Method Article

Sondowanie podłoża krzemowego osadzonego w C84 przy użyciu mikroskopii z sondą skaningową i dynamiki molekularnej

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

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

Ten artykuł opisuje wytwarzanie nanomateriałów z substratu fulerenu Si, które zostało sprawdzone i zweryfikowane za pomocą nanopomiarów i symulacji dynamiki molekularnej.

Abstract

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

Ten artykuł opisuje zaprojektowany przez matrycę substrat Si osadzony w C84, wyprodukowany przy użyciu kontrolowanej metody samomontażu w komorze ultra-wysokiej próżni. Charakterystyki powierzchni krzemu osadzonej w C84, takie jak topografia rozdzielczości atomowej, lokalna gęstość elektronowa stanów, energia przerwy energetycznej, właściwości emisji pola, sztywność nanomechaniczna i magnetyzm powierzchniowy, zostały zbadane przy użyciu różnych technik analizy powierzchni w warunkach ultra wysokiej próżni (UHV), a także w systemie atmosferycznym. Wyniki eksperymentalne wskazują na wysoką jednorodność powierzchni krzemu osadzonego w C84, wytworzonej przy użyciu kontrolowanego mechanizmu nanotechnologii samoorganizacji, co stanowi ważny postęp w zastosowaniu wyświetlacza emisji pola (FED), produkcji urządzeń optoelektronicznych, narzędzi skrawających MEMS oraz w wysiłkach na rzecz znalezienia odpowiedniego zamiennika dla półprzewodników z węglików spiekanych. Metoda dynamiki molekularnej (MD) o potencjale półempirycznym może być wykorzystana do badania nanoindentacji substratu Si osadzonego w C84. Szczegółowy opis wykonywania symulacji MD znajduje się tutaj. Zamieszczono szczegółowe informacje na temat kompleksowego badania nad analizą mechaniczną symulacji MD, takie jak siła wcięcia, moduł Younga, sztywność powierzchni, naprężenie atomowe i odkształcenie atomowe. Naprężenia atomowe i rozkłady odkształceń von-Misesa w modelu wcięć można obliczyć w celu monitorowania mechanizmu deformacji z oceną czasu na poziomie atomowym.

Introduction

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

Cząsteczki fulerenu i materiały kompozytowe, które zawierają, wyróżniają się wśród nanomateriałów doskonałymi właściwościami strukturalnymi, przewodnością elektronową, wytrzymałością mechaniczną i właściwościami chemicznymi1-4. Materiały te okazały się bardzo korzystne w wielu dziedzinach, takich jak elektronika, komputery, technologia ogniw paliwowych, ogniwa słoneczne i technologia emisji w terenie5,6.

Wśród tych materiałów, kompozyty nanocząsteczkowe z węglika krzemu (SiC) zyskały szczególną uwagę dzięki swojej szerokiej przerwie energetycznej, wysokiej przewodności cieplnej i stabilności, wysokiej zdolności do prze....

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

Protocol

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

UWAGA: Artykuł przedstawia metody używane do tworzenia samoorganizującego się układu fulerenów na powierzchni podłoża półprzewodnikowego. W szczególności przedstawiamy nowatorską metodę przygotowania substratu krzemowego zatopionego w fulerenie do stosowania jako emiter pola lub substrat w systemach mikroelektromechanicznych (MEMS) oraz urządzeniach optoelektronicznych w zastosowaniach wysokotemperaturowych, dużej mocy, a także w urządzeniach wysokiej częstotliwości9-13.

1. Wykonanie sześciokątnej warstwy wierzchniej C84 na podłożu Si

  1. Przygotować czyste podłoże Si(111)
    1. Poddaj podłoże Si czyszcze....

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

Results

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

Monowarstwa cząsteczek C84 na nieuporządkowanej powierzchni Si(111) została wytworzona przy użyciu kontrolowanego procesu samoorganizacji w komorze UHV. Rysunek 1 przedstawia serię obrazów topograficznych zmierzonych za pomocą UHV-STM o różnym stopniu pokrycia: (a) 0,01 ML, (b) 0,2 ML, (c) 0,7 ML i (d) 0,9 ML. Zbadano również właściwości elektroniczne i optyczne podłoża Si osadzonego w C84 przy użyciu różnych technik analizy powierzchni, takich jak STM i PL (rysunek 2

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

Discussion

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

W tym badaniu demonstrujemy wytwarzanie samoorganizującej się monowarstwy C84 na podłożu Si za pomocą nowatorskiego procesu wyżarzania (rysunek 1). Proces ten można również wykorzystać do przygotowania innych rodzajów podłoży półprzewodnikowych osadzonych w nanocząstkach. Substrat Si osadzony w C84 scharakteryzowano w skali atomowej za pomocą UHV-STM (ryc. 2), spektrometru emisji polowej, spektroskopii fotoluminescencyjnej, MFM i SQUID (ryc. 3).

.......

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

Disclosures

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

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

Autorzy chcieliby podziękować Ministerstwu Nauki i Technologii Tajwanu za finansowe wsparcie tych badań w ramach umów nr MOST-102-2923-E-492-001-MY3 (W. J. Lee) i NSC-102-2112-M-005-003-MY3 (M. S. Ho). Z wdzięcznością wyraża się również wsparcie ze strony Tajwańskiego Urzędu Obliczeń Wielkiej Skali w zakresie dostarczania ogromnych zasobów obliczeniowych w celu ułatwienia tych badań.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
WafelSi(111). Typ/Domieszka: P/Bor; Rezystywność: 0,05-0,1 Ohm· cm
Węgiel, C84Legend StarC84 proszek, 98%
Kwas solnySigma-Aldrich84422RCA, 37%
AmmoniumChoneye Pure ChemicalRCA, 25%
Nadtlenek wodoruChoneye Pure ChemicalRCA, 35%
AzotNi Ni Airbutla wysokociśnieniowa, 95%
wolframDrut 461327 Nilaco, średnica 0,3 mm, końcówka
Wodorotlenek soduUCW85765trawienie Drut wolframowy do końcówki
AcetonMarcon Fine Chemicals99920nadaje się do chromatografii cieczowej i spektrofotometrii UV
MetanolMarcon Fine Chemicals64837nadaje się do chromatografii cieczowej i Spektrofotometria UV
UHV-SPMJEOL LtdJSPM-4500AUltrawysokopróżniowy skaningowy mikroskop tunelowy i ultrawysokopróżniowy mikroskop sił atomowych
ZasilaczKeithley237Wysokonapięciowa jednostka źródłowo-pomiarowa
SQUIDQuantum desighMPMS-7Natężenie pola magnetycznego: ± 7.0 Tesla, Zakres temperatur: 2– 400 K, Zakres magnetyczno-dipolowy: 5  &czasy;   10-7 – 300 emu
ALPSNarodowe Centrum Obliczeń Wysokiej Skali, TajwanZaawansowany wielkoskalowy superklaster równoległy, 177 tys. ton elektronicznych; 25 600 rdzeni procesora; 73 728 GB pamięci RAM; 1 074 TB pamięci masowej
krzemowy

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