Probing C

L'objectif de cette étude est la fabrication d'une hétérojonction à base de silicium intégrant du C84, suivie d'une analyse afin d'obtenir une compréhension approfondie des propriétés électroniques, optoélectroniques, mécaniques, magnétiques et d'émission de champ des matériaux obtenus. Les nanomatériaux que j'ai dans le dispositif de fabrication représentent une tendance croissante dans la révolution des matériaux. À l'aide d'un microscope à sonde fine, nous serons en mesure d'identifier les caractéristiques des nanostructures présentes à la surface avec une résolution suffisante.

À l'aide de simulations de dynamique moléculaire, nous pouvons surveiller le type, la dépendance, le comportement atomique et mécanique du processus d'indentation. Toutes les simulations ont été effectuées en calcul parallèle sur le supercluster ALPS du NCHC, et tous les travaux expérimentaux ont été réalisés dans le laboratoire de nanoscience de l'NCHU. Les personnes qui ont démontré les procédures seront Che-Fu, Pei-Fang, Ya-Chi et Wei-Pin de mon équipe.

Tout d'abord, soumettez un substrat de silicium 111 à un nettoyage impliquant l'application d'un solvant suivie d'un chauffage dans un système sous ultravide pour éliminer la couche d'oxyde et les impuretés présentes à la surface du substrat. Pour le dépôt de C84 sur la surface de silicium, préchauffez un évaporateur Castle équipé d'une alimentation externe via des filaments chauffants à 500 degrés Celsius afin de favoriser la dégazéification des impuretés. Ensuite, chargez des nanoparticules de C84 dans un creuset Castle.

Ensuite, chauffer résistivement l'enceinte à 650 degrés Celsius pour vaporiser les nanoparticules de C84. Maintenant, évaporer les nanoparticules de C84 en lignes droites jusqu'à ce qu'elles atteignent le substrat de silicium à travers une vanne contrôlée, sous une pression inférieure à cinq fois 10 à la puissance moins huit pascal. Après cela, préchauffer le substrat de silicium ALBA 111 dans un système sous ultravide à 900 degrés Celsius afin d'obtenir des structures un par un.

Réduisez la température à 650 degrés Celsius pendant 30 minutes afin de déposer les nanoparticules de C84 à la surface du substrat. Utilisez un substrat en silicium ALBA à environ 750 degrés Celsius pendant 12 heures, durant lesquelles les nanoparticules pulvérisées de C84 s'auto-assemblent en un rayon de fullerène hautement uniforme à la surface du substrat de silicium 111. À ce stade, placez le substrat en silicium contenant les C84 dans un porte-échantillon de microscopie à sonde locale, ou SPM.

Transférez l'échantillon de la chambre d'échange vers une chambre de préparation d'échantillon. Introduisez le porte-échantillon dans un système de tête de balayage UHV-STM et transférez l'échantillon vers une chambre d'observation. Ensuite, balayez la tension appliquée de l'échantillon de moins cinq à cinq volts.

Ensuite, cliquez sur l'élément de mesure IV pour mesurer l'œil de courant tunnel à une résolution atomique. Choisissez au moins 20 emplacements spécifiques sur le substrat de silicium intégrant C84 pour effectuer les mesures. Pour mesurer l'énergie de la bande interdite, obtenez des courbes IV comme décrit précédemment à partir des surfaces indiquées dans le protocole textuel.

Ensuite, placez le substrat de silicium intégrant du C84 sur un porte-échantillon à émission de champ, ou EC. Insérez le porte-échantillon dans la chambre d'analyse à émission de champ. Puis faites le vide dans la chambre jusqu'à une pression d'environ cinq fois 10 à la puissance moins 5 pascal pour la mesure d'émission de champ.

Augmentez manuellement la tension appliquée sur le substrat de 100 à 1 100 volts. Mesurez le courant d'émission de champ correspondant en fonction de la tension appliquée à l'aide d'une unité de mesure de source haute tension équipée d'un amplificateur de courant. Placez ensuite le substrat d'essai au centre du compartiment d'échantillon d'un système de mesure d'émission optique.

Ensuite, focalisez une source laser à hélium-cadmium dont les émissions sont de 325 nanomètres. Après avoir configuré le spectromètre, acquérez le spectre de photoluminescence en collectant et en analysant les photons émis. Magnétisez les échantillons du substrat de silicium intégrant du C84 avant les mesures de spectroscopie de force magnétique, ou MFM, en appliquant un aimant dont la force du champ est d'environ 2 kilo-oersted.

Après avoir placé l'échantillon magnétisé sur le plateau d'échantillon de MFM, observer la microstructure du fullerène dans le domaine magnétique intégré dans le substrat de silicium à l'aide de la MFM en mode soulevé, avec une aimantation appliquée perpendiculairement à la surface de l'échantillon. Ensuite, magnétiser les échantillons de substrat de silicium intégrant du C84 et les agrégats de C84 sur le substrat de silicium intégrant du C84 avant les expériences de SQUID en appliquant un aimant dont la force du champ est d'environ 2 kilo oersted. Placer l'échantillon magnétisé dans le SQUID.

Ensuite, appliquer un champ magnétique balayé dans une plage d'environ 2 kilo oersted. Obtenir les boucles d'aimantation tracées en fonction du champ magnétique externe lors de mesures SQUID à température ambiante. Pour mesurer la rigidité du substrat de silicium intégrant du C84, placer d'abord l'un des substrats sur un porte-échantillon de microscope à force atomique (AFM).

Ensuite, effectuez des mesures de force dans des conditions atmosphériques à partir des substrats de silicium appropriés. Réalisez les mesures de force comme décrit précédemment à l’aide d’un microscope à force atomique (AFM) et d’un système UHV à partir des substrats de silicium appropriés. Pour préparer le substrat de silicium, allumez le logiciel OSSD.

Cliquez sur le bouton de recherche pour afficher le panneau des critères de recherche. Choisissez le substrat de silicium, le type élémentaire, la structure reconstruite, le semi-conducteur elec, le réseau diamant, la face 111 et le motif sept par sept. Ensuite, cliquez sur les boutons de recherche et d'acceptation pour afficher le panneau de la liste des structures.

Cliquez sur la structure souhaitée de la surface silicium 111 sept par sept. Ensuite, cliquez sur le bouton Fichier et enregistrez le fichier de coordonnées au format xyz. Puis, démarrez le logiciel Ovito, chargez le fichier xyz dans le logiciel, et utilisez la commande de coupe pour extraire une surcellule de la structure de surface silicium 111 sept par sept avec la taille appropriée, 26,878 par 46,554 angströms carrés selon les directions X et Y.

Utilisez la commande de cellule de simulation pour ajuster la taille de la cellule dans les directions X et Y et déplacez la cellule vers le point d'origine zéro. Utilisez la transformation affine et cliquez sur matrice de transformation pour déplacer le modèle de 5,714 angströms dans la direction normale. Utilisez la commande de découpe pour couper la couche d'atomes la plus basse dans la direction normale.

Exporter le fichier de données au format LAMMPS. Avec le format de fichier de données LAMMPS, la limite de la cellule sera définie. Recharger les données au format LAMMPS dans Ovito.

Utilisez la commande « wrap at periodic boundaries » pour réorganiser la structure à l'intérieur de la cellule. Utilisez la transformation affine et cliquez sur « transform matrix » pour déplacer le modèle de 84,6 angströms dans la direction normale. Utilisez la commande « simulation cell » pour ajuster la taille de la cellule à 150 angströms dans la direction Z.

Exporter le fichier de données au format LAMMPS. Recharger les données dans Ovito. Utiliser l'option afficher les images périodiques pour dupliquer une supercellule de cinq par trois dans les directions X et Y afin d'agrandir la taille du substrat.

Exporter le fichier de données au format LAMMPS. Après avoir préparé un fichier de coordonnées de la supercellule de silicium 111 avec la taille appropriée, charger les données dans Ovito. Utiliser l'option afficher les images périodiques pour dupliquer une supercellule de cinq par trois par huit dans les directions X, Y et Z afin d'agrandir la taille du substrat.

Utilisez une transformation affine et sélectionnez la matrice de transformation pour déplacer le modèle vers le point d'origine dans la direction Z de 37,6184 angströms. Exportez le fichier de données au format LAMMPS. Combinez les fichiers de données de la surface silicium 111 sept par sept et du modèle de substrat silicium 111 à l'aide d'un éditeur de texte.

Le modèle de substrat en silicium 111 de sept par sept est prêt. Pour préparer la monocouche de fullerène C84, téléchargez le fichier de coordonnées du fullerène C84 depuis le web. Utilisez un programme maison pour dupliquer sept par sept fullerènes C84 disposés selon une structure en nid d'abeille.

Ensuite, utilisez un programme maison pour déposer la monocouche de C84 sur la surface silicium 111 sept par sept avec une distance de trois angströms. Utilisez la commande load data pour charger le modèle de simulation dans le script LAMMPS. Puis, définissez la région et utilisez les commandes create atom pour créer une sonde sphérique de cinq nanomètres.

Enfin, préparez un script d'entrée pour LAMMPS afin de simuler l'indentation et calculez les propriétés mécaniques détaillées. Une monocouche de molécules C84 sur une surface désordonnée de silicium 111 a été fabriquée à l'aide d'un procédé d'auto-assemblage contrôlé, et une série d'images topographiques mesurées par STM sous ultra-haute vide (UHV-STM) à divers degrés de recouvrement est présentée ici. Les propriétés électroniques et optiques du substrat de silicium intégrant des C84 ont été étudiées à l'aide de techniques d'analyse par STM et de photoluminescence.

Les excellentes propriétés matérielles des échantillons illustrent comment la nanotechnologie peut être utilisée pour le contrôle de la matière aux échelles atomique et nanométrique. Les résultats de la MFM et du SQUID montrent le magnétisme de surface du substrat intégrant du C84. Les résultats de l'AFM en UHV démontrent le potentiel du substrat de silicium intégrant du C84 comme alternative au carbure de silicium dans les dispositifs nanélectroniques destinés aux applications à haute température, haute puissance et haute fréquence.

Ainsi que dans les systèmes magnétiques et microélectromécaniques. Le processus de simulation dynamique moléculaire sur la nanoindentation du substrat intégrant C84 est présenté ici. Les propriétés mécaniques du substrat intégrant le fullerène sont présentées ici.

Les instantanés correspondants en fonction de la profondeur d'indentation peuvent être consultés ici. Les résultats de la force d'indentation en fonction de la profondeur d'indentation sont utilisés pour calculer la dureté, le module réduit et la rigidité à l'enflure de la monocouche C84. Il est désormais couramment admis qu'un nanomatériau permettra un développement applicable dans les domaines scientifiques et technologiques en raison de l'unité en couches des propriétés chimiques, physiques et mécaniques.

Avec seulement une monocouche de fullerène, les propriétés du substrat de silicium peuvent être modifiées de manière spectaculaire. Dans notre étude, le substrat de silicium intégrant du fullerène présente un bord ondulé, de bonnes propriétés d'émission de carburant et une grande résistance, et le fullerène est également magnétique. Je pense que nos substrats proposés offriront de meilleures performances dans un éventail plus large d'applications en nanotechnologie.

Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière d'effectuer des expériences et des simulations concernant le magnétisme de surface. La démonstration de ces techniques complètes ouvrira la voie aux chercheurs pour explorer les propriétés fondamentales des matériaux.