This paper reports the nanomaterial fabrication of a fullerene Si substrate inspected and verified by nanomeasurements and molecular dynamic simulation.
Dette papiret rapporterer en rekke utformet C 84 -embedded Si substrat fabrikkert ved hjelp av en kontrollert selvbygging metode i en ultrahøy vakuumkammeret. Egenskapene til C 84 -embedded Si overflate, for eksempel atom oppløsning topografi, lokale elektroniske tilstandstetthet, band gap energi, feltemisjonsegenskaper, nanomechanical stivhet, og overflaten magnetisme, ble undersøkt ved hjelp av en rekke overflateanalyseteknikker i henhold ultra, høyt vakuum (UHV) forhold samt i en atmosfærisk system. Eksperimentelle resultater viser den høye jevnhet C 84 -embedded Si overflate fremstille ved hjelp av en kontrollert selv-sammenstillingen nanoteknologi mekanisme, representerer en viktig utvikling i anvendelsen av feltavgivende skjerm (FED), optoelektroniske enhet fabrikasjon, MEMS skjærende verktøy, og i arbeidet å finne en passende erstatning for karbid halvledere. Molekylær dynamikk (MD) metode med semi-empiriske potensiale kan be brukt for å studere den nanoindentation av C-84 -embedded Si-substrat. En detaljert beskrivelse for å utføre MD simulering er presentert her. Detaljer for en omfattende studie på mekanisk analyse av MD simulering som innrykk kraft, Youngs modul, overflate stivhet, atom stress, og atom belastning er inkludert. Atom stress og von-Mises belastningsskader distribusjoner av innrykk modellen kan beregnes til å overvåke deformasjon mekanisme med tiden evaluering i atomistisk nivå.
Fulle molekyler og komposittmaterialer de utgjør er karakteristiske blant nanomaterialer på grunn av sine gode strukturelle egenskaper, elektronisk ledningsevne, mekanisk styrke, og kjemiske egenskaper 1-4. Disse materialene har vist seg svært nyttig i en rekke felt, for eksempel elektronikk, datamaskiner, brenselcelleteknologi, solceller, og feltutslippsteknologi 5,6.
Blant disse materialene, har silisiumkarbid (SiC) nanopartikkel kompositter fått spesiell oppmerksomhet takket være sitt brede band gap, høy varmeledningsevne og stabilitet, høy elektrisk sammenbrudd evne, og kjemisk treghet. Disse fordelene er spesielt tydelig i optiske enheter, metall-oksid-halvleder felteffekttransistorer (MOSFET), lysdioder (LED), og høy effekt, høy frekvens, og høye temperaturer. Imidlertid mangler med høy tetthet som vanligvis observeres på overflaten av Conventional silisiumkarbid kan ha skadelige effekter på den elektroniske struktur, selv fører til enheten svikt 7,8. Til tross for det faktum at anvendelsen av SiC har blitt studert siden 1960, og dette spesielle uløst problem gjenstår.
Målet med denne studien var fabrikasjon av en C 84 -embedded Si substrat hetero og påfølgende analyse for å få en helhetlig forståelse av de elektroniske, optiske, mekaniske, magnetiske, og feltemisjonsegenskaper av de resulterende materialer. Vi tok også opp spørsmålet om bruk av numerisk simulering for å forutsi egenskapene til nanomaterialer, gjennom romanen anvendelse av molekylære dynamikk beregninger.
I denne studien viser vi fremstilling av en selv-sammenstilt monolag av C 84 på et Si-substrat gjennom en ny utglødningsprosessen (figur 1). Denne fremgangsmåte kan også anvendes for å fremstille andre typer nanopartikkel-innebygde halvledersubstrater. C 84 -embedded Si substrat ble preget på atomært skala ved hjelp av UHV-STM (figur 2), felt utslipp spektrometer, foto-luminescens spektroskopi, MFM og blekksprut (figur 3).
<p class…The authors have nothing to disclose.
The authors would like to thank the Ministry of Science and Technology of Taiwan, for their financial support of this research under Contract Nos. MOST-102-2923-E-492- 001-MY3 (W. J. Lee) and NSC-102- 2112-M-005-003-MY3 (M. S. Ho). Support from the High-performance Computing of Taiwan in providing huge computing resources to facilitate this research is also gratefully acknowledged.
Silicon wafer | Si(111) Type/Dopant: P/Boron Resistivity: 0.05-0.1 Ohm.cm | ||
Carbon,C84 | Legend Star | C84 powder, 98% | |
Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 84422 | RCA,37% |
Ammonium | Choneye Pure Chemical | RCA,25% | |
Hydrogen peroxide | Choneye Pure Chemical | RCA,35% | |
Nitrogen | Ni Ni Air | high-pressure bottle,95% | |
Tungsten | Nilaco | 461327 | wire, diameter 0.3 mm, tip |
Sodium hydroxide | UCW | 85765 | etching Tungsten wire for tip, |
Acetone | Marcon Fine Chemicals | 99920 | suitable for liquid chromatography and UV-spectrophotometry |
Methanol | Marcon Fine Chemicals | 64837 | suitable for liquid chromatography and UV-spectrophotometry |
UHV-SPM | JEOL Ltd | JSPM-4500A | Ultrahigh Vacuum Scanning Tunneling Microscope and Ultrahigh Vacuum Atomic Force Microscope |
Power supply | Keithley | 237 | High-Voltage Source-Measure Unit |
SQUID | Quantum desigh | MPMS-7 | Magnetic field strength: ± 7.0 Tesla, Temperature range: 2 ~ 400 K, Magnetic-dipole range:5 × 10^-7 ~ 300 emu |
ALPS | National Center for High-performance Computing, Taiwan | Advanced Large-scale Parallel Supercluster, 177Tflops; 25,600 CPU cores; 73,728 GB RAM; 1074 TB storage |