Name: probing C 84 Ingebedde Si-substraat met behulp van Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-28T12:30:00.000+00:00
Duration: 13 min 58 s
Description: Verken nanomeetmethoden en moleculaire dynamische simulaties voor het analyseren van elektronische en opto-elektronische eigenschappen van C84-ingebouwde siliciumsubstraten. Deze technieken bieden inzicht in nanomateriaalgedrag.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen het Ministerie van Wetenschap en Technologie van Taiwan bedanken voor hun financiële ondersteuning van dit onderzoek onder contractnummers. MOST-102-2923-E-492- 001-MY3 (W. J. Lee) en NSC-102- 2112-M-005-003-MY3 (M. S. Ho). De steun van de High-performance Computing van Taiwan bij het verstrekken van enorme rekenresources om dit onderzoek te vergemakkelijken wordt ook dankbaar erkend.

<ol><li>Kroto, H. W., Heath, J. R., O'Brien, S. C., Curl, R. F., Smalley, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((C60%3A+Buckminsterfullerene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">C60: Buckminsterfullerene.</a> Nature. 318, 162-163 (1985).</li>
<li>Zhu, Z. P., Gu, Y. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+of+carbon+caps+and+formation+of+fullerenes%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Structure of carbon caps and formation of fullerenes.</a> Carbon. 34, 173-178 (1996).</li>
<li>Margadonna, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystal+Structure+of+the+Higher+Fullerene+C84%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Crystal Structure of the Higher Fullerene C84.</a> Chem. Mater. 10, 1742-1744 (1998).</li>
<li>Diederich, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Higher+Fullerenes%3A+Isolation+and+Characterization+of+C76%2C+C84%2C+C90%2C+C94%2C+and+C70O%2C+an+Oxide+of+D5h-C70%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The Higher Fullerenes: Isolation and Characterization of C76, C84, C90, C94, and C70O, an Oxide of D5h-C70.</a> Science. 252, 548-551 (1991).</li>
<li>Lv, Z., Deng, Z., Xu, D., Li, X., Jia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+organic+light-emitting+diodes+with+C60+buffer+layer%5BTitle%5D)+AND+%22Displays%22%5BJournal%5D)">Efficient organic light-emitting diodes with C60 buffer layer.</a> Displays. 30, 23-26 (2009).</li>
<li>Tokunaga, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+difference+in+electronic+properties+between+fullerene+C60+and+C60X2%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">On the difference in electronic properties between fullerene C60 and C60X2.</a> Chem. Phys. Lett. 476, 253-257 (2009).</li>
<li>Basa, D. K., Smith, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Annealing+and+crystallization+processes+in+a+hydrogenated+amorphous+Si---C+alloy+film%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Annealing and crystallization processes in a hydrogenated amorphous Si---C alloy film.</a> Thin Solid Films. 192, 121-133 (1990).</li>
<li>Neudeck, P. G., Powell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+limiting+micropipe+defects+in+silicon+carbide+wafers%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Electron+Device+Lett%22%5BJournal%5D)">Performance limiting micropipe defects in silicon carbide wafers.</a> IEEE Electron Device Lett. 15, 63-65 (1994).</li>
<li>Huang, C. P., Su, C. C., Ho, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intramolecular+Structures+of+C60+and+C84+Molecules+on+Si%28111%29-7x7+Surfaces+by+Scanning+Tunneling+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Intramolecular Structures of C60 and C84 Molecules on Si(111)-7x7 Surfaces by Scanning Tunneling Microscopy.</a> Appl. Surf. Sci. 254, 7712-7717 (2008).</li>
<li>Huang, C. P., Su, C. C., Su, W. S., Hsu, C. F., Ho, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-measurements+of+electronic+and+mechanical+properties+of+fullerene+embedded+Si%28111%29+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nano-measurements of electronic and mechanical properties of fullerene embedded Si(111) surfaces.</a> Appl. Phys. Lett. 97, 061908(2010).</li>
<li>Huang, C. P., Hsu, C. F., Ho, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+Fullerene+Embedded+Silicon+Surfaces+with+Scanning+Probe+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanosci.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Investigation of Fullerene Embedded Silicon Surfaces with Scanning Probe Microscopy.</a> J. Nanosci. Nanotechnol. 10, 7145-7148 (2010).</li>
<li>Huang, C. P., Su, W. S., Su, C. C., Ho, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+Si%28111%29+surface+with+embedded+C84+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Characteristics of Si(111) surface with embedded C84 molecules.</a> RSC Adv. 3 (111), 9234-9239 (2013).</li>
<li>Method of forming self-assembled and uniform fullerene array on surface of substrate. US Patent. , US9109278 (2015).</li>
<li>Plimpton, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+Parallel+Algorithms+for+Short-Range+Molecular+Dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Phys%22%5BJournal%5D)">Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics.</a> J. Comp. Phys. 117, 1-19 (1995).</li>
<li>Su, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+a+functional+C84+monolayer+to+improve+the+mechanical+properties+and+alter+substrate+deformation%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Using a functional C84 monolayer to improve the mechanical properties and alter substrate deformation.</a> RSC Adv. 5, 47498-47505 (2015).</li>
<li>Stukowski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+and+analysis+of+atomistic+simulation+data+with+OVITO-+the+Open+Visualization+Tool%5BTitle%5D)+AND+%22Modelling+Simul.+Mater.+Sci.+Eng%22%5BJournal%5D)">Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO- the Open Visualization Tool.</a> Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 18, 015012(2010).</li>
<li>Watson, P. R., Hove, M. A. V., Hermann, K. Open Surface Structure Database. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.fhi-berlin.mpg.de/KHsoftware/oSSD ">http://www.fhi-berlin.mpg.de/KHsoftware/oSSD </a> (2014).</li>
<li>Tersoff, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+empirical+model+for+the+structural+properties+of+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">New empirical model for the structural properties of silicon.</a> Phys. Rev. Lett. 56, 632(1986).</li>
<li>Stuart, S. J., Tutein, A. B., Harrison, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+reactive+potential+for+hydrocarbons+with+intermolecular+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">A reactive potential for hydrocarbons with intermolecular interactions.</a> Journal of Chemical Physics. 112, 6472(2000).</li>
<li>Rapaport, D. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRapaport%2C+DC+%22The+Art+of+Molecular+Dynamics+Simulations%22">The Art of Molecular Dynamics Simulations</a>. , Cambridge University Press. (1997).</li>
<li>Fowler, P. W. Cn Fullerenes. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.nanotube.msu.edu ">http://www.nanotube.msu.edu </a> (2013).</li>
<li>Chandra, N., Namilae, S., Shet, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+elastic+properties+of+carbon+nanotubes+in+the+presence+of+Stone-Wales+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Local elastic properties of carbon nanotubes in the presence of Stone-Wales defects.</a> Phys. Rev. B. 69, 094101(2004).</li>
<li>Honeycutt, J. D., Andersen, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+Dynamics+Study+of+Melting+and+Freezing+of+Small+Lennard-Jones+Clusters%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Molecular Dynamics Study of Melting and Freezing of Small Lennard-Jones Clusters.</a> J. Phys. Chem. 91, 4950(1987).</li>
<li>Schulz, M. J., Kelkar, A. D., Sundaresan, M. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchulz%2C+MJ+%22Nanoengineering+of+Structural%2C+Functional+and+Smart+Materials%22">Nanoengineering of Structural, Functional and Smart Materials</a>. , Taylor & Francis. 736(2005).</li>
<li>Ju, S. P., Wang, C. T., Chien, C. H., Huang, J. C., Jian, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Nanoindentation+Responses+of+Nickel+Surfaces+with+Different+Crystal+Orientations%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Simulation%22%5BJournal%5D)">The Nanoindentation Responses of Nickel Surfaces with Different Crystal Orientations.</a> Molecular Simulation. 33, 905-917 (2007).</li>
<li>Mishin, Y., Suzuki, A., Uberuaga, B. P., Voter, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stick-slip+behavior+of+grain+boundaries+studied+by+accelerated+molecular+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Stick-slip behavior of grain boundaries studied by accelerated molecular dynamics.</a> Phys. Rev. B. 75, (2007).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

<html> 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).</stron...

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.

<table><tbody><tr><td>Silicon wafer</td><td></td><td></td><td>Si(111). Type/Dopant: P/Boron; Resistiviteit: 0,05-0,1 Ohm&#183;cm</td></tr><tr><td>Carbon, C84</td><td>Legend Star</td><td></td><td>C84 poeder, 98%</td></tr><tr><td>Zoutzuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>84422</td><td>RCA, 37%</td></tr><tr><td>Ammonium</td><td>Choneye Pure Chemical</td><td></td><td>RCA, 25%</td></tr><tr><td>Waterstofperoxide</td><td>Choneye Pure Chemical</td><td></td><td>RCA, 35%</td></tr><tr><td>Stikstof</td><td>Ni Ni Air</td><td></td><td>hogedrukfles, 95%</td></tr><tr><td>Wolfraam</td><td>Nilaco</td><td>461327</td><td>draad, diameter 0,3 mm, tip</td></tr><tr><td>Natriumhydroxide</td><td>UCW</td><td>85765</td><td>voor het etch van wolfraamdraad voor tip</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Marcon Fine Chemicals</td><td>99920</td><td>geschikt voor vloeistofchromatografie en UV-spectrofotometrie</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Marcon Fine Chemicals</td><td>64837</td><td>geschikt voor vloeistofchromatografie en UV-spectrofotometrie</td></tr><tr><td>UHV-SPM</td><td>JEOL Ltd</td><td>JSPM-4500A</td><td>Ultrahoogvacuüm Scanning Tunneling Microscope en Ultrahoogvacuüm Atomic Force Microscope</td></tr><tr><td>Voeding</td><td>Keithley</td><td>237</td><td>Hoge-spanningsbron-meeteenheid</td></tr><tr><td>SQUID</td><td>Quantum desigh</td><td>MPMS-7</td><td>Magneetveldsterkte: &plusmn;7,0 Tesla, Temperatuurbereik: 2&#8211;400 K, Magnetisch-dipoolbereik: 5&nbsp;&times;&nbsp;10-7 &#8211; 300 emu</td></tr><tr><td>ALPS</td><td>National Center for High-performance Computing, Taiwan</td><td></td><td>Advanced Large-scale Parallel Supercluster, 177Tflops; 25.600 CPU-kernen; 73.728 GB RAM; 1.074 TB opslag</td></tr></tbody></table>

probing c<sub&gt; 84</sub&gt; ingebedde si-substraat met behulp van scanning probe microscopy and molecular dynamics

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

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&#39;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.

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...

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

probing C<sub&gt; 84</sub&gt; Ingebedde Si-substraat met behulp van Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The ...

Het doel van deze studie is de vervaardiging van een siliconen substraat-heterojunctie met ingebed C84 en de daaropvolgende analyse om een uitgebreid begrip te krijgen van de elektronische, opto-elektronische, mechanische, magnetische en veldemissie-eigenschappen van de resulterende materialen. Nanomaterialen vormen een stijgende trend in een materiaalrevolutie. Met behulp van een scanning probe microscoop zullen we in staat zijn de kenmerken van nanostructuren op de oppervlakken te identificeren met voldoende resolutie.Met behulp van moleculaire dynamicasimulaties kunnen we het type-afhankelijke, atomaire en mechanische gedrag van het indentatieproces monitoren. Alle simulaties werden uitgevoerd met parallelle computing in een ALPS-supercluster van NCHC en al het experimentele werk werd verricht in het nanoscience-lab van NCHU. De personen die de procedures demonstreren zijn Che-Fu, Pei-Fang, Ya-Chi en Wei-Pin uit mijn groep.Onderwerp eerst een silicium 111-substraat aan een reinigingsprocedure waarbij een oplosmiddel wordt aangebracht, gevolgd door verhitting in een ultrahoogvacuümsysteem om de oxidelaag en onzuiverheden van het substraatoppervlak te verwijderen. Voor de depositie van C84 op het siliciumoppervlak dient een Castle-verdampingsapparaat met een externe voeding via verwarmingsfilamenten te worden voorverwarmd tot 500 °C om het ontgassen van onzuiverheden te bevorderen. Laad vervolgens C84-nanodeeltjes in een Castle-container.Verwarm vervolgens de Castle resistief tot 650 °C om de C84-nanodeeltjes te vaporiseren. Verdampt nu de C84-nanodeeltjes in rechte lijnen tot ze het siliciumsubstraat raken via een gecontroleerde klep bij een druk lager dan 5 × 10⁻⁸ Pa. Pre-anneal daarna het ALBA silicium 111-substraat in een ultra-hoog vacuümsysteem bij 900 °C om de 1x1-structuren te verkrijgen.Verlaag de temperatuur naar 650 °C gedurende 30 minuten voor de depositie van de C84-nanodeeltjes op het oppervlak van het substraat. In het ALBA-siliciumsubstraat bij ongeveer 750 °C gedurende 12 uur assembleren de gepoederde C84-nanodeeltjes zichzelf tot een zeer uniforme fullereenlaag op het oppervlak van het silicium 111-substraat. Plaats het siliciumsubstraat met ingebedde C84 op dit punt in een monsterhouder voor scanning probe microscopie, of SPM.Verplaats het monster van de uitwisselingskamer naar een monsterpreparatiekamer. Plaats de houder in een UHV-STM-scankopsysteem en breng het monster over naar een observatiekamer. Varieer vervolgens de aangelegde monsterbias van minus vijf naar vijf volt.Klik vervolgens op het IV-meetitem om het tunnelstroom-oog met atomaire resolutie te meten. Kies voor de metingen ten minste 20 specifieke locaties op het met C84 geïmpregneerde siliciumsubstraat. Om de bandgap-energie te meten, worden IV-curves verkregen zoals eerder beschreven vanuit de in het tekstprotocol aangegeven oppervlakken.Plaats vervolgens het C84-ingebedde siliciumsubstraat op een veldemissie- (FE-) monsterhouder. Plaats de houder in de FE-analysekamer. Vacumeer vervolgens de kamer tot een druk van ongeveer vijf keer 10⁻⁵ pascal voor de FE-meting.Verhoog de aangelegde spanning op het substraat handmatig van 100 naar 1.100 volt. Meet de bijbehorende veldemissie-stroom als functie van de aangelegde spanning met behulp van een hoogspanningsbron-meetunit met een stroomversterker. Plaats vervolgens het testsubstraat in het midden van het monstercompartiment van een optisch emissiemeetsysteem.Focus vervolgens een helium-cadmium laserbron met emissies van 325 nanometer. Verwerf na het instellen van de spectrometer het fotoluminescentiespectrum door de emitterende fotonen op te vangen en te analyseren. Magnetiseer monsters van het C84-ingebedde siliciumsubstraat voorafgaand aan magnetische krachtspectroscopie, of MFM-metingen, door een magneet met een veldsterkte van ongeveer 2 kilo oersted aan te brengen.Nadat het gemagnetiseerde monster op de MFM-monstertafel is geplaatst, wordt de microstructuur van het fullereen in het magnetische domein, ingebed in het siliciumsubstraat, geobserveerd met behulp van MFM in lift-modus, waarbij een magnetisatie loodrecht op het oppervlak van het monster wordt aangebracht. Magnetiseer vervolgens monsters van het C84-ingebedde siliciumsubstraat en C84-clusters op het C84-ingebedde siliciumsubstraat voorafgaand aan de SQUID-experimenten door een magneet met een veldsterkte van ongeveer 2 kilo oersted aan te brengen. Plaats het gemagnetiseerde monster in de SQUID.Breng vervolgens een variërend magnetisch veld aan in een bereik van ongeveer 2 kilo oersted. Verkrijg de magnetisatielussen uitgezet tegen het externe magnetische veld via SQUID-metingen bij kamertemperatuur. Om de stijfheid van het met C84-ingebedde siliciumsubstraat te meten, plaatst u eerst een van de substraten op de monsterhouder van een AFM, of atoomkrachtmicroscoop.Verkrijg vervolgens krachtmetingen onder atmosferische omstandigheden van de betreffende siliciumsubstraten. Voer de krachtmetingen uit zoals eerder beschreven met behulp van de AFM en een UHV-systeem van de betreffende siliciumsubstraten. Schakel de OSSD-software in om het siliciumsubstraat voor te bereiden.Klik op de zoekknop om het paneel met zoekcriteria weer te geven. Kies voor silicon substrate, elemental type, reconstructed structure, semi-conductor elec, diamond lattice, 111 face en seven by seven pattern. Klik vervolgens op de zoek- en acceptatieknoppen om het paneel met de structurenlijst weer te geven.Klik op de gewenste structuur van het silicium 111 zeven-bij-zeven-oppervlak. Klik vervolgens op de bestandsknop en sla het coördinatiebestand op als een xyz-bestand. Start daarna de Ovito-software, laad het xyz-bestand in de software en gebruik het slice-commando om een supercel van de silicium 111 zeven-bij-zeven-oppervlakstructuur vast te leggen met de juiste afmetingen, 26,878 bij 46,554 angstrom² in de X- en Y-richting.Gebruik het commando simulation cell om de celgrootte in de X- en Y-richting aan te passen en verschuif de cel naar het oorsprongspunt nul. Gebruik de affiene transformatie en klik op transform matrix om het model 5,714 angstroms in de normale richting te verschuiven. Gebruik het slice-commando om de onderste atoomlaag in de normale richting door te snijden.Exporteer het gegevensbestand in het LAMMPS-formaat. Met het LAMMPS-gegevensbestandformaat worden de celgrenzen gedefinieerd. Laad de gegevens in het LAMMPS-formaat opnieuw in Ovito.Gebruik het commando wrap at periodic boundaries om de structuur binnen de cel te herordenen. Gebruik affine transformation en klik op transform matrix om het model 84,6 angstroms in de normale richting te verschuiven. Gebruik het commando simulation cell om de celgrootte aan te passen naar 150 angstroms in de Z-richting.Exporteer het datafile in het LAMMPS-formaat. Laad de gegevens opnieuw in Ovito. Gebruik de functie 'show periodic images' om een supercel van vijf bij drie in de X- en Y-richting te dupliceren om de grootte van het substraat te vergroten.Exporteer het databestand in LAMMPS-formaat. Nadat een coördinatiebestand van de silicium 111 supercel met de juiste afmetingen is voorbereid, wordt het bestand in Ovito geladen. Gebruik de functie 'show periodic images' om een supercel van vijf bij drie bij acht te dupliceren in de X-, Y- en Z-richting om de grootte van het substraat te vergroten.Gebruik een affiene transformatie en selecteer de transformatiematrix om het model in de Z-richting 37,6184 angstroms naar het oorsprongspunt te verschuiven. Exporteer het databestand in LAMMPS-formaat. Combineer de databestanden van het silicium 111 zeven-bij-zeven-oppervlak en de silicium 111-substraatmodellen met behulp van een teksteditor.Het substraatmodel van silicium 111 zeven bij zeven is gereed. Om de C84-fullereen monolayer voor te bereiden, downloadt u het coördinatiebestand van het C84-fullereen van het web. Gebruik een zelfgeschreven programma om zeven bij zeven C84-fullerenen te dupliceren, gerangschikt in een honingraatstructuur.Gebruik vervolgens een zelfgeschreven programma om de C84-monolaag op het silicium 111 zeven-bij-zeven oppervlak te plaatsen met een afstand van drie angstroms. Gebruik het load data-commando om het simulatiemodel in het LAMMPS-script te laden. Stel daarna de regio in en gebruik create atom-commando's om een sferische probe van vijf nanometer te creëren.Bereid ten slotte een LAMMPS-invoerscript voor voor de indentatiesimulatie en bereken de gedetailleerde mechanische eigenschappen. Een monolaag van C84-moleculen op een wanordelijk silicium 111-oppervlak is vervaardigd met behulp van een gecontroleerd zelfassemblageproces, en een reeks topografische beelden gemeten met UHV-STM met verschillende graden van bedekking wordt hier getoond. De elektronische en optische eigenschappen van het met C84 geïmpregneerde siliciumsubstraat werden onderzocht met behulp van STM- en fotoluminescentie-analysetechnieken.De uitstekende materiaaleigenschappen van de monsters tonen aan hoe nanotechnologie kan worden ingezet voor de beheersing van materie op atomaire en nanoschaal. De MFM- en SQUID-resultaten tonen het oppervlaktemagnetisme van het C84-ingebedde substraat. De UHV-AFM-resultaten demonstreren het potentieel van het C84-ingebedde siliciumsubstraat als alternatief voor halfgeleidercarbide in nano-elektronische componenten voor toepassingen met hoge temperatuur, hoog vermogen en hoge frequentie.Evenals in magnetische en micro-elektromechanische systemen. Het proces van moleculaire dynamicasimulatie van de nanoindentatie van een substraat met ingebed C84 wordt hier getoond. De mechanische eigenschappen van het substraat met ingebed fullereen worden hier getoond.De overeenkomstige momentopnamen als functie van de indentatiediepte zijn hier te zien. De resultaten van de indentatiekracht als functie van de indentatiediepte worden gebruikt om de hardheid, de gereduceerde modulus en de zwelstijfheid van de C84-monolaag te berekenen. Er is tegenwoordig een wijdverbreid besef dat een nanomateriaal een toepasbare ontwikkeling in de wetenschap en technologie zal teweegbrengen vanwege de laageneenheid van de chemische, fysische en mechanische eigenschappen.Met slechts één monolaag fullereen kunnen de eigenschappen van het siliciumsubstraat drastisch worden veranderd. In onze studie vertoont het met fullereen geïmpregneerde siliciumsubstraat een golvende rand, goede emissie-eigenschappen voor brandstof en een hoge sterkte, en is het fullereen bovendien magnetisch. Ik ben ervan overtuigd dat onze voorgestelde substraten een betere prestatie zullen leveren in een bredere toepassing binnen de nanotechnologie.Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht hebben in het uitvoeren van experimenten en simulaties voor oppervlaktemagnetisme. De demonstratie van deze uitgebreide technieken zal onderzoekers de weg vrijmaken om de fundamentele eigenschappen van materialen te verkennen.

probing-c84-embedded-si-substrate-using-scanning-probe-microscopy

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Scanning-probe single-electron capaciteit spectroscopie vergemakkelijkt de studie van single-elektron beweging in gelokaliseerde ondergrond regio. Een gevoelige charge-detectieschakeling wordt opgenomen in een cryogene scanning probe microscoop kleine systemen doteringsatomen onderzoeken onder de oppervlakte van halfgeleider monsters.

Scanning-probe Single-electron Capaciteit Spectroscopie

Colloïdale sondev-nanoscopie kan binnen verschillende velden worden gebruikt om inzicht te krijgen in de fysische stabiliteit en coagulatiesnelheid van colloïdale systemen en om medicijnontdekking en formuleringswetenschappen te ondersteunen met behulp van biologische systemen. De beschreven methode biedt een kwantitatief en kwalitatief middel om dergelijke systemen te bestuderen.

Kwantitatieve en kwalitatieve onderzoek van Particle-deeltje Interacties gebruik Colloïdaal Probe Nanoscopy

Er wordt een protocol gepresenteerd om een grote verscheidenheid aan enkele moleculen covalent aan een AFM-tip te koppelen. Procedures en voorbeelden om de adhesiekracht en vrije energie van deze moleculen op vaste ondergronden en bio-interfaces te bepalen, worden gegeven.

Onderzoekt Single Molecule Hechting van Atomic Force Spectroscopie

We demonstreren de nauwkeurige manipulatie van individuele organische moleculen op een metalen oppervlak met de punt van een rastersondeboogmicroscoop, aangestuurd in 3D door de hand van de onderzoeker met behulp van een motion capture-systeem en volledig immersieve virtual reality-bril.

Hand Gecontroleerde Manipulatie van enkele moleculen via een Scanning Probe Microscope met een 3D Virtual Reality Interface

We presenteren een protocol voor het manipuleren van individuele wervels in dunne supergeleidende films, met behulp van lokale mechanische contacten. De methode omvat geen toepassing van stroom, magnetisch veld of aanvullende fabricage stappen.

Het scannen van SQUID Studie van Vortex manipulatie door Local Contact

We tonen een all-elektronische methode om te observeren nanosecond-resolved gratis dynamiek van dopering atomen in silicium met een scanning tunneling microscoop.

All-elektronische Nanosecond-resolved Scanning Tunneling microscopie: Vergemakkelijken van het onderzoek van één dopering gratis Dynamics

Hier presenteren we een protocol voor wide area scannen sonde nanolithography ingeschakeld door de iteratieve uitlijning van sonde arrays, evenals het gebruik van de lithografische patronen voor celoppervlak interactie studies.

Grote terrein Scanning Probe Nanolithography vergemakkelijkt door automatische uitlijning en de toepassing ervan op substraat Fabrication voor cel Cultuurwetenschappen

Hier presenteren we een protocol voor het onderzoek naar de structuur en de dynamiek van Interfaciale water op de atoomschaal, in termen van submolecular resolutie beeldvorming, moleculaire manipulatie en enkele-binding Vibrationele spectroscopie.

Sonderen de structuur en de dynamiek van Interfaciale Water met Scanning Tunneling microscopie en spectroscopie

Hier presenteren we een protocol karakteriseren nucleosoom deeltjes op het niveau van de single-molecuul met behulp van statische en time-lapse atomaire kracht microscopie (AFM) beeldvormende technieken. De beschreven methode van oppervlakte functionalization zorgt voor de opname van de structuur en de dynamiek van nucleosomes in hoge resolutie op nanoschaal.

De structuur en de dynamiek van Nucleosomes met behulp van Atomic Force microscopie Imaging sonderen

Atoomkrachtmicroscopie (AFM) in combinatie met scanning elektrochemische microscopie (SECM), namelijk AFM-SECM, kan worden gebruikt om tegelijkertijd topografische en elektrochemische informatie met hoge resolutie te verkrijgen op materiaaloppervlakken op nanoschaal. Dergelijke informatie is van cruciaal belang voor het begrijpen van heterogene eigenschappen (bijv. reactiviteit, defecten en reactieplaatsen) op lokale oppervlakken van nanomaterialen, elektroden en biomaterialen.

Indringende oppervlakte-elektrochemische activiteit van nanomaterialen met behulp van een hybride atoomkrachtmicroscoopscanmicroscoop (AFM-SECM)

Grootschalige steekproefinspectie met nanoschaalresolutie heeft een breed scala aan toepassingen, met name voor nanogefabriceerde halfgeleiderwafers. Atoomkrachtmicroscopen kunnen hiervoor een geweldig hulpmiddel zijn, maar worden beperkt door hun beeldvormingssnelheid. Dit werk maakt gebruik van parallelle actieve cantilever-arrays in AFM's om inspecties met een hoge doorvoer en op grote schaal mogelijk te maken.

Actieve sonde-atoomkrachtmicroscopie met quattro-parallelle vrijdragende arrays voor grootschalige monsterinspectie met hoge doorvoer

Verken nanomeetmethoden en moleculaire dynamische simulaties voor het analyseren van elektronische en opto-elektronische eigenschappen van C84-ingebouwde siliciumsubstraten. Deze technieken bieden inzicht in nanomateriaalgedrag.

probing C

Meer video's verkennen