sondagem C

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 deposição de C84 na superfície de silício, pré-aqueça um evaporador Castle com uma fonte de alimentação externa por meio de filamentos de aquecimento até 500 graus Celsius para promover a eliminação de impurezas. Em seguida, carregue nanopartículas de C84 em um recipiente Castle.

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

Reduza a temperatura para 650 graus celsius por 30 minutos para a deposição das nanopartículas de C84 na superfície do substrato. No substrato de silício ALBA, a aproximadamente 750 graus celsius por 12 horas, período durante o qual as nanopartículas em pó de C84 se auto-organizam em um raio de fulereno altamente uniforme na superfície do substrato de silício 111. Neste momento, coloque o substrato de silício com C84 incorporado no porta-amostras de microscopia de sonda de varredura, ou SPM.

Transfira a amostra da câmara de troca para uma câmara de preparação de amostras. Introduza o suporte em um sistema de cabeçote de microscopia de tunelamento em ultra-alto vácuo (UHV-STM) e transfira a amostra para uma câmara de observação. Em seguida, varra a tensão aplicada na amostra de menos cinco a cinco volts.

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

Em seguida, coloque o substrato de silício com C84 incorporado em um suporte de amostra de emissão de campo, ou FE. Insira o suporte na câmara de análise de FE. Em seguida, evacue a câmara até uma pressão de aproximadamente cinco vezes 10 à menos 5 pascal para a medição de FE.

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

Em seguida, foque uma fonte a laser de hélio-cádmio com emissões de 325 nanômetros. Após configurar o espectrômetro, adquira o espectro de fotoluminescência coletando e analisando os fótons emitidos. Magnetize amostras do substrato de silício com C84 incorporado antes das medições de espectroscopia de força magnética, ou MFM, aplicando um ímã com uma intensidade de campo de aproximadamente 2 quilo oersted.

Após posicionar a amostra magnetizada no estágio da amostra de MFM, observe a microestrutura do fulereno no domínio magnético embutido dentro do substrato de silício utilizando MFM no modo de elevação com a aplicação de magnetização perpendicular à superfície da amostra. Em seguida, magnetize amostras do substrato de silício com C84 embutido e aglomerados de C84 sobre o substrato de silício com C84 embutido antes dos experimentos de SQUID aplicando um ímã com intensidade de campo de aproximadamente 2 quilo oersted. Coloque a amostra magnetizada no SQUID.

Em seguida, aplique um campo magnético varrido na faixa de aproximadamente 2 quilo oersted. Obtenha os laços de magnetização plotados em função do campo magnético externo nas medições SQUID à temperatura ambiente. Para medir a rigidez do substrato de silício com C84 incorporado, coloque primeiramente um dos substratos em um estágio de amostra de microscopia de força atômica (AFM).

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

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

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

Utilize o comando de célula de simulação para ajustar o tamanho da célula nas direções X e Y e desloque a célula até o ponto de origem zero. Utilize a transformação afim e clique em matriz de transformação para deslocar o modelo em 5,714 angstroms na direção normal. Utilize o comando de corte para remover a camada de átomos mais inferior na direção normal.

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

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

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

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

Utilize uma transformação afim e selecione a matriz de transformação para deslocar o modelo até o ponto de origem na direção Z em 37,6184 angstroms. Exporte o arquivo de dados no formato LAMMPS. Combine os arquivos de dados da superfície 111 sete por sete de silício e dos modelos de substrato de silício 111 utilizando um editor de texto.

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

Em seguida, utilize um programa caseiro para depositar a monocamada de C84 sobre a superfície de silício 111 sete por sete com uma distância de três angstroms. Use o comando load data para carregar o modelo de simulação no script do LAMMPS. Depois, defina a região e use os comandos create atom para criar uma sonda esférica de cinco nanômetros.

Por fim, prepare um script de entrada para o LAMMPS para simulação de indentação e calcule as propriedades mecânicas detalhadas. Uma monocamada de moléculas de C84 sobre uma superfície desordenada de silício 111 foi fabricada utilizando um processo controlado de autoorganização, e uma série de imagens topográficas medidas por STM em ultra-alto vácuo (UHV-STM) com diversos graus de cobertura é apresentada aqui. As propriedades eletrônicas e ópticas do substrato de silício com C84 incorporado foram investigadas utilizando técnicas de STM e análise de fotoluminescência.

As excelentes propriedades materiais das amostras demonstram como a nanotecnologia pode ser utilizada para o controle da matéria em escalas atômica e nanométrica. Os resultados de MFM e SQUID mostram o magnetismo superficial do substrato com C84 incorporado. Os resultados de UHV-AFM demonstram o potencial do substrato de silício com C84 incorporado como alternativa ao carbeto semicondutor em dispositivos nanoeletrônicos para aplicações de alta temperatura, alta potência e alta frequência.

Bem como em sistemas magnéticos e microeletromecânicos. O processo de simulação dinâmica molecular sobre a nanoindentação do substrato com C84 incorporado é mostrado aqui. As propriedades mecânicas do substrato com fulereno incorporado são mostradas aqui.

As imagens correspondentes em função da profundidade de indentação podem ser vistas aqui. Os resultados da força de indentação em função da profundidade de indentação são utilizados para calcular a dureza, o módulo reduzido e a rigidez ao inchamento da monocamada de C84. Atualmente, é uma percepção comum que um nanomaterial trará um desenvolvimento aplicável na ciência e nas tecnologias devido à unidade em camada das 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 com fulereno incorporado apresenta uma borda ondulada, boas propriedades de emissão de combustível e alta resistência, além de o fulereno ser magnético. Acredito que nossos substratos propostos terão um desempenho superior em uma gama mais ampla de aplicações na nanotecnologia.

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