Sondeo de C ₈₄ -embedded Si Sustrato Uso del análisis de microscopio de sonda y Dinámica Molecular

El objetivo de este estudio es la fabricación de una heterounión de sustrato de silicio incrustado en C84 y su posterior análisis para obtener una comprensión completa de las propiedades electrónicas, optoelectrónicas, mecánicas, magnéticas y de emisión de campo de los materiales resultantes. Los nanomateriales que tengo en marcha son una tendencia de una revolución de materiales. Con la ayuda de un microscopio de sonda delgada podremos identificar las características de las nanoestructuras en las superficies con una resolución suficiente y adecuada.

Mediante la simulación dinámica molecular podemos monitorizar el tipo de comportamiento dependiente, atómico y mecánico del proceso de indentación. Todas las simulaciones se realizaron con computación paralela en un superclúster ALPS de NCHC y todo el trabajo experimental se realizó en el laboratorio de nanociencia de NCHU. La persona que demostró los procedimientos será Che-Fu, Pei-Fang, Ya-Chi y Wei-Pin de mi grupo.

En primer lugar, someta un sustrato de silicio 111 a una limpieza que implique la aplicación de un disolvente seguida de un calentamiento en un sistema de ultra alto vacío para la eliminación de la capa de óxido y las impurezas de la superficie del sustrato. Para la deposición de C84 en la superficie de silicio, precaliente un evaporador Castle con una fuente de alimentación externa a través de filamentos calefactores a 500 grados centígrados para promover la desgasificación de las impurezas. A continuación, cargue las nanopartículas C84 en un contenedor Castle.

Luego, calienta resistivamente el Castle a 650 grados centígrados para vaporizar las nanopartículas de C84. Ahora, evapore las nanopartículas de C84 en línea recta hasta que golpeen el sustrato de silicio a través de una válvula controlada a una presión inferior a cinco veces 10 por menos ocho pascales. A continuación, se subestrella el silicio ALBA 111 en un sistema de ultra alto vacío a 900 grados centígrados para obtener las estructuras una por una.

Reduzca la temperatura a 650 grados centígrados durante 30 minutos para la deposición de las nanopartículas C84 en la superficie del sustrato. En el sustrato de silicio ALBA, a aproximadamente 750 grados centígrados durante 12 horas, tiempo durante el cual las nanopartículas de C84 en polvo se autoensamblan en un rayo de fullereno altamente uniforme en la superficie del sustrato de silicio 111. En este punto, coloque el sustrato de silicona incrustado en C84 en un soporte de muestras de microscopía de sonda de barrido, o SPM.

Transfiera la muestra de la cámara de intercambio a una cámara de preparación de muestras. Introduzca el soporte en un sistema de cabezal de escaneo UHV-STM y transfiera la muestra a una cámara de observación. A continuación, barre el sesgo de la muestra aplicada de menos cinco a cinco voltios.

A continuación, haga clic en el elemento de medición IV para medir el ojo de corriente de tunelización a resolución atómica. Elija al menos 20 ubicaciones particulares en el sustrato de silicio incrustado en C84 para las mediciones. Para medir la energía de la banda prohibida, obtenga curvas IV como se describió anteriormente de las superficies indicadas en el protocolo de texto.

A continuación, coloque el sustrato de silicio incrustado en C84 en un portamuestras de emisión de campo, o FE. Inserte el soporte en la cámara de análisis FE. A continuación, evacúe la cámara a una presión de aproximadamente cinco veces 10 por menos 5 pascales para la medición de FE.

Aumente el voltaje aplicado manualmente sobre el sustrato de 100 a 1, 100 voltios. Mida la corriente de emisión de campo correspondiente en función del voltaje aplicado utilizando una unidad de medición de fuente de alto voltaje con un amplificador de corriente. Ahora, coloque el sustrato de prueba en el centro del compartimiento de muestra de un sistema de medición de emisiones ópticas.

A continuación, enfoque una fuente láser de helio y cadmio con emisiones de 325 nanómetros. Después de configurar el espectrómetro, adquiera el espectro de fotoluminiscencia recopilando y analizando los fotones emisores. Magnetice muestras del sustrato de silicio incrustado en C84 antes de la espectroscopia de fuerza magnética, o mediciones MFM, mediante la aplicación de un imán con una intensidad de campo de aproximadamente 2 kilo oersted.

Después de colocar la muestra magnetizada en la etapa de muestra MFM, observe la microestructura del fullereno en el dominio magnético incrustado dentro del sustrato de silicio utilizando MFM en modo de elevación con la aplicación de magnetización perpendicular a la superficie de la muestra. A continuación, magnetice las muestras del sustrato de silicio incrustado en C84 y los grupos de C84 en el sustrato de silicio incrustado en C84 antes de los experimentos SQUID mediante la aplicación de un imán con una intensidad de campo de aproximadamente 2 kilo oersted. Coloque la muestra magnetizada en el calamar.

A continuación, aplique un campo magnético de barrido en un rango de aproximadamente 2 kilos. Obtenga los bucles de magnetización trazados frente al campo magnético externo en las mediciones de SQUID a temperatura ambiente. Para medir la rigidez del sustrato de silicio incrustado en C84, primero coloque uno de los sustratos en una platina de muestra de AFM o microscopio atómico.

A continuación, obtenga mediciones de fuerza en condiciones atmosféricas a partir de los sustratos de silicio adecuados. Obtenga mediciones de fuerza como se describió anteriormente utilizando el AFM y un sistema UHV de los sustratos de silicio apropiados. Para preparar el sustrato de silicona, encienda el software OSSD.

Haga clic en el botón de búsqueda para mostrar el panel de criterios de búsqueda. Elija sustrato de silicio, tipo elemental, estructura reconstruida, semiconductor eléctrico, celosía de diamante, cara 111 y patrón de siete por siete. A continuación, haga clic en los botones de búsqueda y aceptación para mostrar el panel de lista de estructuras.

Haga clic en la estructura deseada silicio 111 de siete por siete superficie. Ahora, haga clic en el botón de archivo y guarde el archivo de coordinación como un archivo xyz. A continuación, encienda el software Ovito, cargue el archivo xyz en el software y use el comando slice para capturar una súper celda de la estructura de superficie de silicio 111 de siete por siete con el tamaño adecuado, 26.878 por 46.554 angstrom al cuadrado en las direcciones X e Y.

Utilice el comando de celda de simulación para ajustar el tamaño de celda en las direcciones X e Y y desplazar la celda al punto de origen de cero. Utilice la transformación afín y haga clic en la matriz de transformación para desplazar el modelo 5,714 angstroms en la dirección normal. Utilice el comando de corte para cortar la capa de átomos más inferior en la dirección normal.

Exporte el archivo de datos con el formato de LAMMPS. Con el formato de archivo de datos LAMMPS, se definirá el límite de la celda. Vuelva a cargar los datos con el formato LAMMPS en el Ovito.

Utilice el comando ajustar en límites periódicos para reorganizar la estructura dentro de la celda. Utilice la transformación afín y haga clic en la matriz de transformación para desplazar el modelo 84,6 angstroms en la dirección normal. Utilice el comando de celda de simulación para ajustar el tamaño de la celda a 150 angstroms en la dirección Z.

Exporte el archivo de datos con el formato de LAMMPS. Vuelva a cargar los datos en el Ovito. Utilice mostrar imágenes periódicas para duplicar una supercelda de cinco por tres en las direcciones X e Y para ampliar el tamaño del sustrato.

Exporte el archivo de datos con el formato de LAMMPS. Después de preparar un archivo de coordinación de la supercélula de silicio 111 con el tamaño adecuado, cargue los datos en Ovito. Utilice mostrar imágenes periódicas para duplicar una supercelda de cinco por tres por ocho en las direcciones X, Y y Z para aumentar el tamaño del sustrato.

Utilice la transformación afín y seleccione la matriz de transformación para desplazar el modelo al punto de origen en la dirección Z 37,6184 angstroms. Exporte el archivo de datos con el formato de LAMMPS. Combine los archivos de datos de los modelos de superficie de silicio 111 siete por siete y de sustrato de silicio 111 mediante un editor de texto.

El modelo de sustrato de silicio 111 siete por siete está listo. Para preparar el fullereno C84 monocapa, descargue el archivo de coordinación del fullereno C84 de la web. Use un programa casero para duplicar fullerenos C84 de siete por siete dispuestos en una estructura de panal.

A continuación, utilice un programa casero para colocar la monocapa C84 sobre la superficie de silicio 111 de siete por siete con una distancia de tres angstroms. Utilice el comando load data para cargar el modelo de simulación en el script LAMMPS. A continuación, configure la región y cree comandos de átomo para crear una sonda esférica de cinco nanómetros.

Finalmente, prepare un script de entrada de LAMMPS para la simulación de indentación y calcule las propiedades mecánicas detalladas. Se fabricó una monocapa de moléculas de C84 sobre una superficie de silicio 111 desordenada utilizando un proceso de autoensamblaje controlado y aquí se muestran una serie de imágenes topográficas medidas por UHV-STM con varios grados de cobertura. Las propiedades electrónicas y ópticas del sustrato de silicio incrustado en C84 se investigaron utilizando técnicas de análisis STM y fotoluminiscencia.

Las excelentes propiedades materiales de las muestras demuestran cómo se puede utilizar la nanotecnología para el control de la materia a escala atómica y nanométrica. Los resultados de MFM y SQUID muestran el magnetismo superficial del sustrato incrustado en C84. Los resultados de UHV-AFM demuestran el potencial del sustrato de silicio incrustado en C84 como alternativa al carburo semiconductor en dispositivos nanoelectrónicos para aplicaciones de alta temperatura, alta potencia y alta frecuencia.

Así como en sistemas magnéticos y microelectromecánicos. Aquí se muestra el proceso de simulación dinámica molecular en la nanoindentación del sustrato incrustado en C84. Aquí se muestran las propiedades mecánicas del sustrato embebido de fullereno.

Las instantáneas correspondientes en función de la profundidad de sangría se pueden ver aquí. Los resultados de la fuerza de indentación en función de la profundidad de indentación se utilizan para calcular la dureza, el módulo reducido y la rigidez por hinchazón de la monocapa C84. Ahora es una percepción popular que un nanomaterial traerá un desarrollo aplicable en la ciencia y las tecnologías debido a la unidad de capa de propiedades químicas, físicas y mecánicas.

Con una sola monocapa de fullereno, las propiedades del sustrato de silicio pueden cambiar drásticamente. En nuestro estudio, el sustrato de silicio incrustado en fullereno tiene un borde ondulante, buenas propiedades de emisión de combustible y una alta resistencia, y también es el fullereno magnético. Creo que nuestros sustratos propuestos tendrán un mejor rendimiento en una aplicación más amplia en nanotecnología.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo realizar experimentos y simulaciones para el magnetismo de superficie. La demostración de estas técnicas integrales allanará el camino para que los investigadores exploren las propiedades fundamentales de los materiales.