Raziskovalci dodajo "pridih" klasičnemu oblikovanju materialov

Jan 24, 2024

(Nanowerk novice) Raziskovalci z Ministrstva za energijo SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford University in DOE Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) so prvič vzgojili zvito večplastno kristalno strukturo in izmerili ključne lastnosti strukture. Zvita struktura bi lahko raziskovalcem pomagala razviti materiale naslednje generacije za sončne celice, kvantne računalnike, laserje in druge naprave. "Ta struktura je nekaj, česar še nismo videli - zame je bilo veliko presenečenje," je dejal Yi Cui, profesor na Stanfordu in SLAC ter soavtor prispevka. "Nova kvantna elektronska lastnost bi se lahko pojavila v tej trislojni zviti strukturi v prihodnjih poskusih." NAPIS

Dodajanje plasti, s preobratom

Kristali, ki jih je zasnovala ekipa, so razširili koncept epitaksije, pojava, ki se pojavi, ko ena vrsta kristalnega materiala raste na vrhu drugega materiala na urejen način – nekako tako, kot če bi gojili čeden travnik na vrhu zemlje, vendar na atomski ravni. Razumevanje epitaksialne rasti je že več kot 50 let ključnega pomena za razvoj številnih industrij, zlasti industrije polprevodnikov. Dejansko je epitaksija del številnih elektronskih naprav, ki jih uporabljamo danes, od mobilnih telefonov do računalnikov in sončnih kolektorjev, ki omogočajo, da elektrika teče in ne teče skozi njih. Do danes so bile raziskave epitaksije osredotočene na gojenje ene plasti materiala na drugo, oba materiala pa imata enako kristalno orientacijo na vmesniku. Ta pristop je že desetletja uspešen v številnih aplikacijah, kot so tranzistorji, svetleče diode, laserji in kvantne naprave. Toda da bi našli nove materiale, ki se še bolje obnesejo za zahtevnejše potrebe, kot je kvantno računalništvo, raziskovalci iščejo druge epitaksialne zasnove – takšne, ki bi lahko bile bolj zapletene, a bolj učinkovite, zato koncept »zvite epitaksije«, prikazan v tej študiji. V njihovem poskusu, podrobno opisanem v Znanost ("Zvita epitaksija zlatih nanodisk, gojenih med zvitimi substratnimi plastmi molibdenovega disulfida"), so raziskovalci dodali plast zlata med dve plošči tradicionalnega polprevodniškega materiala, molibdenovega disulfida (MoS2). Ker sta bila zgornja in spodnja plošča različno usmerjena, se atomi zlata niso mogli poravnati z obema hkrati, kar je omogočilo zvijanje strukture Au, je dejal Yi Cui, podiplomski študent profesorja Cuija v znanosti o materialih in inženirstvu na Stanfordu in soavtor prispevka . »Samo s spodnjim MoS2 plasti, se zlato z veseljem poravna z njo, tako da ne pride do zasuka,« je dejal Cui, podiplomski študent. »Ampak z dvema zvitima MoS2 listov, zlato ni gotovo poravnano z zgornjo ali spodnjo plastjo. Zlatu smo uspeli pomagati rešiti njegovo zmedo in odkrili smo razmerje med orientacijo Au in zasučnim kotom dvoslojnega MoS2«.

Zapiranje zlatih nanodiskov

Da bi podrobno preučili zlato plast, je skupina raziskovalcev s Stanfordskega inštituta za materiale in energetske znanosti (SIMES) in LBNL segrela vzorec celotne strukture na 500 stopinj Celzija. Nato so poslali tok elektronov skozi vzorec s tehniko, imenovano transmisijska elektronska mikroskopija (TEM), ki je razkrila morfologijo, orientacijo in napetost zlatih nanodiskov po žarjenju pri različnih temperaturah. Merjenje teh lastnosti zlatih nanodiskov je bil nujen prvi korak k razumevanju, kako bi lahko novo strukturo oblikovali za aplikacije v resničnem svetu v prihodnosti. "Brez te študije ne bi vedeli, ali je zvijanje epitaksialne plasti kovine na vrhu polprevodnika sploh mogoče," je dejal Cui, podiplomski študent. "Merjenje celotne trislojne strukture z elektronsko mikroskopijo je potrdilo, da ni le mogoče, ampak tudi, da je mogoče novo strukturo nadzorovati na razburljive načine." Nato želijo raziskovalci nadalje preučiti optične lastnosti zlatih nanodiskov z uporabo TEM in izvedeti, ali njihova zasnova spreminja fizične lastnosti, kot je pasovna struktura Au. Prav tako želijo razširiti ta koncept, da bi poskušali zgraditi trislojne strukture z drugimi polprevodniškimi materiali in drugimi kovinami. "Začenjamo raziskovati, ali to omogoča le ta kombinacija materialov ali pa se to zgodi širše," je dejal Bob Sinclair, profesor Charlesa M. Pigotta na Stanfordovi šoli za znanost in inženirstvo materialov in soavtor prispevka. »To odkritje odpira povsem novo serijo poskusov, ki jih lahko poskusimo. Lahko bi bili na poti k iskanju popolnoma novih lastnosti materiala, ki bi jih lahko izkoristili.«

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64500.php