sondagem C ₈₄ -embedded Si substrato utilizando Scanning Probe Microscopy e Dinâmica Molecular

O objetivo deste estudo é a fabricação de uma heterojunção de substrato de silício embebido em C84 e análise subsequente para obter uma compreensão abrangente das propriedades eletrônicas, optoeletrônicas, mecânicas, magnéticas e de emissão de campo dos materiais resultantes. Os nanomateriais que tenho no forcator são uma tendência variada de uma revolução material. Com a ajuda de um microscópio de sonda fina, seremos capazes de identificar as características das nanoestruturas nas superfícies com uma resolução suficiente e uma resolução.

Usando simulação dinâmica molecular, podemos monitorar o comportamento tipo, dependente, atômico e mecânico do processo de indentação. Todas as simulações foram realizadas com computação paralela em um superaglomerado ALPS do NCHC e todo o trabalho experimental foi feito no laboratório de nanociência do NCHU. A pessoa que demonstrou os procedimentos será Che-Fu, Pei-Fang, Ya-Chi e Wei-Pin do meu grupo.

Primeiro, submeta um substrato de silício 111 a uma limpeza envolvendo a aplicação de um solvente seguido de aquecimento em um sistema de ultra-alto vácuo para a remoção da camada de óxido e impurezas da superfície do substrato. Para a deposição de C84 na superfície do silício, pré-aqueça um evaporador Castle com uma fonte de alimentação externa através de filamentos de aquecimento a 500 graus Celsius para promover a liberação de gases de impurezas. Em seguida, carregue as nanopartículas C84 em um recipiente Castle.

Em seguida, aqueça resistivamente o castelo a 650 graus Celsius para vaporizar as nanopartículas C84. Agora, evapore as nanopartículas C84 em linhas retas até que atinjam o substrato de silício através de uma válvula controlada a uma pressão abaixo de cinco vezes 10 elevado a menos oito pascal. Em seguida, o silício 111 pré-ALBA substarate em um sistema de vácuo ultra-alto a 900 graus Celsius para obter as estruturas uma a uma.

Reduza a temperatura para 650 graus Celsius por 30 minutos para a deposição das nanopartículas C84 na superfície do substrato. No substrato de silício ALBA a aproximadamente 750 graus Celsius por 12 horas, durante as quais as nanopartículas C84 em pó se automontam em um raio de fulereno altamente uniforme na superfície do substrato de silício 111. Neste ponto, coloque o substrato de silício embutido em C84 em um suporte de amostra de microscopia de sonda de varredura, ou SPM.

Transfira a amostra da câmara de troca para uma câmara de preparação de amostra. Introduza o suporte em um sistema de cabeçote de varredura UHV-STM e transfira a amostra para uma câmara de observação. Em seguida, varra o viés de amostra aplicado de menos cinco para cinco volts.

Em seguida, clique no item de medição IV para medir o olho da corrente de tunelamento em resolução atômica. Escolha pelo menos 20 locais específicos no substrato de silício embutido no C84 para as medições. Para medir a energia do band gap, obtenha curvas IV conforme descrito anteriormente a partir das superfícies indicadas no protocolo de texto.

Em seguida, coloque o substrato de silício embutido em C84 em um suporte de amostra de emissão de campo, ou FE. Insira o suporte na câmara de análise de EF. Em seguida, evacuar a câmara para uma pressão de aproximadamente cinco vezes 10 elevado a menos 5 pascal para a medição de FE.

Aumente a tensão aplicada manualmente no substrato de 100 para 1.100 volts. Meça a corrente de emissão de campo correspondente em função da tensão aplicada usando uma unidade de medição de fonte de alta tensão com um amplificador de corrente. Agora, coloque o substrato de teste no centro do compartimento de amostra de um sistema de medição de emissão óptica.

Em seguida, focalize uma fonte de laser de hélio-cádmio com emissões de 325 nanômetros. Após a configuração do espectrômetro, adquira o espectro de fotoluminescência coletando e analisando os fótons emissores. Magnetize amostras do substrato de silício embebido em C84 antes da espectroscopia de força magnética, ou medições MFM, aplicando um ímã com uma intensidade de campo de aproximadamente 2 quilos.

Depois de colocar a amostra magnetizada no estágio de amostra MFM, observe a microestrutura do fulereno no domínio magnético embutido no substrato de silício usando MFM no modo de elevação com a aplicação de magnetização perpendicular à superfície da amostra. Em seguida, magnetize amostras do substrato de silício embutido em C84 e aglomerados de C84 no substrato de silício embutido em C84 antes dos experimentos SQUID, aplicando um ímã com uma intensidade de campo de aproximadamente 2 quilos. Coloque a amostra magnetizada no SQUID.

Em seguida, aplique um campo magnético abrangente em uma faixa de aproximadamente 2 quilos. Obtenha os loops de magnetização plotados em relação ao campo magnético externo em medições SQUID à temperatura ambiente. Para medir a rigidez do substrato de silício embutido em C84, primeiro coloque um dos substratos em um AFM, ou microscópio atômico, estágio de amostra.

Em seguida, obtenha medições de força sob condições atmosféricas a partir dos substratos de silício apropriados. Obtenha medições de força conforme descrito anteriormente usando o AFM e um sistema UHV dos substratos de silício apropriados. Para preparar o substrato de silício, ligue o software OSSD.

Clique no botão de pesquisa para mostrar o painel de critérios de pesquisa. Escolha substrato de silício, tipo elementar, estrutura reconstruída, semicondutor elétrico, treliça de diamante, face 111 e padrão de sete por sete. Em seguida, clique nos botões pesquisar e aceitar para exibir o painel da lista de estruturas.

Clique na estrutura desejada silício 111 sete por sete superfície. Agora, clique no botão de arquivo e salve o arquivo de coordenação como um arquivo xyz. Em seguida, ligue o software Ovito, carregue o arquivo xyz no software e use o comando slice para capturar uma supercélula da estrutura de superfície de silício 111 sete por sete com o tamanho apropriado, 26,878 por 46,554 angstrom ao quadrado nas direções X e Y.

Use o comando simulation cell para ajustar o tamanho da célula nas direções X e Y e desloque a célula para o ponto de origem zero. Use a transformação afim e clique na matriz de transformação para deslocar o modelo de 5,714 angstroms na direção normal. Use o comando slice para cortar a camada de átomos mais inferior na direção normal.

Exporte o arquivo de dados com o formato LAMMPS. Com o formato de arquivo de dados LAMMPS, o limite da célula será definido. Recarregue os dados com o formato de LAMMPS no Ovito.

Use o comando quebrar em limites periódicos para reorganizar a estrutura dentro da célula. Use a transformação afim e clique na matriz de transformação para deslocar o modelo de 84,6 angstroms na direção normal. Use o comando simulation cell para ajustar o tamanho da célula em 150 angstroms na direção Z.

Exporte o arquivo de dados com o formato LAMMPS. Recarregue os dados no Ovito. Use imagens periódicas para duplicar uma supercélula de cinco por três nas direções X e Y para aumentar o tamanho do substrato.

Exporte o arquivo de dados com o formato LAMMPS. Depois de preparar um arquivo de coordenação da supercélula de silício 111 com o tamanho apropriado, carregue os dados no Ovito. Use imagens periódicas para duplicar uma supercélula de cinco por três por oito nas direções X, Y e Z para aumentar o tamanho do substrato.

Use a transformação afim e selecione a matriz de transformação para deslocar o modelo para o ponto de origem na direção Z 37,6184 angstroms. Exporte o arquivo de dados com o formato LAMMPS. Combine os arquivos de dados da superfície de silício 111 sete por sete e os modelos de substrato de silício 111 usando um editor de texto.

O modelo de substrato de silício 111 sete por sete está pronto. Para preparar o fulereno C84 monocamada, baixe o arquivo de coordenação do fulereno C84 da web. Use um programa caseiro para duplicar fulerenos C84 sete por sete dispostos em uma estrutura de favo de mel.

Em seguida, use um programa caseiro para colocar a monocamada C84 na superfície de silício 111 sete por sete com a distância de três angstroms. Use o comando load data para carregar o modelo de simulação no script LAMMPS. Em seguida, configure a região e crie comandos atom para criar uma sonda esférica de cinco nanômetros.

Finalmente, prepare um script de entrada do LAMMPS para simulação de indentação e calcule as propriedades mecânicas detalhadas. Uma monocamada de moléculas de C84 em uma superfície desordenada de silício 111 foi fabricada usando um processo de automontagem controlada e uma série de imagens topográficas medidas por UHV-STM com vários graus de cobertura são mostradas aqui. As propriedades eletrônicas e ópticas do substrato de silício embebido em C84 foram investigadas usando técnicas de análise STM e fotoluminescência.

As excelentes propriedades materiais das amostras demonstram como a nanotecnologia pode ser usada para o controle da matéria em escalas atômicas e nano. Os resultados MFM e SQUID mostram o magnetismo da superfície do substrato embutido em C84. Os resultados de UHV-AFM demonstram o potencial da carcaça C84-encaixada do silicone como uma alternativa ao carboneto do semicondutor em dispositivos nanoeletrônicos para a alta temperatura, poder superior, aplicações de alta frequência.

Bem como em sistemas magnéticos e microeletromecânicos. O processo de simulação dinâmica molecular na nanoindentação do substrato embutido em C84 é mostrado aqui. As propriedades mecânicas do substrato embebido em fulereno são mostradas aqui.

Os instantâneos correspondentes em função da profundidade de recuo podem ser vistos aqui. Os resultados da força de indentação em função da profundidade de indentação são usados para calcular a dureza, o módulo reduzido e a rigidez de inchaço da monocamada C84. Agora é uma percepção popular que um nanomaterial trará um desenvolvimento aplicável em ciência e tecnologias por causa da unidade de camada de propriedades químicas, físicas e mecânicas.

Com apenas uma monocamada de fulereno, as propriedades do substrato de silício podem ser alteradas drasticamente. Em nosso estudo, o substrato de silício embutido em fulereno tem uma borda ondulada, boas propriedades de emissão de combustível e alta resistência, e também é o fulereno magnético. Acredito que nossos substratos propostos terão um melhor desempenho em uma aplicação mais ampla em nanotecnologia.

Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como realizar experimentos e simulações para magnetismo de superfície. A demonstração dessas técnicas abrangentes abrirá caminho para os pesquisadores explorarem as propriedades fundamentais dos materiais.