محققان یک "پیچ و خم" به طراحی متریال کلاسیک اضافه می کنند

محققان یک "پیچ و خم" به طراحی متریال کلاسیک اضافه می کنند

تمبر زمان: 24 ژانویه 2024، 11:23 صبح
گره منبع: 3083160
ژان 24، 2024

(اخبار نانوورک) محققان آزمایشگاه ملی شتابدهنده SLAC وزارت انرژی، دانشگاه استنفورد و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی DOE (LBNL) برای اولین بار یک ساختار بلوری چند لایه پیچ خورده را رشد دادند و خواص کلیدی ساختار را اندازه گرفتند. این ساختار پیچ خورده می تواند به محققان کمک کند تا مواد نسل بعدی سلول های خورشیدی، کامپیوترهای کوانتومی، لیزر و سایر دستگاه ها را توسعه دهند. یی کوی، استاد دانشگاه استنفورد و SLAC و یکی از نویسندگان مقاله، گفت: «این ساختار چیزی است که قبلاً ندیده بودیم – برای من شگفت‌انگیز بود. یک ویژگی الکترونیکی کوانتومی جدید می تواند در این ساختار پیچ خورده سه لایه در آزمایش های آینده ظاهر شود. متن تصرف

اضافه کردن لایه ها، با پیچ و تاب

کریستال‌هایی که تیم طراحی کردند مفهوم اپیتاکسی را گسترش دادند، پدیده‌ای که زمانی اتفاق می‌افتد که یک نوع ماده کریستالی بر روی یک ماده دیگر به روشی منظم رشد می‌کند - به نوعی مانند رشد یک چمنزار تمیز در بالای خاک، اما در سطح اتمی. درک رشد همپایی برای بیش از 50 سال برای توسعه بسیاری از صنایع، به ویژه صنعت نیمه هادی، حیاتی بوده است. در واقع، اپیتاکسی بخشی از بسیاری از وسایل الکترونیکی است که ما امروزه استفاده می‌کنیم، از تلفن‌های همراه گرفته تا رایانه‌ها و پنل‌های خورشیدی، که به الکتریسیته اجازه می‌دهد تا از طریق آنها جریان یابد، نه جریان. تا به امروز، تحقیقات اپیتاکسی بر روی رشد یک لایه از مواد بر روی لایه دیگر متمرکز شده است، و این دو ماده دارای جهت گیری کریستالی یکسان در سطح مشترک هستند. این رویکرد برای چندین دهه در بسیاری از کاربردها مانند ترانزیستورها، دیودهای ساطع کننده نور، لیزرها و دستگاه های کوانتومی موفق بوده است. اما برای یافتن مواد جدیدی که حتی برای نیازهای سخت‌تر، مانند محاسبات کوانتومی، عملکرد بهتری دارند، محققان به دنبال طرح‌های اپیتاکسیال دیگری هستند - طرح‌هایی که ممکن است پیچیده‌تر و در عین حال عملکرد بهتری داشته باشند، از این رو مفهوم «هم‌نمونی پیچ‌خورده» در این مطالعه نشان داده شد. در آزمایش آنها به تفصیل در علم (اپیتاکسی پیچ خورده نانودیسک های طلا که بین لایه های زیرلایه پیچ خورده دی سولفید مولیبدن رشد کرده است.محققان یک لایه طلا بین دو ورقه از یک ماده نیمه رسانای سنتی، دی سولفید مولیبدن (MoS) اضافه کردند.2). یی کوی، دانشجوی فارغ التحصیل پروفسور کوی در رشته علوم و مهندسی مواد در استنفورد و یکی از نویسندگان مقاله، گفت: از آنجایی که جهت ورقه های بالا و پایین متفاوت بود، اتم های طلا نمی توانستند به طور همزمان با هر دو هماهنگ شوند، که به ساختار طلا اجازه می داد بپیچد. . تنها با یک MoS پایین2 کوی، دانشجوی فارغ التحصیل گفت: لایه، طلا خوشحال است که با آن هماهنگ می شود، بنابراین هیچ پیچشی اتفاق نمی افتد. اما با دو MoS پیچ خورده2 ورق، طلا مطمئن نیست که با لایه بالا یا پایین تراز باشد. ما موفق شدیم به طلا کمک کنیم سردرگمی خود را حل کند و رابطه ای بین جهت طلا و زاویه پیچش MoS دو لایه کشف کردیم.2"

زاپینگ نانودیسک های طلا

برای مطالعه دقیق لایه طلا، تیم محقق از موسسه علوم مواد و انرژی استنفورد (SIMES) و LBNL نمونه ای از کل ساختار را تا 500 درجه سانتیگراد گرم کردند. سپس با استفاده از تکنیکی به نام میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) جریانی از الکترون ها را از طریق نمونه ارسال کردند که مورفولوژی، جهت گیری و کرنش نانودیسک های طلا را پس از بازپخت در دماهای مختلف نشان داد. اندازه‌گیری این ویژگی‌های نانودیسک‌های طلا اولین گام ضروری برای درک چگونگی طراحی ساختار جدید برای کاربردهای دنیای واقعی در آینده بود. کوی، دانشجوی فارغ التحصیل، گفت: «بدون این مطالعه، ما نمی‌دانستیم که آیا چرخاندن یک لایه همپایه فلز در بالای یک نیمه‌رسانا امکان‌پذیر است یا خیر. اندازه گیری ساختار سه لایه کامل با میکروسکوپ الکترونی تأیید کرد که نه تنها امکان پذیر است، بلکه می توان ساختار جدید را به روش های هیجان انگیز کنترل کرد. در مرحله بعد، محققان می‌خواهند خواص نوری نانودیسک‌های طلا را با استفاده از TEM مطالعه کنند و بدانند که آیا طراحی آنها خواص فیزیکی مانند ساختار نوار طلا را تغییر می‌دهد یا خیر. آنها همچنین می‌خواهند این مفهوم را برای ساختن سازه‌های سه لایه با سایر مواد نیمه‌رسانا و فلزات دیگر گسترش دهند. باب سینکلر، پروفسور چارلز ام. پیگوت در دانشکده علوم و مهندسی مواد استنفورد و یکی از نویسندگان مقاله، گفت: «ما شروع به بررسی این موضوع کرده‌ایم که آیا فقط این ترکیب مواد این امکان را می‌دهد یا اینکه به طور گسترده‌تری اتفاق می‌افتد. "این کشف مجموعه جدیدی از آزمایشات را باز می کند که می توانیم آنها را امتحان کنیم. ما می‌توانیم در مسیر یافتن ویژگی‌های مواد کاملاً جدیدی باشیم که بتوانیم از آنها بهره‌برداری کنیم.»

تمبر زمان:

بیشتر از نانورک