C 프로빙 ₍₈₄₎은 스캐닝 프로브 현미경 및 분자 역학을 사용하여 실리콘 기판을 - 임베디드

이 연구의 목적은 C84 내장 실리콘 기판 이종 접합의 제조 및 후속 분석을 통해 결과 재료의 전자, 광전자, 기계, 자기 및 전계 방출 특성에 대한 포괄적인 이해를 얻는 것입니다. 내가 forcator에 가지고 있는 나노 물질은 재료 혁명의 다양한 추세입니다. 얇은 프로브 현미경의 도움으로 우리는 충분한 해상도로 표면의 나노 구조의 특성을 식별할 수 있습니다.

분자 역학 시뮬레이션을 사용하여 압입 프로세스의 유형, 종속, 원자 및 기계적 거동을 모니터링할 수 있습니다. 모든 시뮬레이션은 NCHC의 초은하단 ALPS에서 병렬 컴퓨팅으로 사전 수행되었으며 모든 실험 작업은 NCHU의 나노 과학 실험실에서 수행되었습니다. 절차를 시연한 사람은 우리 그룹의 Che-Fu, Pei-Fang, Ya-Chi 및 Wei-Pin입니다.

먼저, 실리콘 111 기판을 용매 도포와 관련된 세척 후 초고 진공 시스템에서 가열하여 기판 표면에서 산화물 층과 불순물을 제거합니다. 실리콘 표면에 C84 증착을 위해 필라멘트를 섭씨 500도까지 가열하여 외부 전원 공급 장치가 있는 Castle 증발기를 예열하여 불순물의 가스 방출을 촉진합니다. 다음으로, C84 나노 입자를 Castle 용기에 로드합니다.

그런 다음 성을 섭씨 650도까지 저항 가열하여 C84 나노 입자를 기화시킵니다. 이제 C84 나노 입자가 10의 5배에서 8파스칼의 5배 미만의 압력으로 제어된 밸브를 통해 실리콘 기판에 부딪힐 때까지 일직선으로 증발합니다. 이어서, ALBA 실리콘 111을 섭씨 900도의 초고진공 시스템에서 사전 승격하여 하나씩 구조를 얻는다.

기판 표면에 C84 나노 입자를 증착하기 위해 30 분 동안 온도를 섭씨 650도로 낮추십시오. ALBA 실리콘 기판에서 약 섭씨 750도에서 12 시간 동안 분말 C84 나노 입자가 실리콘 111 기판 표면에서 매우 균일 한 풀러렌 광선으로 자체 조립됩니다. 이 시점에서 C84 내장 실리콘 기판을 스캐닝 프로브 현미경 또는 SPM 샘플 홀더에 놓습니다.

교환 챔버에서 샘플 준비 챔버로 샘플을 옮깁니다. 홀더를 UHV-STM 스캐닝 헤드 시스템에 도입하고 샘플을 관찰 챔버로 옮깁니다. 그런 다음 적용된 샘플 바이어스를 마이너스 5볼트에서 5볼트로 스윕합니다.

다음으로, IV 측정 항목을 클릭하여 원자 분해능에서 터널링 전류 눈을 측정합니다. 측정을 위해 C84 내장 실리콘 기판에서 최소 20개의 특정 위치를 선택합니다. 밴드 갭 에너지를 측정하려면 텍스트 프로토콜에 표시된 표면에서 이전에 설명한 대로 IV 곡선을 얻습니다.

그런 다음 C84 내장 실리콘 기판을 전계 방출 또는 FE 샘플 홀더에 놓습니다. 홀더를 FE 분석 챔버에 삽입합니다. 그런 다음 FE 측정을 위해 챔버를 약 5 곱하기 10에서 마이너스 5 파스칼의 압력으로 배출합니다.

기판에 적용된 전압을 100에서 1, 100 볼트로 수동으로 증가시킵니다. 전류 증폭기가 있는 고전압 소스 측정 장치를 사용하여 적용된 전압의 함수로 해당 전계 방출 전류를 측정합니다. 이제 테스트 기판을 발광 측정 시스템의 샘플 격실 중앙에 놓습니다.

그런 다음 325나노미터 방출의 헬륨 카드뮴 레이저 소스에 초점을 맞춥니다. 분광계를 설정한 후 방출 광자를 수집하고 분석하여 광발광 스펙트럼을 획득합니다. 약 2 킬로 에르스텟의 전계 강도를 가진 자석을 적용하여 자기력 분광법 또는 MFM 측정 전에 C84 내장 실리콘 기판의 샘플을 자화합니다.

자화된 샘플을 MFM 샘플 스테이지에 놓은 후, 샘플 표면에 수직으로 자화를 가하여 리프트 모드에서 MFM을 사용하여 실리콘 기판 내에 내장된 자기 영역에서 풀러렌의 미세 구조를 관찰합니다. 그런 다음 약 2kg 에르스텟의 전계 강도를 가진 자석을 적용하여 SQUID 실험 전에 C84 내장 실리콘 기판 및 C84 클러스터의 샘플을 자화합니다. 자화된 s를 놓습니다.ampSQUID에 넣습니다.

그런 다음 약 2kg 에르스텟 범위에서 스위핑 자기장을 적용합니다. 실온에서 SQUID 측정에서 외부 자기장에 대해 플롯된 자화 루프를 얻습니다. C84가 내장된 실리콘 기판의 강성을 측정하려면 먼저 기판 중 하나를 AFM(원자 현미경) 샘플 스테이지에 배치합니다.

다음으로, 적절한 실리콘 기판에서 대기 조건하에서 힘을 측정합니다. 적절한 실리콘 기판에서 AFM 및 UHV 시스템을 사용하여 앞서 설명한 대로 힘 측정을 얻습니다. 실리콘 기판을 준비하려면 OSSD 소프트웨어를 켜십시오.

검색 버튼을 클릭하면 검색 조건 패널이 표시됩니다. 실리콘 기판, 원소 유형, 재구성 구조, 반도체 전기, 다이아몬드 격자, 111면 및 7 x 7 패턴을 선택하십시오. 그런 다음 검색 및 수락 버튼을 클릭하여 구조 목록 패널을 표시합니다.

원하는 구조의 실리콘 111 7 x 7 표면을 클릭합니다. 이제 파일 버튼을 클릭하고 조정 파일을 xyz 파일로 저장합니다. 다음으로, Ovito 소프트웨어를 켜고, xyz 파일을 소프트웨어에 로드하고, slice 명령을 사용하여 X 및 Y 방향으로 26.878 x 46.554 옹스트롬 제곱의 적절한 크기를 갖는 실리콘(111 7 x 7 표면 구조)의 슈퍼 셀을 캡처한다.

시뮬레이션 셀 명령을 사용하여 X 및 Y 방향의 셀 크기를 조정하고 셀을 원점 0으로 이동합니다. 아핀 변환과 클릭 변환 매트릭스를 사용하여 모델을 법선 방향으로 5.714옹스트롬 이동합니다. slice 명령을 사용하여 맨 아래에 있는 원자 레이어를 법선 방향으로 자릅니다.

LAMMPS 형식으로 데이터 파일을 내보냅니다. LAMMPS 데이터 파일 형식을 사용하면 셀 경계가 정의됩니다. LAMMPS 형식의 데이터를 Ovito에 다시 로드합니다.

주기적 경계에서 줄 바꿈 명령을 사용하여 셀 내부의 구조를 재정렬합니다. 아핀 변환을 사용하고 변환 매트릭스를 클릭하여 모델을 법선 방향으로 84.6옹스트롬 이동합니다. 시뮬레이션 셀 명령을 사용하여 Z 방향으로 셀 크기를 150옹스트롬 조정합니다.

LAMMPS 형식으로 데이터 파일을 내보냅니다. Ovito에 데이터를 다시 로드합니다. 기질의 크기를 확대하기 위해 X 및 Y 방향으로 5x3 슈퍼 셀을 복제하기 위해 주기적 이미지들을 사용한다.

LAMMPS 형식으로 데이터 파일을 내보냅니다. 적절한 크기의 실리콘(111) 슈퍼 셀의 배위 파일을 준비한 후, 데이터를 Ovito에 적재한다. 주기적 이미지들을 사용하여 5x3x8 슈퍼 셀을 X, Y, Z 방향으로 복제하여 기판의 크기를 확대한다.

아핀 변환을 사용하고 변환 매트릭스를 선택하여 모델을 Z 방향 37.6184 옹스트롬의 원점으로 이동합니다. LAMMPS 형식으로 데이터 파일을 내보냅니다. 텍스트 편집기를 사용하여 실리콘 111 7 x 7 표면과 실리콘 111 기판 모델의 데이터 파일을 결합합니다.

실리콘 111 7 x 7 기판 모델이 준비되었습니다. C84 풀러렌 단층을 준비하려면 웹에서 C84 풀러렌의 조정 파일을 다운로드하십시오. 집에서 만든 프로그램을 사용하여 벌집 모양으로 배열된 7 x 7개의 C84 풀러렌을 복제합니다.

다음으로, 수제 프로그램을 사용하여 3 옹스트롬의 거리로 실리콘 111 7 x 7 표면에 C84 모노 층을 놓습니다. 데이터 로드 명령을 사용하여 LAMMPS 스크립트에서 시뮬레이션 모델을 로드합니다. 그런 다음 영역을 설정하고 원자 명령을 생성하여 5나노미터 구형 프로브를 생성합니다.

마지막으로 압입 시뮬레이션을 위해 LAMMPS의 입력 스크립트를 준비하고 세부 기계적 특성을 계산합니다. 무질서한 실리콘 111 표면의 C84 분자 단층은 제어 된 자체 조립 공정을 사용하여 제작되었으며 다양한 적용 범위로 UHV-STM으로 측정 된 일련의 지형 이미지가 여기에 표시됩니다. C84 내장 실리콘 기판의 전자 및 광학 특성은 STM 및 광발광 분석 기술을 사용하여 조사되었습니다.

샘플의 우수한 재료 특성은 나노 기술이 원자 및 나노 규모에서 물질을 제어하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 보여줍니다. MFM 및 SQUID 결과는 C84 내장 기판의 표면 자기를 보여줍니다. UHV-AFM 결과는 고온, 고전력, 고주파 응용 분야를 위한 나노 전자 장치에서 반도체 카바이드의 대안으로 C84 내장 실리콘 기판의 잠재력을 보여줍니다.

자기 및 미세 전자 기계 시스템뿐만 아니라. C84 내장 기질의 나노 인덴테이션에 대한 분자 역학 시뮬레이션 프로세스가 여기에 나와 있습니다. 풀러렌 내장 기판의 기계적 특성이 여기에 나와 있습니다.

들여쓰기 깊이의 함수로 해당하는 스냅샷은 여기에서 볼 수 있습니다. 압흔 깊이의 함수로 압흔 힘의 결과는 C84 단층의 경도, 감소된 계수 및 팽창 강성을 계산하는 데 사용됩니다. 이제 나노 물질이 화학적, 물리적 및 기계적 특성의 층 단위 때문에 과학 및 기술 분야에서 적용 가능한 발전을 가져올 것이라는 것이 일반적인 인식입니다.

풀러렌의 단일층만 있으면 실리콘 기판의 특성이 크게 바뀔 수 있습니다. 우리 연구에서 풀러렌 내장 실리콘 기판은 물결 모양의 가장자리, 우수한 연료 방출 특성 및 높은 강도를 가지며 풀러렌 자성체입니다. 우리가 제안한 기판이 나노 기술의 더 넓은 응용 분야에서 더 나은 성능을 발휘할 것이라고 믿습니다.

이 비디오를 시청한 후에는 표면 자기에 대한 실험 및 시뮬레이션을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 이러한 포괄적인 기술의 시연은 연구자들이 재료의 기본 특성을 탐구할 수 있는 길을 열 것입니다.