Sondeo de C<sub> 84</sub> -embedded Si Sustrato Uso del análisis de microscopio de sonda y Dinámica Molecular
Summary
This paper reports the nanomaterial fabrication of a fullerene Si substrate inspected and verified by nanomeasurements and molecular dynamic simulation.
Abstract
Este documento informa de una matriz de diseño C 84 -embedded sustrato de Si fabricado usando un método de auto-ensamblaje controlada en una cámara de vacío ultra-alto. Las características de la C 84 -embedded superficie Si, como la resolución de la topografía atómico, la densidad electrónica local de los estados, de la energía de banda prohibida, las propiedades de emisión de campo, rigidez nanomecánica, y el magnetismo de la superficie, se examinaron usando una variedad de técnicas de análisis de superficies bajo Ultra, alto vacío (UHV) condiciones, así como en un sistema atmosférico. Los resultados experimentales demuestran la alta uniformidad de la C 84 -embedded Si superficie fabricados utilizando un mecanismo de auto-ensamblaje nanotecnología controlada, representa un desarrollo importante en la aplicación de la pantalla de emisión de campo (FED), la fabricación del dispositivo optoelectrónico, MEMS herramientas de corte, y en los esfuerzos para encontrar un sustituto adecuado para los semiconductores de carburo. La dinámica molecular método (MD) con un potencial de semi-empírica puede be utilizado para estudiar el nanoindentación de C 84 -embedded sustrato de Si. Una descripción detallada de la realización de la simulación MD se presenta aquí. Se incluyen detalles de un amplio estudio sobre el análisis mecánico de la simulación MD como fuerza de indentación, el módulo de Young, la rigidez de la superficie, el estrés atómica, y la tensión atómica. Las tensiones y deformaciones von Mises-distribuciones atómicas del modelo de indentación se pueden calcular para monitorear mecanismo de deformación con la evaluación de tiempos en el nivel atomista.
Introduction
Moléculas de fullereno y los materiales compuestos que comprenden son distintivos entre los nanomateriales debido a sus excelentes características estructurales, conductividad electrónica, resistencia mecánica y propiedades químicas 1-4. Estos materiales han demostrado ser muy beneficioso en una amplia gama de campos, tales como la electrónica, la informática, la tecnología de células de combustible, células solares, y la tecnología de emisión de campo 5,6.
Entre estos materiales, carburo de silicio (SiC) compuestos de nanopartículas han recibido una atención especial gracias a su brecha de banda ancha, alta conductividad térmica y estabilidad, alta capacidad de ruptura eléctrica, e inercia química. Estos beneficios son particularmente evidentes en los dispositivos optoelectrónicos, transistores de metal-óxido-semiconductor de efecto de campo (MOSFET), diodos emisores de luz (LEDs), y de alta potencia, alta frecuencia, y aplicaciones de alta temperatura. Sin embargo, los defectos de alta densidad comúnmente observados en la superficie de conventicarburo de silicio onal puede tener efectos perjudiciales sobre la estructura electrónica, llegando incluso a 7,8 fallo del dispositivo. A pesar de que la aplicación de SiC se ha estudiado desde 1960, este problema no resuelto en particular permanece.
El objetivo de este estudio fue la fabricación de un C 84 -embedded heterounión sustrato de Si y el posterior análisis para obtener una comprensión global de las propiedades de emisión electrónicos, optoelectrónicos, mecánicos, magnéticos, y en el campo de los materiales resultantes. También se abordó la cuestión de la utilización de la simulación numérica para predecir las características de los nanomateriales, a través de la nueva aplicación de cálculos de dinámica molecular.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este estudio, hemos demostrado la fabricación de una monocapa auto-ensamblado de C 84 en un sustrato de Si a través de un novedoso proceso de recocido (Figura 1). Este proceso también se puede utilizar para preparar otros tipos de sustratos semiconductores de nanopartículas embebido. El C 84 -embedded sustrato de Si se caracterizó a escala atómica utilizando UHV-STM (Figura 2), el espectrómetro de emisión de campo, la espectroscopia de fotoluminisc…
Divulgations
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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