Name: sondagem C 84 -embedded Si substrato utilizando Scanning Probe Microscopy e Dinâmica Molecular (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-28T12:30:00.000+00:00
Duration: 13 min 58 s
Description: Explore a fabricação de heterojunções de silício com C84 e a análise de propriedades eletrônicas usando microscopia de sonda de varredura e simulação de dinâmica molecular. Este método avança a nanotecnologia.

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Os autores gostariam de agradecer ao Ministério da Ciência e Tecnologia de Taiwan, por seu apoio financeiro a esta pesquisa sob o Contrato nº MOST-102-2923-E-492-001-MY3 (W. J. Lee) e NSC-102-2112-M-005-003-MY3 (M. S. Ho). O apoio da Computação de Alto Desempenho de Taiwan no fornecimento de enormes recursos de computação para facilitar esta pesquisa também é reconhecido com gratidão.

<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: 
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<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: 
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<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>

Os autores não têm nada para revelar.

<html> Neste estudo, demonstra a fabricação de uma monocamada auto-montada de 84 C sobre um substrato de Si através de um novo processo de recozimento (Figura 1). Este processo também pode ser usado para preparar outros tipos de substratos semicondutores embebidos em nanopartículas. A C 84 -embedded substrato de Si foi caracterizado na escala atômica utilizando UHV-STM (Figura 2), espectrômetro de emissão de campo, espectroscopia de fotoluminescência, MFM e SQUID <s...

Moléculas de fulereno e os materiais compósitos que compreendem são distintos entre os nanomateriais, devido às suas características estruturais excelentes, condutividade eletrônica, resistência mecânica, e as propriedades químicas 1-4. Estes materiais têm provado altamente benéfico em uma variedade de campos, tais como eletrônicos, computadores, tecnologia de células de combustível, células solares, e tecnologia de emissão de campo 5,6. Entre estes materiais, carboneto de silício (SiC) compósitos de nanopartículas têm recebido especial atenção graças à sua lacuna de banda larga, de alta condutividade térmica e estabilidade, alta capacidade avaria elétrica e inércia química. Estes benefícios são particularmente óbvio em dispositivos optoeletrônicos, metal-oxide-semiconductor de efeito de campo de transistores (MOSFET), diodos emissores de luz (LEDs), e de alta potência, de alta frequência, e aplicações de alta temperatura. No entanto, os defeitos de alta densidade comumente observados na superfície de Conventicarboneto de silício onal pode ter efeitos prejudiciais sobre a estrutura eletrônica, mesmo levando à falha do dispositivo 7,8. Apesar do fato de que a aplicação de SiC tem sido estudada desde 1960, este problema não resolvido em particular permanece. O objetivo deste estudo foi a fabricação de uma C 84 -embedded heterojunction substrato de Si e análise posterior para obter uma compreensão abrangente das propriedades de emissão eletrônica, optoeletrônicos, mecânico, magnético, e de campo dos materiais resultantes. Nós também abordou a questão do uso de simulação numérica para prever as características dos nanomateriais, através da nova aplicação de cálculos de dinâmica molecular.

<table><tbody><tr><td>pastilhas</td><td></td><td></td> de silício <td>Si(111) Tipo/Dopante: P/Boro; Resistividade: 0.05-0.1 Ohm&#183; cm</td></tr><tr><td>Carbono, C84</td><td>Legend Star</td><td></td><td>C84 pó, 98%</td></tr> <tr><td>de ácido clorídrico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>84422</td><td>RCA, 37%</td></tr> <tr><td>de amônio</td><td>Choneye Pure Chemical</td><td></td><td>RCA, 25%</td></tr> <tr><td>de peróxido de hidrogênio</td><td>Choneye Pure Chemical</td><td></td><td>RCA, 35%</td></tr> <tr><td>de nitrogênio</td><td>Ni Ni Air</td><td></td><td>garrafa de alta pressão, fio</td></tr> <tr><td>de 461327</td> 95% <td>de tungstênio</td><td>Nilaco</td><td>, diâmetro 0,3 mm, ponta</td></tr><tr><td>Hidróxido de sódio</td><td>UCW</td><td>85765</td><td>gravura a água-forte Fio de tungstênio para ponta</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Marcon Fine Chemicals</td><td>99920</td><td>adequado para cromatografia líquida e espectrofotometria UV</td></tr><tr><td>Metanol</td><td>Marcon Fine Chemicals</td><td>64837</td><td>adequado para cromatografia líquida e Espectrofotometria UV</td></tr><tr><td>UHV-SPM</td><td>JEOL Ltd</td><td>JSPM-4500A</td><td>Microscópio de Tunelamento de Varredura a Vácuo Ultra-Alto e Microscópio de Força Atômica de Vácuo Ultra-alto</td></tr><tr><td>Fonte de alimentação</td><td>Keithley</td><td>237</td><td>Unidade de Medição de Fonte de Alta Tensão</td></tr><tr><td>SQUID</td><td>Quantum desigh</td><td>MPMS-7</td><td>Força do campo magnético: &plusmn; 7.0 Tesla, Faixa de temperatura: 2&#8211; 400 K, Faixa de dipolo magnético: 5&nbsp; &vezes; &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, 177 Tflops; 25.600 núcleos de CPU; 73.728 GB de RAM; 1.074 TB de armazenamento</td></tr></tbody></table>

sondagem c<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded si substrato utilizando scanning probe microscopy e dinâmica molecular

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

Este artigo relata um conjunto concebido C 84 -embedded substrato de Si fabricados usando um método de auto-montagem controladas em uma câmara de vácuo ultra-alta. As características do C 84 -embedded superfície Si, tais como uma topografia atômica resolução, densidade eletrônica local dos estados, energia da banda, propriedades de emissão de campo, rigidez nanomechanical, e magnetismo de superfície, foram examinados usando uma variedade de técnicas de análise de superfície sob ultra, alto vácuo (UHV) condições, bem como num sistema atmosférica. Resultados experimentais demonstram a alta uniformidade do 84 C -embedded Si superfície fabricados usando um mecanismo de nanotecnologia auto-montagem controlada, representa um importante desenvolvimento na aplicação de exibição de emissão de campo (FED), fabricação de dispositivos optoeletrônicos, MEMS ferramentas de corte, e nos esforços para encontrar um substituto adequado para semicondutores de metal duro. dinâmica molecular método (MD), com potencial semi-empírica pode be usadas para estudar a nanoindentação de C 84 -embedded substrato de Si. Uma descrição detalhada para a realização de simulação MD é aqui apresentada. Detalhes de um estudo abrangente sobre análise mecânica de simulação MD, tais como força de recuo, o módulo de Young, a rigidez da superfície, estresse atômica, e tensão atômica estão incluídos. As distribuições de tensões e deformações von Mises-atômicas do modelo recuo pode ser calculado para monitorar mecanismo de deformação com avaliação de tempos no nível atomística.

Uma monocamada de C 84 moléculas de um (111) da superfície desordenada Si foi fabricado usando um processo de auto-montagem controlada numa câmara de UHV Figura 1 mostra uma série de imagens topográficas medidos por UHV-STM com vários graus de cobertura:. (A) 0,01 mL, (b) 0,2 ml, (c) 0,7 ml, e (d) 0,9 ml. As propriedades electrónicas e ópticas do C 84 incorporado substrato de Si também foi investigada usando uma variedade de técnicas de análise de superfície, tais como STM e PL <st...

Este artigo relata a fabricação de nanomateriais de um substrato de Si fulereno inspecionado e verificado por nanomedições e simulação dinâmica molecular.

sondagem C<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded Si substrato utilizando Scanning Probe Microscopy e Dinâmica Molecular

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

O objetivo deste estudo é a fabricação de uma heterojunção de substrato de silício com C84 incorporado e a subsequente análise 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 representam uma tendência crescente de uma revolução de materiais. Com a ajuda de um microscópio de sonda fina, seremos capazes de identificar as características de nanoestruturas nas superfícies com resolução suficiente.Utilizando simulação de dinâmica molecular, podemos monitorar o tipo, dependência, comportamento atômico e mecânico do processo de indentação. Todas as simulações foram realizadas com computação paralela em um supercluster ALPS do NCHC, e todo o trabalho experimental foi conduzido no laboratório de nanociência da NCHU. As pessoas que demonstraram os procedimentos serão Che-Fu, Pei-Fang, Ya-Chi e Wei-Pin do meu grupo.Primeiro, submeta um substrato de silício 111 à limpeza envolvendo a aplicação de um solvente seguida por aquecimento em um sistema de vácuo ultraleve para remoção da camada de óxido e impurezas da superfície do substrato. Para a deposiç

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

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Engenharia

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Nós descrevemos a aplicação da nanoespectroscopia infravermelha e da microscopia de alta resolução da força atômica para visualizar o processo do self-assembly da proteína em agregados oligoméricas e em fibrilas do amilóide, que é associada pròxima com o início e o desenvolvimento de uma ampla gama de distúrbios neurodegenerativos humanos.

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A microscopia de força atômica (AFM) combinada com a microscopia eletroquímica de varredura (SECM), ou seja, AFM-SECM, pode ser usada para adquirir simultaneamente informações topográficas e eletroquímicas de alta resolução em superfícies materiais em nanoescala. Tais informações são fundamentais para a compreensão de propriedades heterogêneas (por exemplo, reatividade, defeitos e locais de reação) em superfícies locais de nanomateriais, eletrodos e biomateriais.

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Uma combinação de solução e síntese assistida por superfície abre novas direções na síntese atomicamente precisa de nanoestruturas. A microscopia de tunelamento de varredura (STM) complementada pela microscopia atômica da força do não-contato (nc-AFM) permite a caracterização detalhada de nano-objetos carbono-baseados recentemente projetados e gerados.

Visualização microscópica de nanografenos porosos sintetizados através de uma combinação de solução e química na superfície

A inspeção de amostras em larga escala com resolução em nanoescala tem uma ampla gama de aplicações, especialmente para wafers semicondutores nanofabricados. Microscópios de força atômica podem ser uma ótima ferramenta para esse fim, mas são limitados por sua velocidade de imagem. Este trabalho utiliza matrizes de cantiléver ativas paralelas em AFMs para permitir inspeções de alto rendimento e em larga escala.

Microscopia de Força Atômica de Sonda Ativa com Matrizes Cantilever Paralelas Quattro para Inspeção de Amostras em Grande Escala de Alto Rendimento

Explore a fabricação de heterojunções de silício com C84 e a análise de propriedades eletrônicas usando microscopia de sonda de varredura e simulação de dinâmica molecular. Este método avança a nanotecnologia.

sondagem C

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