Method Article

גשוש C 84 -embedded Si המצע באמצעות סריקת בדיקה מיקרוסקופית דינאמיקה מולקולארית

DOI:

10.3791/54235

⸱

September 28th, 2016

 ,  ,  ,  , 
1Department of Physics and Institute of Nanoscience, National Chung Hsing University, 2Metallurgy Section, Materials & Electro-Optics Research Division, National Chung-Shan Institute of Science and Technology, 3National Center for High-Performance Computing

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מדווח על ייצור ננו-חומרים של מצע Si פולרן שנבדק ואומת על ידי ננו-מדידות וסימולציה דינמית מולקולרית.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מדווח מערך מעוצב C 84 -embedded מצע Si מפוברק באמצעות שיטה להרכבה עצמית מבוקרת בתא ואקום אולטרה-גבוה. המאפיינים של C 84 -embedded משטח Si, כגון טופוגרפיה ברזולוציה אטומית, צפיפות אלקטרונית מקומית של מדינות, פער אנרגית להקה, תכונות פליטת שדה, נוקשות nanomechanical, ומגנטיויות שטח, נבחנו באמצעות מגוון של טכניקות ניתוח שטח תחת אולטרה, ואקום גבוה (UHV) תנאים וכן מערכת אטמוספרי. תוצאות ניסויים להדגים את האחידות הגבוהה של C 84 -embedded Si משטח מפוברק באמצעות מנגנון ננוטכנולוגיה הרכבה עצמית מבוקר, מייצג התפתחות חשובה ביישום של תצוגת פליטת שדה (FED), ייצור מכשיר אופטו, MEMS כלי חיתוך, ובמאמצים כדי למצוא תחליף מתאים מוליכים למחצה קרביד. דינאמיקה מולקולארית (MD) שיטה עם פוטנציאל למחצה אמפירי יכול בדואר לשמש כדי לחקור את nanoindentation של 84 C -embedded מצע Si. תיאור מפורט לביצוע סימולציה MD מוצג כאן. פרטים על מחקר מקיף על ניתוח מכאני של סימולצית MD כגון כוח זח, מודולוס של יאנג, קשיחות משטח, לחץ אטומי, ומתח אטום כלולים. הלחץ האטומי ומתח פון-מיזס הפצות של מודל הכניסה ניתן לחשב לפקח מנגנון דפורמציה עם הערכת זמן ברמת האטומיסטית.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מולקולות פולרן ואת החומרים מרוכבים הם מהווים הם ייחודיים בין ננו בשל המאפיינים המבניים שלהם מעולים, מוליכות אלקטרוניות, חוזק מכאני, ועל תכונות כימיות 1-4. חומרים אלה הוכיחו תועלת רבה במגוון תחומים, כגון אלקטרוניקה, מחשבים, טכנולוגיית תא דלק, תאים סולריים, וטכנולוגית פליטת שדה 5,6.

בין החומרים הללו, סיליקון קרביד (SiC) מרוכבים ננו-חלקיקים קבלו בזכות תשומת לב מיוחדת הפער בפס הרחב שלהם, מוליכות תרמית גבוהות ויציבות, יכולת פריצה החשמלית גבוהה, אדישות כימית. יתרונות אלה הם ברורים במיוחד התקנים אופטו, טרנזיסטורים אפקט שדה metal-oxide-מוליכים למ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערה: העיתון מתאר את השיטות ששימשו ביצירת מערך פולרן עצמית התאספו על פני השטח של המצע מוליכים למחצה. באופן ספציפי, אנו מציגים שיטה חדשה להכנת מצע סיליקון מוטבע פולרן לשימוש כמו פולט שדה או המצע מערכות מיקרו (MEMS), התקנים אופטו ב-טמפרטורה גבוהה, הספק גבוה, יישומים, כמו גם בהיי התקני -frequency 9-13.

ייצור 1. של משושה-סגור ארוזים (HCP) Overlayer של 84 C על Si מצעים

  1. כן הנקי Si (111) מצע

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Results

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    בשכבה של C 84 מולקולות על משטח Si סדר (111) היה מפוברק באמצעות תהליך ההרכבה העצמית מבוקר בתא UHV איור 1 מציג סדרה של תמונות טופוגרפיות נמדדת UHV-STM עם דרגות שונות של כיסוי:. (א) 0.01 ML, (ב) 0.2 מ"ל, (ג) 0.7 ML, ו- (ד) 0.9 ML. המאפיינים אלקטרוניים ואופטיים של המצע Si מוטבע 84 C נחקרו גם תוך שימוש במגוון של טכניקות ניתוח השטח, כגון STM ו PL (איור 2). מאפייני החומר המעולים של דגימות וכתוצאה להדגים כיצד ננוטכנולוגיה יכול לשמש ע.......

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Discussion

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    במחקר זה, אנו מדגימים את הייצור של monolayer עצמית התאסף של 84 C על מצע Si באמצעות תהליך חישול רומן (איור 1). תהליך זה יכול לשמש גם כדי להכין סוגים אחרים של מצעים מוליכים למחצה מוטבע ננו-חלקיקים. ה- C 84 -embedded המצע Si התאפיין ברמה האטומית באמצעות UHV-STM (איור 2), ספקטרומטר פליטה שדה, ספקטרוסקופיה צילום הארה, MFM ודיונונים (איור 3).

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Disclosures

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    החוקרים אין לי מה לחשוף.

    Acknowledgements

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    המחברים מבקשים להודות למשרד המדע והטכנולוגיה של טייוואן, על תמיכתם הכספית במחקר זה תחת חוזים מס' MOST-102-2923-E-492-001-MY3 (W. J. Lee) ו-NSC-102-2112-M-005-003-MY3 (M. S. Ho). התמיכה של המחשוב בעל הביצועים הגבוהים של טייוואן במתן משאבי מחשוב עצומים כדי להקל על מחקר זה זוכה גם היא להכרת תודה.

    ....

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Materials

    List of materials used in this article
    NameCompanyCatalog NumberComments
    סיליקוןSi(111). סוג/דופנט: P/בורון; התנגדות: 0.05-0.1 אוהם· ס"מ
    פחמן, C84Legend StarC84 אבקה, 98%
    חומצה הידרוכלוריתסיגמא-אולדריץ'84422RCA, 37%
    אמוניוםצ'וני כימיקלטהור RCA, 25%
    מי חמצןChoneye Pure ChemicalRCA, 35%
    חנקןNi Ni Airבקבוק בלחץ גבוה, 95%
    חוט 461327 טונגסטןנילאקו, קוטר 0.3 מ"מ, קצה
    נתרן הידרוקסידUCW85765תחריט חוט טונגסטן לקצה
    אצטוןמרקון פיין כימיקלים99920מתאים לכרומטוגרפיה נוזלית וספקטרופוטומטריית UV
    מתנולמרקון פיין כימיקלים64837מתאים לכרומטוגרפיה נוזלית ו ספקטרופוטומטריית
    UV UHV-SPMJEOL בע"מJSPM-4500Aמיקרוסקופ מנהור סריקת ואקום גבוה במיוחד ומיקרוסקופ כוח אטומי ואקום גבוה במיוחד
    ספק כוחKeithley237יחידת מדידת מקור במתח גבוה
    SQUIDQuantum desighMPMS-7חוזק שדה מגנטי: ± 7.0 טסלה, טווח טמפרטורות: 2– 400 K, תחום דיפול מגנטי: 5  וזמנים;   10-7 – 300 emu
    ALPSNational Center for High-Performance Computing,Taiwan Advanced Large-scale Parallel Supercluster, 177Tflops; 25,600 ליבות CPU; 73,728 GB RAM; 1,074 TB אחסון
    פרוסת

    References

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
    1. Kroto, H. W., Heath, J. R., O'Brien, S. C., Curl, R. F., Smalley, R. E. C60: Buckminsterfullerene. Nature. 318, 162-163 (1985).
    2. Zhu, Z. P., Gu, Y. D. Structure of carbon caps and formation of fullerenes. Carbon. 34, 173-178 (1996).
    3. Margadonna, S., et al.

    Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

    Reprints and Permissions

    Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

    Request Permission

    Tags

    C84 embedded Si substrateScanning Probe MicroscopyMolecular Dynamics simulationUltrahigh vacuum conditionsField emission propertiesNanomechanical stiffnessSurface magnetism analysisAtomic resolution topographyBand gap energy measurementPhotoluminescence spectrum analysis

    Related Articles