2015).</li>
<li>Plimpton, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+Parallel+Algorithms+for+Short-Range+Molecular+Dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Phys%22%5BJournal%5D)">Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics.</a> J. Comp. Phys. 117, 1-19 (1995).</li>
<li>Su, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+a+functional+C84+monolayer+to+improve+the+mechanical+properties+and+alter+substrate+deformation%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Using a functional C84 monolayer to improve the mechanical properties and alter substrate deformation.</a> RSC Adv. 5, 47498-47505 (2015).</li>
<li>Stukowski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+and+analysis+of+atomistic+simulation+data+with+OVITO-+the+Open+Visualization+Tool%5BTitle%5D)+AND+%22Modelling+Simul.+Mater.+Sci.+Eng%22%5BJournal%5D)">Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO- the Open Visualization Tool.</a> Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 18, 015012(2010).</li>
<li>Watson, P. R., Hove, M. A. V., Hermann, K. Open Surface Structure Database. , Available from: 
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<li>Tersoff, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+empirical+model+for+the+structural+properties+of+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">New empirical model for the structural properties of silicon.</a> Phys. Rev. Lett. 56, 632(1986).</li>
<li>Stuart, S. J., Tutein, A. B., Harrison, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+reactive+potential+for+hydrocarbons+with+intermolecular+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">A reactive potential for hydrocarbons with intermolecular interactions.</a> Journal of Chemical Physics. 112, 6472(2000).</li>
<li>Rapaport, D. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRapaport%2C+DC+%22The+Art+of+Molecular+Dynamics+Simulations%22">The Art of Molecular Dynamics Simulations</a>. , Cambridge University Press. (1997).</li>
<li>Fowler, P. W. Cn Fullerenes. , Available from: 
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<li>Chandra, N., Namilae, S., Shet, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+elastic+properties+of+carbon+nanotubes+in+the+presence+of+Stone-Wales+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Local elastic properties of carbon nanotubes in the presence of Stone-Wales defects.</a> Phys. Rev. B. 69, 094101(2004).</li>
<li>Honeycutt, J. D., Andersen, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+Dynamics+Study+of+Melting+and+Freezing+of+Small+Lennard-Jones+Clusters%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Molecular Dynamics Study of Melting and Freezing of Small Lennard-Jones Clusters.</a> J. Phys. Chem. 91, 4950(1987).</li>
<li>Schulz, M. J., Kelkar, A. D., Sundaresan, M. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchulz%2C+MJ+%22Nanoengineering+of+Structural%2C+Functional+and+Smart+Materials%22">Nanoengineering of Structural, Functional and Smart Materials</a>. , Taylor & Francis. 736(2005).</li>
<li>Ju, S. P., Wang, C. T., Chien, C. H., Huang, J. C., Jian, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Nanoindentation+Responses+of+Nickel+Surfaces+with+Different+Crystal+Orientations%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Simulation%22%5BJournal%5D)">The Nanoindentation Responses of Nickel Surfaces with Different Crystal Orientations.</a> Molecular Simulation. 33, 905-917 (2007).</li>
<li>Mishin, Y., Suzuki, A., Uberuaga, B. P., Voter, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stick-slip+behavior+of+grain+boundaries+studied+by+accelerated+molecular+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Stick-slip behavior of grain boundaries studied by accelerated molecular dynamics.</a> Phys. Rev. B. 75, (2007).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

<html> In dieser Studie zeigen wir die Herstellung einer selbstorganisierenden Monoschicht von C 84 auf einem Si - Substrat durch einen neuartigen Glühprozeß (Abbildung 1). Dieses Verfahren kann auch andere Arten von Nanopartikeln eingebetteten Halbleitersubstrate zur Herstellung verwendet werden. Der C 84 -embedded Si - Substrat auf atomarer Skala mit UHV-STM (Abbildung 2) charakterisiert, Feldemissionsspektrometer, Photolumineszenz - Spektroskopie, MFM und SQUID <...

Fulleren - Moleküle und die zusammengesetzten Materialien , die sie enthalten , sind unter den Unterscheidungsnanomaterialien aufgrund ihrer ausgezeichneten strukturellen Eigenschaften, elektrische Leitfähigkeit, mechanische Festigkeit und chemische Eigenschaften 1-4. Diese Materialien haben sich als sehr nützlich in einer Reihe von Bereichen, wie Elektronik, Computer, Brennstoffzellen-Technologie, Solarzellen und Feldemissionstechnologie 5,6. Unter diesen Materialien sind Siliziumkarbid (SiC) Nanopartikel Verbunde haben besondere Aufmerksamkeit aufgrund ihrer breiten Bandlücke, eine hohe thermische Leitfähigkeit und Stabilität, hohe elektrische Durchschlagsfähigkeit und chemische Inertheit empfangen. Diese Vorteile sind besonders offensichtlich, in optoelektronischen Vorrichtungen, Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET), Leuchtdioden (LEDs) und High-Power-Hochfrequenz und Hochtemperaturanwendungen. hoher Dichte Defekte jedoch häufig auf der Oberfläche beobachtet Conventional Siliziumkarbid haben nachteilige Auswirkungen auf die elektronische Struktur kann, auch auf Geräteausfall 7,8 führt. Trotz der Tatsache, dass die Anwendung von SiC hat seit 1960, ist diese besondere ungelöstes Problem bleibt sucht. Das Ziel dieser Studie war die Herstellung eines C 84 -embedded Si Substrat Heteroübergang und eine nachfolgende Analyse ein umfassendes Verständnis der elektronischen, optoelektronischen, mechanischen, magnetischen und Feldemissionseigenschaften der resultierenden Materialien zu erhalten. Ferner befassten wir uns mit der Frage der Verwendung der numerischen Simulation der Eigenschaften von Nanomaterialien durch die neuartige Anwendung von Molekulardynamik-Berechnungen vorhersagen.

<table><tbody><tr><td>Siliziumwafer</td><td></td><td></td><td>Si(111). Typ/Dotierung: P/Bor; Spezifischer Widerstand: 0,05-0,1 Ohm&#183; cm</td></tr><tr><td>Kohlenstoff, C84</td><td>Legend Star</td><td></td><td>C84 Pulver, 98%</td></tr><tr><td>Salzsäure</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>84422</td><td>RCA, 37%</td></tr><tr><td>Ammonium-Choneye</td><td>Reine Chemikalie</td><td></td><td>RCA, 25%</td></tr><tr><td>Wasserstoffperoxid</td><td>Choneye Reine Chemikalie</td><td></td><td>RCA, 35%</td></tr><tr><td>Stickstoff</td><td>Ni Ni Luft</td><td></td><td>Hochdruckflasche, 95%</td></tr><tr><td>Wolfram</td><td>Nilaco</td><td>461327</td><td>Draht, Durchmesser 0,3 mm, Spitze</td></tr><tr><td>Natriumhydroxid</td><td>UCW</td><td>85765</td><td>Ätzen Wolframdraht für Spitze</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Marcon Feinchemikalien</td><td>99920</td><td>geeignet für Flüssigchromatographie und UV-Spektrophotometrie</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Marcon Feinchemikalien</td><td>64837</td><td>geeignet für Flüssigchromatographie und UV-Spektrophotometrie</td></tr><tr><td>UHV-SPM</td><td>JEOL Ltd</td><td>JSPM-4500A</td><td>Ultrahochvakuum-Rastertunnelmikroskop und Ultrahochvakuum-Rasterkraftmikroskop</td></tr><tr><td>Netzteil</td><td>Keithley</td><td>237</td><td>Hochspannungs-Source-Measure-Einheit</td></tr><tr><td>SQUID</td><td>Quantum Design</td><td>MPMS-7</td><td>Magnetische Feldstärke: &plusmn; 7.0 Tesla, Temperaturbereich: 2&#8211; 400 K, Magnetischer Dipolbereich: 5&nbsp; &mal; &nbsp; 10-7 &#8211; 300 emu</td></tr><tr><td>ALPS</td><td>National Center for High-performance Computing, Taiwan</td><td></td><td>Advanced Large-scale Parallel Supercluster, 177 Tflops; 25.600 CPU-Kerne; 73.728 GB RAM; 1.074 TB Speicher</td></tr></tbody></table>

probing c<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded si-substrat mit hilfe der rastersondenmikroskopie und molecular dynamics

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

Dieser Artikel berichtet ein Array gestaltete C 84 -embedded Si Substrat mit einer kontrollierten Selbstorganisation Verfahren in einer Ultrahochvakuumkammer fabriziert werden. Die Eigenschaften des C 84 -embedded Si - Oberfläche, wie atomarer Auflösung Topographie, lokale elektronische Zustandsdichte, Bandlückenenergie, Feldemissionseigenschaften, nanomechanische Steifigkeit und Oberflächenmagnetismus, wurden unter Verwendung einer Vielzahl von Oberflächenanalysetechniken unter Ultra geprüft, Hochvakuum (UHV) sowie in ein atmosphärisches System. Die experimentellen Ergebnisse zeigen die hohe Gleichmäßigkeit der 84 C -embedded Si - Oberfläche eine kontrollierte Selbstorganisation Nanotechnologie Mechanismus Hergestellt mit, eine wichtige Entwicklung bei der Anwendung der Feldemissionsanzeige (FED) repräsentiert, opto - elektronischen Bauelementherstellung, MEMS Schneidwerkzeuge, und bei den Bemühungen um einen geeigneten Ersatz für Hartmetall-Halbleiter zu finden. Molekulardynamik (MD) Verfahren mit semiempirischer Potential be verwendet , um die Nanoindentierung von C 84 -embedded Si - Substrat zu studieren. Eine detaillierte Beschreibung zur Durchführung einer MD-Simulation wird hier vorgestellt. Details für eine umfassende Studie zur mechanischen Analyse der MD-Simulation wie Eindrückkraft, Elastizitätsmodul, Oberflächensteifigkeit, Atom Stress und Atom Stamm enthalten sind. Die Atom Stress und von-Mises-Dehnungsverteilungen des Eindrucks Modell berechnet werden, um Verformungsmechanismus mit Zeitauswertung in atomarer Ebene zu überwachen.

Eine Monoschicht aus C 84 Molekülen auf einer ungeordneten Si (111) -Oberfläche wurde hergestellt in einer UHV - Kammer eine kontrollierte Selbstorganisationsprozess unter Verwendung von Figur 1 zeigt eine Reihe von topographischen Bildern gemessen durch UHV-STM mit verschiedenen Graden der Abdeckung:. (A) 0,01 ML, (b) 0,2 ml, (c) 0,7 ml und (d) 0,9 ml. Die elektronischen und optischen Eigenschaften der C 84 eingebettet Si - Substrat wurden ebenfalls unter Verwendung einer Vielzahl...

Dieser Artikel berichtet über die Nanomaterialherstellung eines Fulleren-Si-Substrats, das durch Nanomessungen und molekulardynamische Simulation untersucht und verifiziert wurde.

Probing C<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded Si-Substrat mit Hilfe der Rastersondenmikroskopie und Molecular Dynamics

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The ...

Das Ziel dieser Studie ist die Herstellung einer C84-eingebetteten Silizium-Substrat-Heterostruktur und die anschließende Analyse, um ein umfassendes Verständnis der elektronischen, optoelektronischen, mechanischen, magnetischen und Feldemissionseigenschaften der resultierenden Materialien zu erlangen. Nanomaterialien, die ich im Forcator habe, sind ein aufkommender Trend einer Materialrevolution. Mithilfe eines spitzenbasierten Mikroskops werden wir in der Lage sein, die Eigenschaften von Nanostrukturen auf Oberflächen mit ausreichender Auflösung zu identifizieren.Mithilfe der molekulardynamischen Simulation können wir die Art, Abhängigkeit, atomares Verhalten und mechanische Eigenschaften des Eindruckvorgangs überwachen. Alle Simulationen wurden mit parallelem Rechnen in einem Supercluster ALPS des NCHC durchgeführt, und sämtliche experimentellen Arbeiten wurden im Nanowissenschaftslabor der NCHU ausgeführt. Die Personen, die die Verfahren demonstriert haben, werden Che-Fu, Pei-Fang, Ya-Chi und Wei-Pin aus meiner Gruppe sein.Zunächst unterziehen Sie ein Silizium-111-Substrat einer Reinigung, die die Anwendung eines Lösungsmittels gefolgt von einer Erhitzung in einem ultrahochvakuumtechnischen System umfasst, um die Oxidschicht und Verunreinigungen von der Oberfläche des Substrats zu entfernen. Zum Aufdampfen von C84 auf der Siliziumoberfläche heizen Sie einen Castle-Verdampfer mit einer externen Stromquelle über Heizfäden auf 500 Grad Celsius vor, um die Entgasung von Verunreinigungen zu fördern. Danach füllen Sie C84-Nanopartikel in einen Castle-Behälter ein.Dann das Castle widerstandsfähig auf 650 Grad Celsius erhitzen, um die C84-Nanopartikel zu verdampfen. Anschließend die C84-Nanopartikel geradlinig verdampfen, bis sie durch ein geregeltes Ventil bei einem Druck unter fünf mal 10 hoch minus acht Pascal auf das Silizium-Substrat treffen. Danach das ALBA-Silizium-111-Substrat in einem ultrahochvakuumisierten System bei 900 Grad Celsius präparieren, um die 1×1-Strukturen zu erhalten.Senken Sie die Temperatur auf 650 Grad Celsius für 30 Minuten, um die Abscheidung der C84-Nanopartikel auf der Oberfläche des Substrats durchzuführen. Bei der ALBA-Siliziumsubstrat bei etwa 750 Grad Celsius für 12 Stunden, während derer sich die pulverförmigen C84-Nanopartikel zu einem hochgradig uniformen Fullerene-Strahl auf der Oberfläche des Silizium-111-Substrats selbst organisieren. Bringen Sie zu diesem Zeitpunkt das C84-enthaltende Siliziumsubstrat auf einem Probenträger für die Raster-Sonden-Mikroskopie, oder SPM, an.Überführen Sie die Probe aus der Austauschkammer in eine Probenvorbereitungskammer. Führen Sie den Halter in ein UHV-STM-Scankopfsystem ein und übertragen Sie die Probe in eine Beobachtungskammer. Anschließend wird die angelegte Probenspannung von minus fünf auf fünf Volt gescannt.Klicken Sie anschließend auf den IV-Messpunkt, um den Tunnelstromverlauf mit atomarer Auflösung aufzunehmen. Wählen Sie mindestens 20 spezifische Positionen auf dem mit C84 dotierten Silizium-Substrat für die Messungen aus. Um die Bandlückenenergie zu bestimmen, nehmen Sie IV-Kurven wie zuvor beschrieben von den in der Textanleitung angegebenen Oberflächen auf.Stellen Sie danach das mit C84 beschichtete Siliziumsubstrat auf einen Probenträger für die Feldemissions- (FE-)Analyse. Führen Sie den Träger in die Analysekammer für die Feldemissionsmessung ein. Evakuieren Sie anschließend die Kammer auf einen Druck von etwa fünf mal 10 hoch minus 5 Pascal für die FE-Messung.Erhöhen Sie die angelegte Spannung manuell am Substrat von 100 auf 1.100 Volt. Messen Sie den entsprechenden Feldemissionsstrom als Funktion der angelegten Spannung mithilfe einer Hochspannungs-Messgerät-Einheit mit einem Stromverstärker. Platzieren Sie nun das Testsubstrat in die Mitte der Probenkammer eines optischen Emissionsmesssystems.Danach fokussieren Sie eine Helium-Cadmium-Laserquelle mit Emissionen von 325 Nanometer. Richten Sie nach dem Aufbau des Spektrometers das Photolumineszenzspektrum ein, indem Sie emittierte Photonen sammeln und analysieren. Magnetisieren Sie Proben des mit C84 versehenen Silizium-Substrats vor magnetischen Kraftmessungen (MFM), indem Sie ein Magnetfeld mit einer Stärke von etwa 2 kilo Oersted anlegen.Nachdem die magnetisierte Probe auf der MFM-Probenhalterung platziert wurde, beobachten Sie die Mikrostruktur des Fullerenes in der magnetischen Domäne, die in das Siliziumsubstrat eingebettet ist, mittels MFM im Lift-Modus unter Anwendung einer Magnetisierung senkrecht zur Probenoberfläche. Danach magnetisieren Sie Proben des C84-enthaltenden Siliziumsubstrats sowie C84-Cluster auf dem C84-enthaltenden Siliziumsubstrat vor SQUID-Experimenten, indem Sie ein Magnetfeld mit einer Feldstärke von etwa 2 Kilooersted anlegen. Platzieren Sie die magnetisierte Probe in das SQUID.Dann wenden Sie ein durchgehendes Magnetfeld im Bereich von etwa 2 Kilooersted an. Erhalten Sie die Magnetisierungskurven, die in Bezug auf das äußere Magnetfeld in SQUID-Messungen bei Raumtemperatur aufgetragen sind. Um die Steifigkeit des mit C84 dotierten Siliziumsubstrats zu messen, platzieren Sie zunächst eines der Substrate auf einer Probehalterung für ein AFM oder atomares Mikroskop.Als Nächstes erhalten Sie Kraftmessungen unter atmosphärischen Bedingungen von den geeigneten Silizium-Substraten. Führen Sie die Kraftmessungen wie zuvor beschrieben unter Verwendung eines AFM und eines UHV-Systems von den geeigneten Silizium-Substraten durch. Um das Silizium-Substrat vorzubereiten, schalten Sie die OSSD-Software ein.Klicken Sie auf die Suchschaltfläche, um das Suchkriterien-Feld anzuzeigen. Wählen Sie Silizium-Substrat, elementarer Typ, rekonstruierte Struktur, Halbleiter-Elektronik, Diamantgitter, (111)-Oberfläche und Muster im Verhältnis sieben zu sieben. Klicken Sie anschließend auf die Schaltflächen Suchen und Bestätigen, um das Struktur-Listen-Feld anzuzeigen.Klicken Sie die gewünschte Struktur der Silizium-111-(7×7)-Oberfläche an. Klicken Sie nun auf die Schaltfläche „Datei“ und speichern Sie die Koordinatendatei als XYZ-Datei. Starten Sie als Nächstes die Ovito-Software, laden Sie die XYZ-Datei in die Software und verwenden Sie den Befehl „Scheibe“, um eine Überzelle der Silizium-111-(7×7)-Oberflächenstruktur mit der geeigneten Größe von 26,878 × 46,554 Å² in X- und Y-Richtung zu erzeugen.Verwenden Sie den Befehl „simulation cell“, um die Zellgröße in X- und Y-Richtung anzupassen und die Zelle zum Ursprungspunkt bei null zu verschieben. Verwenden Sie die affine Transformation und klicken Sie auf „transform matrix“, um das Modell um 5,714 Å in Normalenrichtung zu verschieben. Verwenden Sie den Befehl „slice“, um die unterste Atomlage in Normalenrichtung abzuschneiden.Exportieren Sie die Datendatei im LAMMPS-Format. Mit dem LAMMPS-Datendateiformat wird die Zellgrenze definiert. Laden Sie die Daten erneut im LAMMPS-Format in Ovito.Verwenden Sie den Befehl „Struktur an periodischen Grenzen anordnen“, um die Struktur innerhalb der Zelle neu zu arrangieren. Verwenden Sie die affine Transformation und klicken Sie auf Transformationsmatrix, um das Modell um 84,6 Å in Normalenrichtung zu verschieben. Verwenden Sie den Befehl „Simulationszelle“, um die Zellgröße in Z-Richtung auf 150 Å anzupassen.Exportieren Sie die Datendatei im LAMMPS-Format. Laden Sie die Daten erneut in Ovito. Verwenden Sie „show periodic images“, um eine 5 × 3-Überzelle in X- und Y-Richtung zu duplizieren und so die Größe des Substrats zu vergrößern.Exportieren Sie die Datendatei im LAMMPS-Format. Nachdem Sie eine Koordinationsdatei der Silizium-111-Überzelle mit der geeigneten Größe vorbereitet haben, laden Sie die Daten in Ovito. Verwenden Sie „Show periodic images“, um eine Überzelle mit den Abmessungen fünf mal drei mal acht in X-, Y- und Z-Richtung zu duplizieren und so die Größe des Substrats zu vergrößern.Verwenden Sie eine affine Transformation und wählen Sie die Transformationsmatrix, um das Modell in Z-Richtung um 37,6184 Ångström zum Ursprungspunkt zu verschieben. Exportieren Sie die Datendatei im LAMMPS-Format. Kombinieren Sie die Datendateien der sieben mal sieben großen Silizium-111-Oberfläche und des Silizium-111-Substratmodells mithilfe eines Texteditors.Das Silizium-111-Substratmodell sieben mal sieben ist fertig. Um die einlagige C84-Fulleren-Schicht vorzubereiten, laden Sie die Koordinatendatei des C84-Fullerens aus dem Internet herunter. Verwenden Sie ein selbstgeschriebenes Programm, um sieben mal sieben C84-Fulleren-Moleküle in einer Wabenstruktur zu duplizieren.Verwenden Sie anschließend ein selbst entwickeltes Programm, um die C84-Einzel-Schicht auf der Silizium-111-(7×7)-Oberfläche mit einem Abstand von drei Ångström aufzubringen. Nutzen Sie den Befehl „load data“, um das Simulationsmodell im LAMMPS-Skript zu laden. Danach definieren Sie den Bereich und verwenden Sie die Befehle „create region“ und „create atoms“, um eine sphärische Sonde mit einem Durchmesser von fünf Nanometern zu erzeugen.Schließlich wird ein Eingabeskript für LAMMPS zur Simulation der Eindrückung vorbereitet und die detaillierten mechanischen Eigenschaften berechnet. Eine einlagige Schicht aus C84-Molekülen auf einer ungeordneten Silizium-111-Oberfläche wurde mittels eines kontrollierten Selbstassemblierungsprozesses hergestellt, und eine Reihe topografischer Bilder, die mittels UHV-STM bei unterschiedlichen Bedeckungsgraden gemessen wurden, wird hier gezeigt. Die elektronischen und optischen Eigenschaften des C84-enthaltenden Silizium-Substrats wurden mittels STM- und Photolumineszenz-Analysemethoden untersucht.Die hervorragenden Materialeigenschaften der Proben zeigen, wie Nanotechnologie zur Kontrolle der Materie auf atomarer und nanoskaliger Ebene eingesetzt werden kann. Die MFM- und SQUID-Ergebnisse zeigen die Oberflächenmagnetisierung des C84-eingebetteten Substrats. Die UHV-AFM-Ergebnisse belegen das Potenzial des C84-eingebetteten Siliziumsubstrats als Alternative zu Halbleiterkarbid in nanoelektronischen Bauelementen für Anwendungen bei hohen Temperaturen, hoher Leistung und hohen Frequenzen.Sowie in magnetischen und mikroelektromechanischen Systemen. Der molekulardynamische Simulationsprozess zur Nanoindentierung eines C84-enthaltenden Substrats wird hier gezeigt. Die mechanischen Eigenschaften des fullerenenhaltigen Substrats werden hier dargestellt.Die entsprechenden Momentaufnahmen in Abhängigkeit von der Eindringtiefe sind hier sichtbar. Die Ergebnisse der Eindruckkraft in Abhängigkeit von der Eindringtiefe werden verwendet, um die Härte, den reduzierten Modul und die Steifigkeit der Schwellung der C84-Monoschicht zu berechnen. Inzwischen herrscht die weit verbreitete Ansicht, dass ein Nanomaterial eine anwendbare Entwicklung in Wissenschaft und Technologie hervorrufen wird, bedingt durch die Schichtstruktur chemischer, physikalischer und mechanischer Eigenschaften.Bei nur einer einlagigen Schicht aus Fulleren können die Eigenschaften des Silizium-Substrats drastisch verändert werden. In unserer Studie weist das mit Fulleren dotierte Silizium-Substrat eine wellenförmige Kante, gute Kraftstoffemissionseigenschaften und eine hohe Festigkeit auf, außerdem ist das Fulleren magnetisch. Ich bin der Ansicht, dass unsere vorgeschlagenen Substrate eine bessere Leistung in einem breiteren Anwendungsspektrum der Nanotechnologie erzielen werden.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Experimente und Simulationen zur Oberflächenmagnetismus durchgeführt werden. Die Demonstration dieser umfassenden Methoden wird Forschern den Weg ebnen, die grundlegenden Eigenschaften von Materialien zu erforschen.

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Ingenieurwesen

Scanning-Probe-Einzel-Elektronen-Spektroskopie Kapazität ermöglicht die Untersuchung von Einzel-Elektronen-Bewegung in lokalisierten Regionen Untergrund. Eine empfindliche Ladung-Erfassungsschaltung in einem kryogenen Rastersondenmikroskop auf kleine Systeme Dotieratome unter der Oberfläche des Halbleiter-Proben zu untersuchen eingearbeitet.

Scanning-Probe-Einzel-Elektronen-Spektroskopie Kapazität

Die Nanoskopie mit kolloidaler Sonde kann in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden, um Einblicke in die physikalische Stabilität und Gerinnungskinetik kolloidaler Systeme zu gewinnen und bei der Wirkstoffforschung und Formulierungswissenschaft unter Verwendung biologischer Systeme zu helfen. Die im Folgenden beschriebene Methode bietet ein quantitatives und qualitatives Mittel, um solche Systeme zu untersuchen.

Quantitative und qualitative Untersuchung der Partikel-Partikel Wechselwirkungen mit Kolloidales Probe Nanoskopie

Ein Protokoll zur kovalenten Kopplung einer Vielzahl von Einzelmolekülen an eine AFM-Spitze wird vorgestellt. Es werden Verfahren und Beispiele zur Bestimmung der Adhäsionskraft und freien Energie dieser Moleküle auf festen Trägern und Bio-Grenzflächen vorgestellt.

Untersuchung von Einzelmolekül Haftung durch Rasterkraftspektroskopie

Wir demonstrieren die präzise Manipulation einzelner organischer Moleküle auf einer Metalloberfläche mit der Spitze eines Rastersondenmikroskops, das von der Hand des Experimentators in 3D gesteuert wird, unter Verwendung eines Motion-Capture-Systems und einer vollständig immersiven Virtual-Reality-Brille.

Hand kontrollierte Manipulation einzelner Moleküle über ein Rastersondenmikroskop mit einer 3D-Virtual-Reality-Schnittstelle

Wir präsentieren ein Protokoll zur Manipulation einzelner Wirbel in dünnen supraleitenden Schichten unter Verwendung des lokalen mechanischen Kontakts. Das Verfahren umfasst nicht das Anlegen von Strom, Magnetfeld oder zusätzlichen Herstellungsschritten.

Scannen SQUID-Studie von Vortex Manipulation durch Kontakt vor Ort

Wir zeigen eine elektronische Methode um Nanosekunden gelöst kostenlos Dynamik von Dotierstoffen Atomen in Silizium mit einem Rastertunnelmikroskop zu beobachten.

Vollelektronische Nanosekunde gelöst Scanning Tunneling Microscopy: Erleichterung der Untersuchung der einzelnen Dotierstoff kostenlos Dynamik

Hier präsentieren wir ein Protokoll für großflächige Scan Sonde Nanolithografie durch die iterative Ausrichtung der Sonde Arrays sowie die Nutzung von lithographischen Mustern für Zelloberfläche Wechselwirkungsstudien aktiviert.

Großflächige Scan Sonde Nanolithografie erleichtert durch automatische Ausrichtung und seine Anwendung auf Substrat Herstellung für Zell-Kultur-Studien

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um die Struktur und Dynamik der Grenzflächen Wasser auf atomarer Skala, in Bezug auf die submolekulare Auflösung, Molekulare Manipulation und einzelne Bindung Schwingungs-Spektroskopie untersuchen.

Erforschung der Struktur und Dynamik von Grenzflächen Wasser mit Scanning Tunneling-Mikroskopie und Spektroskopie

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zur Charakterisierung von Nukleosom Partikel auf der Einzelmolekül-Ebene mit statischen und Zeitraffer Rasterkraftmikroskopie (AFM) bildgebende Verfahren. Die Oberfläche Funktionalisierung beschriebene Methode ermöglicht die Erfassung der Struktur und Dynamik der Nukleosomen in hoher Auflösung im Nanobereich.

Erforschung der Struktur und Dynamik der Nukleosomen mit Atomic Force Microscopy Imaging

Mit der Rasterkraftmikroskopie (AFM) in Kombination mit der rasterelektrochemischen Mikroskopie (SECM), nämlich AFM-SECM, können gleichzeitig hochauflösende topographische und elektrochemische Informationen auf Materialoberflächen im Nanomaßstab erfasst werden. Solche Informationen sind entscheidend für das Verständnis heterogener Eigenschaften (z. B. Reaktivität, Defekte und Reaktionsstellen) auf lokalen Oberflächen von Nanomaterialien, Elektroden und Biomaterialien.

Sondierung der elektrochemischen Oberflächenaktivität von Nanomaterialien mit einem hybriden Rasterkraftmikroskop-Scanning Elektrochemischen Mikroskop (AFM-SECM)

Die großflächige Probeninspektion mit nanoskaliger Auflösung hat ein breites Anwendungsspektrum, insbesondere für nanofabrizierte Halbleiterwafer. Rasterkraftmikroskope können ein großartiges Werkzeug für diesen Zweck sein, sind aber durch ihre Abbildungsgeschwindigkeit begrenzt. Bei dieser Arbeit werden parallele aktive Cantilever-Arrays in AFMs verwendet, um Inspektionen mit hohem Durchsatz und großem Maßstab zu ermöglichen.

Rasterkraftmikroskopie mit aktiven Sonden mit quattroparallelen Cantilever-Arrays für die Inspektion von Großproben mit hohem Durchsatz

Erfahren Sie die Herstellung und Charakterisierung von C84-eingebetteten Silizium-Substraten mittels Rastersondenmikroskopie und Molekulardynamik-Simulationen. Diese Methode ermöglicht die Analyse elektronischer, optoelektronischer und mechanischer Eigenschaften für zukünftige Nanomaterialanwendungen.

Probing C

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