probing C<sub> 84</sub> -Embedded Si sottofondo mediante scansione di sonda e microscopia dinamica molecolare
Summary
This paper reports the nanomaterial fabrication of a fullerene Si substrate inspected and verified by nanomeasurements and molecular dynamic simulation.
Abstract
Questo documento riporta una serie progettata C 84 -Embedded substrato di Si fabbricati utilizzando un metodo di auto-assemblaggio controllato in una camera a vuoto ultra-alta. Le caratteristiche del 84 C -Embedded superficie di Si, come la topografia atomico risoluzione, densità elettronica locale degli stati, energia band gap, proprietà di emissione di campo, nanomeccanico rigidità, e il magnetismo di superficie, sono stati esaminati usando una varietà di tecniche di analisi di superficie sotto ultra, alto vuoto (UHV) le condizioni nonché in un sistema atmosferico. I risultati sperimentali dimostrano l'uniformità del 84 C -Embedded Si superficie fabbricati usando un meccanismo di auto-assemblaggio nanotecnologie controllato, rappresenta un importante sviluppo nell'applicazione del Display ad emissione di campo (FED), dispositivo opto fabbricazione, MEMS utensili da taglio, e negli sforzi per trovare un sostituto adatto per i semiconduttori in metallo duro. Metodo di dinamica molecolare (MD) con un potenziale semi-empirica può be utilizzato per studiare la nanoindentazione di C 84 -Embedded substrato di Si. Una descrizione dettagliata per eseguire la simulazione MD è presentato qui. Dettagli per uno studio completo sulla analisi meccanica di simulazione MD, come forza di rientro, il modulo di Young, la rigidità di superficie, lo stress atomica, e la tensione atomica sono inclusi. Le atomiche di tensione e deformazione von Mises-distribuzioni del modello rientro possono essere calcolati per monitorare il meccanismo di deformazione con valutazione del tempo a livello atomistico.
Introduction
Molecole di fullerene e materiali compositi che li compongono si distinguono tra i nanomateriali a causa delle loro caratteristiche strutturali eccellenti, conduttività elettronica, resistenza meccanica e le proprietà chimiche 1-4. Questi materiali hanno dimostrato estremamente utile in una vasta gamma di settori, quali l'elettronica, computer, la tecnologia delle celle a combustibile, celle solari, e la tecnologia ad emissione di campo 5,6.
Tra questi materiali, carburo di silicio (SiC) compositi nanoparticelle hanno ricevuto particolare attenzione grazie alla loro gap banda larga, alta conducibilità termica e stabilità, alta capacità guasto elettrico, e inerzia chimica. Questi benefici sono particolarmente evidenti nei dispositivi optoelettronici, transistor metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo (MOSFET), diodi emettitori di luce (LED), e ad alta potenza, alta frequenza, e le applicazioni ad alta temperatura. Tuttavia, difetti alta densità comunemente osservati sulla superficie Conventicarburo di silicio onale può avere effetti negativi sulla struttura elettronica, anche portando al fallimento dispositivo 7,8. Nonostante il fatto che l'applicazione di SiC è stata studiata dal 1960, questo particolare problema irrisolto rimane.
Lo scopo di questo studio è stato la realizzazione di un C 84 -Embedded Si substrato eterogiunzione e successiva analisi per ottenere una comprensione completa delle proprietà elettroniche, optoelettroniche, meccanico, magnetico, e sul campo di emissione dei materiali di risulta. Abbiamo anche affrontato la questione della usando la simulazione numerica per predire le caratteristiche dei nanomateriali, attraverso la nuova applicazione di calcoli di dinamica molecolare.
Protocol
Representative Results
Discussion
In questo studio, dimostriamo la fabbricazione di un monostrato auto-assemblato di C 84 su un substrato di Si attraverso un processo di ricottura novel (Figura 1). Questo processo può anche essere utilizzato per preparare altri tipi di substrati semiconduttori nanoparticelle embedded. La C 84 -Embedded substrato di Si è stato caratterizzato su scala atomica usando UHV-STM (figura 2), campo spettrometro di emissione, spettroscopia foto-luminescenza, MFM e SQ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 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 |
References
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