Peneliti menambahkan 'sentuhan' pada desain material klasik

Peneliti menambahkan 'sentuhan' pada desain material klasik

Stempel Waktu: 24 Januari 2024 11
Node Sumber: 3083160
Jan 24, 2024

(Berita Nanowerk) Para peneliti di Laboratorium Akselerator Nasional SLAC Departemen Energi, Universitas Stanford, dan Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley (LBNL) di DOE menumbuhkan struktur kristal multilapis yang terpelintir untuk pertama kalinya dan mengukur sifat-sifat utama struktur tersebut. Struktur bengkok ini dapat membantu para peneliti mengembangkan bahan generasi berikutnya untuk sel surya, komputer kuantum, laser, dan perangkat lainnya. “Struktur ini adalah sesuatu yang belum pernah kita lihat sebelumnya – ini merupakan kejutan besar bagi saya,” kata Yi Cui, seorang profesor di Stanford dan SLAC serta rekan penulis makalah. “Properti elektronik kuantum baru mungkin muncul dalam struktur bengkok tiga lapis ini dalam percobaan di masa depan.” teks KETERANGAN

Menambahkan lapisan, dengan twist

Kristal yang dirancang tim memperluas konsep epitaksi, sebuah fenomena yang terjadi ketika satu jenis bahan kristal tumbuh di atas bahan lain secara teratur – seperti menumbuhkan halaman rumput yang rapi di atas tanah, tetapi pada tingkat atom. Memahami pertumbuhan epitaksi sangat penting bagi perkembangan banyak industri selama lebih dari 50 tahun, khususnya industri semikonduktor. Memang benar, epitaksi adalah bagian dari banyak perangkat elektronik yang kita gunakan saat ini, mulai dari ponsel, komputer, hingga panel surya, yang memungkinkan listrik mengalir, dan bukan mengalir, melalui perangkat tersebut. Sampai saat ini, penelitian epitaksi berfokus pada menumbuhkan satu lapisan material ke lapisan lainnya, dan kedua material tersebut memiliki orientasi kristal yang sama pada antarmukanya. Pendekatan ini telah berhasil selama beberapa dekade dalam banyak aplikasi, seperti transistor, dioda pemancar cahaya, laser, dan perangkat kuantum. Namun untuk menemukan material baru yang berkinerja lebih baik untuk kebutuhan yang lebih menuntut, seperti komputasi kuantum, para peneliti mencari desain epitaksi lain – yang mungkin lebih kompleks, namun berkinerja lebih baik, oleh karena itu konsep “twisted epitaksi” ditunjukkan dalam penelitian ini. Dalam percobaan mereka, dirinci Ilmu (“Epitaksi terpilin dari nanodisk emas yang tumbuh di antara lapisan substrat molibdenum disulfida yang terpilin”), peneliti menambahkan lapisan emas di antara dua lembar bahan semikonduktor tradisional, molibdenum disulfida (MoS2). Karena orientasi lembaran atas dan bawah berbeda, atom-atom emas tidak dapat sejajar dengan keduanya secara bersamaan, sehingga memungkinkan struktur Au terpelintir, kata Yi Cui, mahasiswa pascasarjana Profesor Cui di bidang ilmu dan teknik material di Stanford dan salah satu penulis makalah tersebut. . “Dengan hanya MoS terbawah2 lapisannya, emasnya akan dengan senang hati sejajar dengannya, sehingga tidak terjadi pelintiran,” kata Cui, mahasiswa pascasarjana tersebut. “Tetapi dengan dua MoS yang terpelintir2 lembaran, emasnya tidak pasti sejajar dengan lapisan atas atau bawah. Kami berhasil membantu emas memecahkan kebingungannya dan menemukan hubungan antara orientasi Au dan sudut puntir bilayer MoS2. "

Menyetrum nanodisc emas

Untuk mempelajari lapisan emas secara detail, tim peneliti dari Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (SIMES) dan LBNL memanaskan sampel seluruh struktur hingga 500 derajat Celcius. Kemudian mereka mengirimkan aliran elektron melalui sampel menggunakan teknik yang disebut mikroskop elektron transmisi (TEM), yang mengungkapkan morfologi, orientasi dan regangan nanodisc emas setelah anil pada suhu yang berbeda. Mengukur sifat-sifat nanodisc emas ini merupakan langkah pertama yang penting untuk memahami bagaimana struktur baru dapat dirancang untuk aplikasi dunia nyata di masa depan. “Tanpa penelitian ini, kita tidak akan tahu apakah lapisan epitaksial logam di atas semikonduktor dapat dipelintir,” kata Cui, mahasiswa pascasarjana. “Mengukur seluruh struktur tiga lapisan dengan mikroskop elektron menegaskan bahwa hal ini tidak hanya mungkin terjadi, tetapi juga bahwa struktur baru dapat dikontrol dengan cara yang menarik.” Selanjutnya, para peneliti ingin mempelajari lebih lanjut sifat optik nanodisc emas menggunakan TEM dan mempelajari apakah desainnya mengubah sifat fisik seperti struktur pita Au. Mereka juga ingin memperluas konsep ini dengan mencoba membangun struktur tiga lapis dengan bahan semikonduktor dan logam lainnya. “Kami mulai mengeksplorasi apakah hanya kombinasi material ini yang memungkinkan hal ini atau justru terjadi secara lebih luas,” kata Bob Sinclair, Profesor Charles M. Pigott di sekolah Ilmu dan Teknik Material Stanford dan rekan penulis makalah. “Penemuan ini membuka serangkaian eksperimen baru yang bisa kita coba. Kami mungkin sedang dalam perjalanan untuk menemukan sifat material baru yang dapat kami manfaatkan.”

Stempel Waktu:

Lebih dari Nanowerk