Probing C<sub> 84</sub> -embedded Si-Substrat mit Hilfe der Rastersondenmikroskopie und Molecular Dynamics
Summary
This paper reports the nanomaterial fabrication of a fullerene Si substrate inspected and verified by nanomeasurements and molecular dynamic simulation.
Abstract
Dieser Artikel berichtet ein Array gestaltete C 84 -embedded Si Substrat mit einer kontrollierten Selbstorganisation Verfahren in einer Ultrahochvakuumkammer fabriziert werden. Die Eigenschaften des C 84 -embedded Si – Oberfläche, wie atomarer Auflösung Topographie, lokale elektronische Zustandsdichte, Bandlückenenergie, Feldemissionseigenschaften, nanomechanische Steifigkeit und Oberflächenmagnetismus, wurden unter Verwendung einer Vielzahl von Oberflächenanalysetechniken unter Ultra geprüft, Hochvakuum (UHV) sowie in ein atmosphärisches System. Die experimentellen Ergebnisse zeigen die hohe Gleichmäßigkeit der 84 C -embedded Si – Oberfläche eine kontrollierte Selbstorganisation Nanotechnologie Mechanismus Hergestellt mit, eine wichtige Entwicklung bei der Anwendung der Feldemissionsanzeige (FED) repräsentiert, opto – elektronischen Bauelementherstellung, MEMS Schneidwerkzeuge, und bei den Bemühungen um einen geeigneten Ersatz für Hartmetall-Halbleiter zu finden. Molekulardynamik (MD) Verfahren mit semiempirischer Potential be verwendet , um die Nanoindentierung von C 84 -embedded Si – Substrat zu studieren. Eine detaillierte Beschreibung zur Durchführung einer MD-Simulation wird hier vorgestellt. Details für eine umfassende Studie zur mechanischen Analyse der MD-Simulation wie Eindrückkraft, Elastizitätsmodul, Oberflächensteifigkeit, Atom Stress und Atom Stamm enthalten sind. Die Atom Stress und von-Mises-Dehnungsverteilungen des Eindrucks Modell berechnet werden, um Verformungsmechanismus mit Zeitauswertung in atomarer Ebene zu überwachen.
Introduction
Fulleren – Moleküle und die zusammengesetzten Materialien , die sie enthalten , sind unter den Unterscheidungsnanomaterialien aufgrund ihrer ausgezeichneten strukturellen Eigenschaften, elektrische Leitfähigkeit, mechanische Festigkeit und chemische Eigenschaften 1-4. Diese Materialien haben sich als sehr nützlich in einer Reihe von Bereichen, wie Elektronik, Computer, Brennstoffzellen-Technologie, Solarzellen und Feldemissionstechnologie 5,6.
Unter diesen Materialien sind Siliziumkarbid (SiC) Nanopartikel Verbunde haben besondere Aufmerksamkeit aufgrund ihrer breiten Bandlücke, eine hohe thermische Leitfähigkeit und Stabilität, hohe elektrische Durchschlagsfähigkeit und chemische Inertheit empfangen. Diese Vorteile sind besonders offensichtlich, in optoelektronischen Vorrichtungen, Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET), Leuchtdioden (LEDs) und High-Power-Hochfrequenz und Hochtemperaturanwendungen. hoher Dichte Defekte jedoch häufig auf der Oberfläche beobachtet Conventional Siliziumkarbid haben nachteilige Auswirkungen auf die elektronische Struktur kann, auch auf Geräteausfall 7,8 führt. Trotz der Tatsache, dass die Anwendung von SiC hat seit 1960, ist diese besondere ungelöstes Problem bleibt sucht.
Das Ziel dieser Studie war die Herstellung eines C 84 -embedded Si Substrat Heteroübergang und eine nachfolgende Analyse ein umfassendes Verständnis der elektronischen, optoelektronischen, mechanischen, magnetischen und Feldemissionseigenschaften der resultierenden Materialien zu erhalten. Ferner befassten wir uns mit der Frage der Verwendung der numerischen Simulation der Eigenschaften von Nanomaterialien durch die neuartige Anwendung von Molekulardynamik-Berechnungen vorhersagen.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dieser Studie zeigen wir die Herstellung einer selbstorganisierenden Monoschicht von C 84 auf einem Si – Substrat durch einen neuartigen Glühprozeß (Abbildung 1). Dieses Verfahren kann auch andere Arten von Nanopartikeln eingebetteten Halbleitersubstrate zur Herstellung verwendet werden. Der C 84 -embedded Si – Substrat auf atomarer Skala mit UHV-STM (Abbildung 2) charakterisiert, Feldemissionsspektrometer, Photolumineszenz – Spektroskopie, MFM und SQUID…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
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