probing C 84 Ingebedde Si-substraat met behulp van Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

Summary

Dit artikel rapporteert de nanomateriaalfabricage van een fullereen Si-substraat, geïnspecteerd en geverifieerd door nanometingen en moleculaire dynamische simulatie.

Abstract

Dit artikel meldt een array ontworpen C ₈₄ -Embedded Si-substraat vervaardigd met behulp van een gecontroleerde zelf-assemblage methode in een ultra-high vacuümkamer. De kenmerken van de C ₈₄ -Embedded Si oppervlak zoals atomaire resolutie topografie, lokale elektronische toestandsdichtheid, bandafstandsenergie, veldemissie eigenschappen nanomechanical stijfheid en oppervlaktemagnetisatie werden onderzocht met een verscheidenheid aan technieken waaronder oppervlak ultra, hoog vacuüm (UHV) omstandigheden en een atmosferisch systeem. Experimentele resultaten tonen de hoge uniformiteit van de C ₈₄ -Embedded Si oppervlak vervaardigd met behulp van een gecontroleerde zelfassemblage nanotechnologie mechanisme vertegenwoordigt een belangrijke ontwikkeling in de toepassing veldemissie display (FED), opto-electronische inrichting fabricage, MEMS snijgereedschap, en inspanningen een geschikte vervanger voor carbide halfgeleiders vinden. Moleculaire dynamica (MD) methode met semi-empirische potentieel kan be gebruikt om de nanoindentation C ₈₄ bestuderen -Embedded Si-substraat. Een gedetailleerde beschrijving van het uitvoeren MD simulatie wordt hier gepresenteerd. Details voor een uitgebreide studie op de mechanische analyse van de MD simulatie zoals inspringen kracht, Young's modulus, oppervlak stijfheid, atomaire stress, en atomaire stam zijn inbegrepen. De atomaire stress en von Mises-vervormingen van het inspringen model kan worden berekend tegen vervorming mechanisme met de tijd de evaluatie in atomistisch willen volgen.

Introduction

Fullereen moleculen en composietmaterialen omvatten ze onderscheiden zich onder nanomaterialen vanwege hun uitstekende structurele kenmerken, elektronische geleidbaarheid, mechanische sterkte en chemische eigenschappen ^1-4. Deze materialen hebben bewezen zeer nuttig in een aantal gebieden, zoals elektronica, computers, brandstofceltechnologie, zonnecellen, en in het veld emissietechnologie ^5,6.

Onder deze materialen, hebben siliciumcarbide (SiC) nanodeeltjes composieten bijzondere aandacht dankzij gekregen om hun brede band gap, een hoge thermische geleidbaarheid en stabiliteit, een hoge elektrische storing vermogen en chemische inertie. Deze voordelen zijn bijzonder duidelijk in opto-elektronische apparaten, metaal-oxide-halfgeleider-veldeffecttransistoren (MOSFET), light-emitting diodes (LEDs), en krachtige, hoge frequentie, en hoge-temperatuurtoepassingen. Echter, hoge dichtheid defecten vaak waargenomen op het oppervlak van Conventional siliciumcarbide kan nadelige gevolgen hebben voor de elektronische structuur, zelfs leiden tot het apparaat mislukking ^7,8. Ondanks het feit dat de toepassing van SiC is onderzocht sinds 1960, dit probleem blijft onopgelost.

Het doel van deze studie was het vervaardigen van een C ₈₄ -Embedded Si-substraat heterojunctie en daaropvolgende analyse om een beter begrip van de elektronische, opto-elektronische, mechanische, magnetische en veld emissie-eigenschappen van het verkregen materiaal te verkrijgen. Ook de kwestie van het gebruik van numerieke simulatie van de kenmerken van nanomaterialen voorspellen door de nieuwe toepassing van moleculaire dynamica berekeningen.

Protocol

Opmerking: Het document worden de bij de vorming van een zelf-geassembleerde fullereen array op het oppervlak van een halfgeleidende substraat methoden. Specifiek presenteren we een nieuwe werkwijze voor de bereiding van een fullereen ingebedde siliciumsubstraat voor gebruik als een veldemitter of substraat in micro-elektromechanisch systeem (MEMS), en opto-elektronische inrichtingen in hoge-temperatuur, hoge-energie, applicaties en in hoge -frequentie apparaten ^9-13.

1. Fabricage van Hexagonal-closed-verpakte (HCP) Overlayer van C ₈₄ op Si Substrate

1. Bereid Clean Si (111) Substrate
   1. Betreft Si substraat RCA (Radio Corporation of America) reinigen, waarbij de toepassing van een oplosmiddel, gevolgd door verhitting in een ultrahoog vacuümsysteem voor het verwijderen van de oxidelaag en onzuiverheden van het oppervlak van het substraat (zie dragermateriaal).
      OPMERKING: met de term "UHV-ultrahoog vacuümsysteem" verwijsteen vacuüm dan 1 x 10 Pa ^-8 gebruikt bij de bereiding van een Si (111).
2. Borg C ₈₄ on Silicon Surface door middel van thermische Verdamping in een UHV System
   1. Verwarm een ​​K-cel verdamper met externe voeding via elektrische weerstandsdraden tot 500 ° C om de ontgassing van onzuiverheden bevorderen.
   2. Laad C ₈₄ nanodeeltjes in een K-cel container. Ohms verwarmen K-cel tot 650 ° C. Verdampen C ₈₄ nanodeeltjes als C ₈₄ nanodeeltjes in de container samen te dampen. Damp C ₈₄ nanodeeltjes in een rechte lijn tot nanodeeltjes staking een Si-substraat door middel van een gecontroleerde klep aan druk van minder dan 5 x 10 ^-8 Pa.
3. Integreer C ₈₄ moleculen in Si Surface via Self-assembly Mechanism
   1. Pre-gloeien Si (111) substraat in een ultrahoog vacuümsysteem bij 900 ° C (1x1) structuren te verkrijgen. Verlaag de temperatuur tot 650 ° C gedurende 30 min voor DEPOSvulle van de C ₈₄ nanodeeltjes op het oppervlak van het substraat.
   2. Gloeien het Si-substraat 750 ~ ° C gedurende 12 uur, gedurende welke tijd de poeder-C ₈₄ nanodeeltjes zelfassemblage tot een zeer gelijkmatige fullereen array op het oppervlak van het Si (111) substraat.
      OPMERKING: Hierin heeft de term "zeer gelijkmatige fullereen matrix" naar een uniforme verdeling van fullereen op het substraat, waarin de meeste van de nanodeeltjes zijn georiënteerd in een compacte opstelling loodrecht op het oppervlak van het substraat. Deze configuratie bijgedragen dat de verticale hoogte van het fullereen matrix in wezen identiek in alle monsters.

2. Metingen van elektronische eigenschappen van C ₈₄ -Embedded Si Substrate

1. Meet Local elektronische toestandsdichtheid gebruik van UHV-scanning tunneling microscopie
   1. Meet IV curven van specifieke atomen met behulp van UHV-SPM
   2. Plaats C ₈₄ Ingebedde Si-substraat op een SPM monsterhouder. Introduceer de houder in een UHV-STM (scanning tunneling microscope) scankop systeem. Sweep toegepast steekproef vertekening van -5 V tot 5 V.
   3. Klik op "IV" meting item om de tunneling stroom I op atomaire resolutie te meten. Minstens 20 bepaalde locaties op de C ₈₄ -Embedded Si substraat voor metingen. Bereken de gemiddelde waarde van tunneling stroom meer dan 20 bijzondere locaties. Leid I als een functie van spanning. Plot IV curves.
   4. Bereken de afgeleide van I (V) ten opzichte van V. Zet de IV buigt dI / dV als een functie van de spanning om de lokale elektronentoestand van de C ₈₄ bepalen -Embedded Si-substraat.
2. Meet bandafstandsenergie
   1. Verkrijgen IV curves volgens de procedures in 2.1.2 en 2.1.3 uit de volgende opties: Si (111) -7x7 oppervlak, Si (111) -1x1 oppervlak, enkel individu C ₈₄ nanodeeltjes op Si, 7-19 C ₈₄clusters op Si, C 20-50 ₈₄ clusters op Si en een monolaag van C ₈₄ ingebed in Si oppervlak.
   2. Bereken de afgeleide van I (V) ten opzichte van V. Zet de IV buigt dI / dV buigt de HOMO-LUMO energie kunnen meten (aangeduid bandafstandsenergie) in elk meetpunt, zie figuur 2a.
3. Verkrijgen Field Emission (FE) Properties
   1. Plaats C ₈₄ -Embedded Si-substraat op een FE monsterhouder. Steek de houder in FE analyse kamer. Evacueren van de kamer tot een druk van ongeveer 5 x 10 ^-5 Pa FE meting.
      OPMERKING: De C ₈₄ -Embedded siliciumsubstraat fungeerde als kathode en een koperen probe met een doorsnede van 0,71 mm ~ ² fungeerde als anode. De afstand tussen de kathode en anode was ongeveer 590 urn.
   2. Verhoog de aangelegde spanning handmatig op substraat van 100 V tot 1100 V. Meet de overeenfield emissiestroom als functie van de aangelegde spanning met een hoogspanningsbron meeteenheid met stroomversterker.
   3. Bereken het Fowler-Nordheim veldemissie correlatie volgens de werkfunctie ~ 5 eV zie figuur 2b.
   4. Verkrijgen van het geometrische gebied versterkingsfactor (β) als volgt: F (veld) = β (V / d) met een waarde van β ongeveer 4383.
   5. Verkrijgen van het elektrische doorslagveld onder vacuüm basis van de helling van de natuurlijke logaritme (J / E ²⁾ versus (1 / E), waarbij we een waarde van ~ 4,0 x 10 ⁶ V / cm voor de C ₈₄ -Embedded Si-substraat gaf zoals getoond in figuur 2c.
4. opto-elektronische Properties
   1. Transfer testen substraat een optische emissie meetsysteem. Focus een He-Cd laser lichtbron met 325 nm emissie voor het substraat dat zich in het centrum van het monstercompartiment. Stel een spectrometer op een geschikte plaats. Gebruik een spectrometer het fotoluminescentiespectrum verwerven verzamelen en analyseren fotonen. De opto-elektronische resultaat wordt getoond in figuur 2d.

3. Metingen van Surface Magnetism

1. Verkrijgen MFM (Magnetic Force Microscopy) Topografie.
   1. Magnetiseren monsters C ₈₄ -Embedded Si vóór MFM metingen door een magneet met een veldsterkte van ongeveer 2 kOe.
   2. Leg het gemagnetiseerd sample op MFM monster podium. Klik op "verkrijgen MFM topografie" punt. Let op de microstructuur van de fullereen in het magnetische domein ingebed in het Si-substraat met behulp MFM in lift mode met de toepassing van magnetisatie loodrecht op het oppervlak van het monster.
   3. Gebruik een nano-schaal PPP-MFMR cantilever voor MFM metingen (figuur 3a). Bepaal het oppervlak magnetisme als MFM topografie donkerder (helderder), wanneer het magnetisch moment van de tip is in de same (tegenover) richting van het substraat ogenblik.
2. SQUID (Supergeleidende Quantum Interference Device) Meting
   1. Bereid monolaag van C ₈₄ -Embedded Si-substraat en C ₈₄ clusters op C ₈₄ ingebedde Si substraat.
   2. Magnetiseren monsters C ₈₄ -Embedded Si en C ₈₄ C ₈₄ clusters ingebed Si-substraat vóór squid experimenten door een magneet met een veldsterkte van ongeveer 2 kOe.
   3. Plaats het monster in een inktvis. Breng een ingrijpende magnetisch veld in een bereik van ~ 2 kOe. Verkrijgen van de magnetisatie lussen uitgezet tegen het externe magneetveld in SQUID metingen bij kamertemperatuur.
      OPMERKING: De typische MH curve voor een ferromagnetisch materiaal kan worden verkregen zoals getoond in figuur 3b.

4. Meting van de Nanomechanical Properties door AFM

LET OP: Atomic Force Microscopy (AFM) heeft eenkrachtig hulpmiddel voor het karakteriseren van materialen en mechanische eigenschappen op micro- en nano-schaal in lucht en in een UHV omgeving

1. Meet de stijfheid van de C ₈₄ Embedded Si substraat onder atmosferische condities
   1. Plaats het substraat op een AFM monstertafel. Sleep een scherpe punt op de substraten met behulp van een scanner. Bewaken van de verplaatsingen van de tip als een maat tip-sample interactiekrachten. Noteer de bewegingen op vele tip-sample afstanden langs verticale richting in een bepaalde positie door te klikken op "krachtmeting" punt.
   2. Verkrijgen krachtmetingen met een AFM onder atmosferische omstandigheden van een RCA gereinigd Si-substraat met 2-3 nm laag van natuurlijke oxide en een C ₈₄ -Embedded Si-substraat en een Si-substraat bekleed met een dunne film van SiC.
   3. Met behulp van AFM software, plot Force-afstand curves onder atmosferische omstandigheden.
      LET OP: De AFM cantilever was een Si-sonde met een straal topje van~ 5-20 nm en veerconstante van ~ 40 N / m.
2. Meet de stijfheid van de C ₈₄ Embedded Si substraat in UHV Chamber
   1. Verkrijgen krachtmetingen volgens de richtlijnen van 4.1.1 behulp van een AFM een UHV systeem met een RCA-gereinigde Si-substraat, een schone Si (111) oppervlak -7x7, een C ₈₄ -Embedded Si-substraat, substraat en een Si-substraat gecoat met een dunne film van SiC.
   2. Plot Force-afstand curves in een UHV systeem. Let op:. De AFM cantilever was een Si-sonde met een straal punt van ~ 5-20 nm en veerconstante van ~ 40 N / m Figuur 4 toont de kracht-afstand analyse van wanordelijke Si oppervlak, 7 x 7 oppervlak, enkele self- samengestelde laag C ₈₄ ingebed binnen oppervlak Si en Si oppervlak, zoals bepaald met UHV-AFM.

5. Meting van Nanomechanical Properties door MD Simulation

LET OP: In de simulatie sectie OVITO ¹⁶ (open-source visualizatiop software) en OSSD ¹⁷ (open oppervlaktestructuur database) worden gebruikt om het simulatiemodel en resultaten visualisatie. LAMMPS ¹⁴ (een open-source moleculaire dynamica (MD) simulatie pakket) wordt gebruikt om de nanoindentation simulatie uitvoeren en analyseren van de simulatie resultaten ^15. Alle simulatie banen het worden uitgevoerd met parallel computing in de Advanced Grootschalige Parallel Supercluster (ALPS) van NCHC.
OPMERKING: Om de C ₈₄ monolaag / Si-substraat heterojunctie te bestuderen met behulp van MD-simulatie, moet men een simulatiemodel door een aantal stappen voor te bereiden op een ontspannen C ₈₄ monolaag ingebed in het Si-substraat te verkrijgen. Merk op dat het moeilijk is om een exact dezelfde structuur van de experimentele data genereren, door de complexe structuur van de inter tussen ₈₄ C monolaag en Si (111) substraat heterojunctie. Daardoor gebruiken we kunstmatige wijze het simulatiemodel genereren met verschillende stappen van de procedure,wordt geïllustreerd in figuur 5. De gegevens worden in de volgende protocollen. We beschrijven hoe het instellen van de parameter van MD in LAMMPS, de oprichting van een ontspannen C ₈₄ fullereen monolaag ingebed in een substraat, het uitvoeren van een inkeping procedure, en analyseren van de simulatie resultaten.

1. Parametrering in LAMMPS ingang File
   1. Gebruik grens commando om de periodieke randvoorwaarden in de x- en y-richting ligt.
   2. Gebruik commando "fix velocity" naar beginsnelheid wijzen met een Gaussiaanse distributie op elk atoom van het systeem willekeurig.
   3. Gebruik "fix pair_style" commando om Tersoff ¹⁸ en ¹⁹ AIREBO mogelijkheden toe te wijzen aan de Si-Si en Si-C interactie en de CC interactie te beschrijven, respectievelijk.
   4. Gebruik "fix nvt" en "fix NPT" opdracht om de methode neus-Hoover ²⁰ vast te stellen om ervoor te zorgen het systeem op de gewenste temperatuur en de druk om gen blijftwaardeert een canoniek en isotherme-isobaar ensemble ^20, in welk systeem de snelheid-Verlet algoritme ²⁰ wordt gebruikt om de banen van de atomen te voorspellen. Gebruik beide "fix nvt" en "run" commando's om een ​​koelsnelheid van 3 K / psec voor gloeien proces in te stellen.
   5. Gebruik de opdracht "tijdstap" naar een tijd stap van 0,2 FSEC als de tijd integratie in te stellen.
   6. Gebruik "fix / wall weerspiegelen" commando om een ​​gereflecteerd muur vast te stellen om de mate van vrijheid (5.3.2) te beperken.
   7. Met "regio" en "groep" naar het substraat in verschillende controlelagen (5.4.3) verdelen: Newtoniaanse atoom laag, een thermische besturingslaag en een onderste vaste laag, die kan worden ingesteld met de "fix nve", " fix nvt "en" fix setforce "commando's, respectievelijk.
   8. Gebruik "regio" en "create_atoms" commando om een ​​sferische sonde te creëren.
   9. Gebruik de opdracht "fix move" om de C84 monolaag te bedden in het substraat (5.4.2) en beweeg de sonde tijdens de simulatie (5.5.2).
   10. Gebruik de opdracht "run" om MD simulaties uit te voeren.
   11. Gebruik "compute kracht" (5.6.1) en "compute spanning / atom" (5.6.4) commando's naar de atomaire stress en inspringen kracht te evalueren.
       Opmerking: In de volgende, met uitzondering van de structuur vaststelling, alle stappen werden uitgevoerd door LAMMPS script.
2. Gebruik OSSD en OVITO om Bereiding van silicium (111) 7 x 7 Surface.
   1. Schakel de OSSD software. Klik op de "zoeken" knop. "Zoekcriteria" paneel wordt gepresenteerd. Koos Si-substraat, elementair type, de gereconstrueerde structuur, halfgeleider elec, diamant rooster, 111 gezicht en 7 x 7 patroon. Klik op de "Search" en "Accepteren" knoppen. "Structuur lijst" paneel wordt gepresenteerd. Op de gewenste structuur (dat wil zeggen Si (111) 7 x 7). Klik op de "File" knop. Sla het bestand op als coördinatie .xyz bestand.
      OPMERKING: Wij wijzen erop dat de structureledatabank geëxtraheerd uit OSSD is niet groot genoeg voor onze inspringen simulatie. Hierdoor bouwen we een grotere en dikkere substraat door de volgende stappen.
   2. Schakel de OVITO software. Laad het .xyz bestand in OVITO. Gebruik de opdracht "Slice" naar een supercel van de Si (111) 7 x 7 oppervlak met een afmeting van 26,878 x 46,554 Å ² in x- en y-richting vast te leggen. Exporteer het gegevensbestand. Gebruik de opdracht "Slice" naar een supercel van de bodem Si (111) substraat met de grootte van 26,878 x 46,554 x 9.7 Å ³ vast te leggen. Gebruik "Show periodieke foto's" commando om de supercell dupliceren 12 keer in z-richting. Exporteer het gegevensbestand.
   3. Combineer de gegevensbestanden van Si (111) 7 x 7 oppervlak en de Si (111) substraat modellen van Notepad ++ (een gratis source code editor). Tot slot, laadt de gecombineerde gegevens in OVITO. Gebruik "periodieke Bekijk foto's 'om te dupliceren een 5 x 3 supercell in x- en y-richtingen om de grootte van het substraat te vergroten.
   4. Gebruik LAMMPS om een ​​20 psec te voerenMD simulatie tijd om te ontspannen het simulatiemodel. Hierna Voer een afschrikwerkwijzestroom van 1550 K tot kamertemperatuur gedurende 500 psec simulatie tijd. Tot slot, het uitvoeren van een 10 psec simulatie tijd voor de laatste ontspanning proces.
3. Voorbereiding van de C ₈₄ Fullerene Eenlaags
   1. Download de coördinatie dossier van de geoptimaliseerde structuur van C ₈₄ fullereen van de baan ²¹ en schrijf een FORTRAN programma tot 49 C ₈₄ fullerenen gerangschikt in een honingraatstructuur te repliceren.
   2. Gebruik LAMMPS setup reflecteren wanden op en onder de ₈₄ C monolaag opdat de moleculen blijven op een plan. Voer een MD-simulatie tijd voor 200 psec om het simulatiemodel te ontspannen. In het volgende, het uitvoeren van een doof traject van 700 K tot kamertemperatuur om een ​​glob minimum staat voor 500 psec simulatie tijd te verkrijgen. Tot slot, het uitvoeren van een 10 psec simulatie tijd voor de definitieve ontspanning proces.
4. Bepaal de Indentatie Model van C ₈₄ Fullerene monolaag on Silicon (111) 7 x 7 Surface.
   1. Schrijf een FORTRAN code om de C ₈₄ monolaag op de Si te leggen (111) 7 x 7 oppervlak met een afstand van 3 A om het inspringen model vast te stellen.
   2. Gebruik LAMMPS de C ₈₄ monolaag te bedden in de ondergrond met de diepte van 2 ~ 3 Å. In het volgende, lopen een 40 psec simulatie tijd voor ontspanning systeem. Tenslotte gloeien het systeem tot kamertemperatuur.
   3. Verdeel het siliciumsubstraat in een bovenste laag Newtoniaanse atoom, een thermische besturingslaag en een onderste vaste laag, die 0,7, 2 en 5,3 nm dikte, respectievelijk. De C ₈₄ monolagen werden gemodelleerd als een Newtonse atoom.
5. Inspringen Proces van het MD
   1. Gebruik LAMMPS een bolvormige sonde maken met 5 nm in diameter op de C ₈₄ / Si (111) 7 x 7 oppervlaktemodus (Figuur 5). De probe wordt als een star lichaam. Geef een constante snelheid van 10 m / sec op de probe naar beneden te bewegen in de richting van het model in de insprong proces.
   2. Verplaats de sensor naar beneden om het monster bij een constante snelheid tot de specifieke invoer- diepte (dat wil zeggen, ook in geval van 1,5, 2,5, 4,5, 10, 15, 20 en 30 A teneinde het effect van de C ₈₄ fullerenen monolaag staand op het Si-substraat, waarbij de grootte van C ₈₄ fullereen is 11 A) in het laadproces. Houd de sonde in het substraat in het bedrijf proces, teneinde de ontspanning van atomen. Tenslotte haal de probe van het substraat met een constante snelheid in de terugtrekking proces.
6. Berekening en Analyse
   1. Bereken de inkeping kracht door het optellen van de verticale kracht van atomen in de probe volgens de volgende formules:
      (1)
   2. Uitgepakt de verminderde modulus en de stijfheid van de kracht-afstand curve van inspringen. Basis van Oliver & Pharr en #39; s methode ^22, een lineair verband worden verkregen tussen de Young modulus en de stijfheid lossen. De stijfheid (dat wil zeggen, de helling van het eerste gedeelte) van het lossen wordt gedefinieerd als
      (2)
      waarin P, H, A en E _r de indrukking lading, elastische verplaatsing probe geprojecteerd van de insnijding, en verminderde modulus. β (= 1 voor ronde indringlichaam) is de vorm modificatie factor. De relatie tussen verminderde modulus en Young's modulus kan worden geschreven als
      (3)
      waarin E en v de Young's modulus en Poisson voor het monster en _Ei en _vi de modulus Young en Poisson voor het druklichaam.
   3. Bereken de hardheid per definitie van H = P _max / A, waarbij P _max en A zijn de maximale inspringen kracht en geprojecteerde oppervlak van de sonde.
   4. Bereken viriaal atoom spanning ²² op de meter vlak van het substraat in de n -richting van
      (4)
      waarbij _mi de massa van atoom i; en zijn de snelheidscomponenten atoom i in de m - en n -directions, respectievelijk _Vi het volume toegewezen rond atoom i, _Ns het aantal deeltjes die in gebied S, waarbij S wordt gedefinieerd als het gebied van atomaire interactie ; Φ (r _ij) de potentiële functie; r _ij is de afstand tussen de atomen en i j en en zijn de m - en n -richting componenten van de vector van het atoom i naar j atoom.
   5. Gebruik OVITO de von Mises-stam van de atoom invariant met de volgende formules tonen:
      (5)

Results

Een monolaag van C ₈₄ moleculen op een ongeordende Si (111) oppervlak werd vervaardigd onder gecontroleerde zelfassemblage proces een UHV kamer Figuur 1 toont een reeks topografische beelden gemeten door UHV-STM met verschillende mate van dekking:. (A) 0,01 ML, (b) 0,2 ML, (c) 0,7 ML, en (d) 0,9 ML. De elektronische en optische eigenschappen van de C ₈₄ ingebedde Si-substraat werd eveneens onderzocht met verschillende oppervlakte-analysetechnieken, zoals STM en PL (Figuur 2...

Discussion

In deze studie demonstreren we de vervaardiging van een zelf samengestelde monolaag van ₈₄ C op een Si-substraat door een nieuwe gloeiproces (figuur 1). Deze werkwijze kan ook worden gebruikt om andere soorten nanodeeltjes ingebed halfgeleidersubstraten bereiden. De C ₈₄ -Embedded Si-substraat werd gekarakteriseerd op atomaire schaal gebruikt UHV-STM (figuur 2), veldemissie spectrometer, fotoluminescentie spectroscopie, MFM en SQUID (figuur 3).

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Silicon wafer			Si(111). Type/Dopant: P/Boron; Resistiviteit: 0,05-0,1 Ohm·cm
Carbon, C84	Legend Star		C84 poeder, 98%
Zoutzuur	Sigma-Aldrich	84422	RCA, 37%
Ammonium	Choneye Pure Chemical		RCA, 25%
Waterstofperoxide	Choneye Pure Chemical		RCA, 35%
Stikstof	Ni Ni Air		hogedrukfles, 95%
Wolfraam	Nilaco	461327	draad, diameter 0,3 mm, tip
Natriumhydroxide	UCW	85765	voor het etch van wolfraamdraad voor tip
Aceton	Marcon Fine Chemicals	99920	geschikt voor vloeistofchromatografie en UV-spectrofotometrie
Methanol	Marcon Fine Chemicals	64837	geschikt voor vloeistofchromatografie en UV-spectrofotometrie
UHV-SPM	JEOL Ltd	JSPM-4500A	Ultrahoogvacuüm Scanning Tunneling Microscope en Ultrahoogvacuüm Atomic Force Microscope
Voeding	Keithley	237	Hoge-spanningsbron-meeteenheid
SQUID	Quantum desigh	MPMS-7	Magneetveldsterkte: ±7,0 Tesla, Temperatuurbereik: 2–400 K, Magnetisch-dipoolbereik: 5 × 10-7 – 300 emu
ALPS	National Center for High-performance Computing, Taiwan		Advanced Large-scale Parallel Supercluster, 177Tflops; 25.600 CPU-kernen; 73.728 GB RAM; 1.074 TB opslag