probing C

Lo scopo di questo studio è la fabbricazione di un'eterogiunzione a base di silicio con C84 incorporato e l'analisi successiva per ottenere una comprensione completa delle proprietà elettroniche, optoelettroniche, meccaniche, magnetiche ed emissive di campo dei materiali risultanti. I nanomateriali che ho nel forcatore rappresentano una tendenza in continua evoluzione della rivoluzione dei materiali. Con l'aiuto di un microscopio a sonda fine saremo in grado di identificare le caratteristiche delle nanostrutture sulle superfici con risoluzione sufficiente e adeguata.

Mediante simulazioni di dinamica molecolare, possiamo monitorare il tipo, la dipendenza, il comportamento atomico e meccanico del processo di indentazione. Tutte le simulazioni sono state eseguite mediante calcolo parallelo su un supercluster ALPS del NCHC e tutti i lavori sperimentali sono stati svolti nel laboratorio di nanoscienze della NCHU. Le persone che hanno dimostrato le procedure saranno Che-Fu, Pei-Fang, Ya-Chi e Wei-Pin del mio gruppo.

Per prima cosa, sottoporre un substrato di silicio 111 a un processo di pulizia che prevede l'applicazione di un solvente seguita dal riscaldamento in un sistema a vuoto ultraspinto per rimuovere lo strato di ossido e le impurità dalla superficie del substrato. Per la deposizione di C84 sulla superficie di silicio, preriscaldare un evaporatore Castle dotato di alimentazione esterna mediante filamenti riscaldanti a 500 gradi celsius per favorire l'eliminazione delle impurità attraverso degassamento. Successivamente, caricare le nanoparticelle di C84 in un contenitore Castle.

Quindi, riscaldare resistivamente il Castle a 650 gradi Celsius per vaporizzare le nanoparticelle di C84. A questo punto, evaporare le nanoparticelle di C84 in linee rette finché non colpiscono il substrato di silicio attraverso una valvola controllata a una pressione inferiore a cinque volte 10 alla meno otto pascal. Successivamente, preriscaldare il substrato di silicio ALBA 111 in un sistema a vuoto ultraspinto a 900 gradi Celsius per ottenere le strutture uno per uno.

Abbassare la temperatura a 650 gradi Celsius per 30 minuti al fine di depositare le nanoparticelle di C84 sulla superficie del substrato. Nel substrato di silicio ALBA, a circa 750 gradi Celsius per 12 ore, durante le quali le nanoparticelle in polvere di C84 si autoassemblano in un raggio di fullerene altamente uniforme sulla superficie del substrato di silicio 111. A questo punto, posizionare il substrato di silicio contenente le nanoparticelle di C84 su un portacampioni per microscopia a sonda scansione, o SPM.

Trasferire il campione dalla camera di scambio a una camera di preparazione del campione. Introdurre il portacampione in un sistema a testa di scansione UHV-STM e trasferire il campione in una camera di osservazione. Successivamente, spazzolare la tensione applicata al campione da meno cinque a cinque volt.

Successivamente, fare clic sull'elemento di misurazione IV per misurare l'andamento della corrente di tunneling con risoluzione atomica. Scegliere almeno 20 posizioni specifiche sul substrato di silicio contenente C84 per effettuare le misurazioni. Per misurare l'energia del gap di banda, ottenere curve IV come precedentemente descritto dalle superfici indicate nel protocollo testuale.

In seguito, posizionare il substrato di silicio con C84 su un portacampioni per emissione di campo, o FE. Inserire il portacampioni nella camera di analisi per l'emissione di campo. Successivamente, evacuare la camera fino a una pressione di circa cinque volte 10 alla meno 5 pascal per la misurazione di FE.

Aumentare manualmente la tensione applicata sul substrato da 100 a 1.100 volt. Misurare la corrispondente corrente di emissione di campo in funzione della tensione applicata utilizzando un'unità di misura della sorgente ad alta tensione dotata di amplificatore di corrente. Posizionare ora il substrato di prova al centro del compartimento del campione di un sistema di misurazione dell'emissione ottica.

Quindi, focalizzare una sorgente laser all'elio-cadmio con emissioni a 325 nanometri. Dopo aver configurato lo spettrometro, acquisire lo spettro di fotoluminescenza raccogliendo e analizzando i fotoni emessi. Magnetizzare i campioni del substrato di silicio con C84 incorporato prima delle misurazioni di spettroscopia a forza magnetica, o MFM, applicando un magnete con un'intensità di campo di circa 2 chiloersted.

Dopo aver posizionato il campione magnetizzato sul portacampione MFM, osservare la microstruttura del fullerene nel dominio magnetico incorporato nel substrato di silicio utilizzando la MFM in modalità lift, applicando una magnetizzazione perpendicolare alla superficie del campione. Successivamente, magnetizzare i campioni di substrato di silicio con C84 incorporato e i cluster di C84 sul substrato di silicio con C84 incorporato prima degli esperimenti con SQUID, applicando un magnete con un'intensità di campo di circa 2 chilo oersted. Posizionare il campione magnetizzato nel SQUID.

Quindi, applicare un campo magnetico variabile nell'intervallo di circa 2 kilo oersted. Ottenere i cicli di magnetizzazione riportati in funzione del campo magnetico esterno mediante misure SQUID a temperatura ambiente. Per misurare la rigidità del substrato di silicio con incorporato C84, posizionare innanzitutto uno dei substrati su un supporto campione per microscopio a forza atomica (AFM).

Successivamente, effettuare misurazioni della forza in condizioni atmosferiche partendo dai substrati di silicio appropriati. Ottenere le misurazioni della forza come descritto in precedenza utilizzando un AFM e un sistema UHV partendo dai substrati di silicio appropriati. Per preparare il substrato di silicio, accendere il software OSSD.

Fare clic sul pulsante di ricerca per visualizzare il pannello dei criteri di ricerca. Selezionare substrato di silicio, tipo elementare, struttura ricostruita, semiconduttore elec, reticolo diamante, faccia 111 e schema sette per sette. Quindi fare clic sui pulsanti di ricerca e accettazione per visualizzare il pannello dell'elenco delle strutture.

Fare clic sulla superficie desiderata del silicio 111 sette per sette. Ora, fare clic sul pulsante file e salvare il file di coordinamento come file xyz. Successivamente, avviare il software Ovito, caricare il file xyz nel software e utilizzare il comando slice per acquisire una supercella della struttura della superficie del silicio 111 sette per sette con le dimensioni appropriate, 26,878 per 46,554 angstrom quadrati nelle direzioni X e Y.

Utilizzare il comando cella di simulazione per regolare le dimensioni della cella nelle direzioni X e Y e spostare la cella nel punto di origine zero. Utilizzare la trasformazione affine e fare clic sulla matrice di trasformazione per spostare il modello di 5,714 angstrom nella direzione normale. Utilizzare il comando taglio per rimuovere il livello di atomi più basso nella direzione normale.

Esportare il file di dati nel formato LAMMPS. Con il formato del file di dati LAMMPS, verrà definito il limite della cella. Ricaricare i dati con il formato LAMMPS in Ovito.

Utilizzare il comando "riavvolgi ai confini periodici" per riordinare la struttura all'interno della cella. Utilizzare la trasformazione affine e fare clic su "matrice di trasformazione" per spostare il modello di 84,6 angstrom nella direzione normale. Utilizzare il comando "cella di simulazione" per regolare la dimensione della cella di 150 angstrom nella direzione Z.

Esportare il file di dati nel formato LAMMPS. Ricaricare i dati in Ovito. Utilizzare "show periodic images" per duplicare una supercella 5×3 nelle direzioni X e Y, ampliando così le dimensioni del substrato.

Esportare il file di dati nel formato LAMMPS. Dopo aver preparato un file di coordinazione della supercella di silicio 111 con le dimensioni appropriate, caricare i dati in Ovito. Utilizzare "show periodic images" per duplicare una supercella 5×3×8 nelle direzioni X, Y e Z, aumentando così le dimensioni del substrato.

Utilizzare una trasformazione affine e selezionare la matrice di trasformazione per spostare il modello all'origine lungo la direzione Z di 37,6184 angstrom. Esportare il file di dati nel formato LAMMPS. Combinare i file di dati della superficie 7×7 di silicio 111 e del modello del substrato di silicio 111 utilizzando un editor di testo.

Il modello del substrato di silicio 111 sette per sette è pronto. Per preparare il monostrato di fullerene C84, scaricare il file di coordinamento del fullerene C84 dal web. Utilizzare un programma casalingo per duplicare quarantanove fullerene C84 disposti in una struttura esagonale.

Successivamente, utilizzare un programma autoprodotto per depositare il monostrato di C84 sulla superficie di silicio 111 sette per sette con una distanza di tre angstrom. Utilizzare il comando load data per caricare il modello di simulazione nello script LAMMPS. Dopodiché, impostare la regione e utilizzare i comandi create atom per generare una sonda sferica di cinque nanometri.

Infine, preparare uno script di input per LAMMPS per la simulazione di indentazione e calcolare le proprietà meccaniche dettagliate. Un monostrato di molecole di C84 su una superficie disordinata di silicio 111 è stato realizzato mediante un processo controllato di autoassemblaggio e in questa sede vengono mostrate una serie di immagini topografiche misurate mediante STM in vuoto ultraspinto (UHV-STM) con diversi gradi di copertura. Le proprietà elettroniche e ottiche del substrato di silicio contenente C84 sono state studiate mediante tecniche di analisi STM e di fotoluminescenza.

Le eccellenti proprietà dei materiali dei campioni dimostrano come la nanotecnologia possa essere utilizzata per il controllo della materia a livello atomico e nanometrico. I risultati ottenuti con MFM e SQUID mostrano il magnetismo superficiale del substrato con C84 incorporato. I risultati ottenuti con UHV-AFM dimostrano il potenziale del substrato di silicio con C84 incorporato come alternativa al carburo semiconduttore in dispositivi nanoelettronici per applicazioni ad alta temperatura, alta potenza e alta frequenza.

Come anche nei sistemi magnetici e microelettromeccanici. Qui è mostrato il processo di simulazione dinamica molecolare sulla nanoindentazione del substrato con C84 incorporato. Qui sono mostrate le proprietà meccaniche del substrato con fullerene incorporato.

Gli istantanei corrispondenti in funzione della profondità di indentazione possono essere visualizzati qui. I risultati della forza di indentazione in funzione della profondità di indentazione vengono utilizzati per calcolare la durezza, il modulo ridotto e la rigidità alla dilatazione del monostrato C84. Attualmente è una concezione diffusa che un nanomateriale possa portare a uno sviluppo applicabile nella scienza e nelle tecnologie grazie all'unità stratificata delle proprietà chimiche, fisiche e meccaniche.

Con un solo strato mono-molecolare di fullerene, le proprietà del substrato di silicio possono cambiare in modo significativo. Nel nostro studio, il substrato di silicio con fullerene incorporato presenta un bordo ondulato, buone proprietà di emissione per i carburanti e un'elevata resistenza, ed è inoltre magnetico grazie al fullerene. Ritengo che i nostri substrati proposti offriranno prestazioni migliori e un'ampia applicabilità nella nanotecnologia.

Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione su come eseguire esperimenti e simulazioni per lo studio della magnetizzazione superficiale. La dimostrazione di queste tecniche complete indicherà la strada ai ricercatori per esplorare le proprietà fondamentali dei materiali.