Официальный сайт Торнадо Кэш

Протокол конфиденциальности смешивания Tornado CashУниверсальная подготовка двумерных металлов!

С момента первого открытия отдельных слоев в 2004 году двумерные материалы сделали много прорывов в физике конденсированных веществ, материаловедении и других областях, открыв двухмерную эру фундаментальных исследований и технологических инноваций. За последние двадцать лет в экспериментах быстро выросла двумерная материальная семья. Тем не менее, большинство из этих материалов по -прежнему ограничены слоистой системой Van Der Waals. В последние годы люди возлагают большие надежды на появляющийся материал двумерного металла с толщиной атомного предела, полагая, что он может не только прорваться через существующую двумерную многослойную систему Van Der Waals и расширить двумерную материальную семейство, но также может родить различные макро-квантовые явления, тем самым способствуя дальнейшему развитию теории, эксперимента и технологий.

Ввиду этого, исследователь Чжан Гуангю из Института физики китайской академии наук и специального исследователя Douro Jun разработал технологию экстразии Van Der Waals для атомного производства. Эми, в том числе висмут (Bi, 6,3 Å), олово (SN, 5,8 Å), свинец (PB, 7,5 Å), индий (In, 8,4 Å) и галлий (GA, 9,2 Å). Двумерные металлы, приготовленные Van der Waals, упакованы в один слой MOS2, поэтому они обладают очень хорошей стабильностью окружающей среды (отсутствие деградации производительности за более чем 1 год тестирования) и не связанные раздела, которые способствуют подготовке устройства для изучения внутренних характеристик двухмерных металлов. Измерения передачи и комбинационного рассеяния однослойного BI показывают превосходные физические свойства, такие как новые фононные моды, повышенная проводимость, значительные полевые эффекты и большую нелинейную проводимость зала. Эта работа устанавливает эффективный путь для достижения двумерных металлов, сплавов и других двухмерных материалов, не являющихся валяными, потенциально изложенными ярким зрением для широкого спектра новых квантовых, электронных и фотонных устройств. Соответствующие результаты исследований были опубликованы в последнем выпуске природы под названием «Реализация двухмерных металлов на пределе толщины Ångström». Д -р Чжао Цзяоджиао (окончил) из исследовательской группы N07 Института физики, Китайская академия наук является первым автором статьи.

. Они осаждают целевой металл (такой как BI, SN или PB) в расплавленную форму между двумя наковальными, а затем применяют силы сжатия до нескольких сотен мегапсов при высоких температурах. Поскольку как сапфировый, так и однослойный MOS₂ имеют модуль высокого Янга (до сотен гигапов), расплавленный металл экструдируется очень тонким, не повреждая наковальню. Как только образец медленно охлаждается до комнатной температуры, стабильная металлическая пленка Angstrom будет полностью зажат между двумя листами MOS₂. На рисунке 1 показана схематическая схема процесса экструзии: (i) загрузить небольшое количество металлического порошка на нижнюю мос/сапфир, (ii) тепло, пока металл не тает, образуя капли, (iii) нажимайте вниз по верхнему моса/сапфировому наковлению с контролируемой силой, и (iv) охлаждается при поддержании давления, чтобы получить ультра-тт-пленку. Оптические микрофотографии показывают большие непрерывные 2D -пленки. Авторы подчеркивают, что ширина пленки может составлять десятки или сотни микрон в зависимости от приложенного давления и типа металла. Атомная силовая микроскопия показывает, что толщина пленки составляет всего несколько ангстрем, таких как BI, составляет около 6,3 ангстрем, SN составляет около 5,8 ангстрем, PB составляет около 7,5 ангстрем, в 8,4 ангстнях, а GA - около 9,2 ангастрема. Эти толщины представляют отдельные или почти однозначные ячейки. Стоит отметить, что авторы сравнивали этот подход с предыдущими попытками «горячей прессы» на металлах, которые обычно производят пленки, которые имеют толщину всего несколько нанометров, все еще далеко от одноатомного диапазона слоев. Напротив, в «экструзии van der waals» комбинация жесткого однослойного уровня и твердого сапфирового субстрата достигает истинного предела.

Рисунок 1. Процесс экструзии van der waals для двумерных металлов

[атомная структура одного слоя Bi]

В показанных металлах, команда, специально фокусируемая на Bismuth (Bi). Авторы подтверждают, что ультратонкая кристаллизация BI находится в так называемой альфа-фазе (с прямоугольной решеткой), а не в других возможных структурных аллотропах. Это имеет решающее значение, потому что 2D BI может принять разные полиморфы, и в каждом полиморфе может быть разные полосовые структуры или топологические характеристики. Левая панель на рисунке 2а представляет собой поперечное сечение изображения высокоугольного кольцевого темного поля (HAADF) сканирующего электронного микроскопа (STEM), что явно различает два атомных слоя BI, зажженные между верхним и нижним монослоями MOS₂. Отдельные элементарные диаграммы BI и MO подтверждают, что центральная площадь действительно BI, с MOS₂, расположенным выше и внизу. На рисунке 2b показан вид на микрофотографию HAADF-Stem. Атомы BI появляются в прямоугольной массиве, соответствующей α -фазе BI (110), с постоянной решеткой около 5,0 вок вдоль одной оси и около 4,6 вок вдоль другой оси. Выбранная картина дифракции электронов (SAED) на рисунке 2D подтверждает прямоугольную симметрию одного слоя α-BI и показывает угол кручения между упакованным листом MOS₂ и подложением подложки. Все протестированные монослойные BI-пленки (более 50 устройств) показали последовательный α-фазный индекс, что указывает на то, что α-Bi (110) является стабильным структурным основным состоянием в этих условиях инкапсуляции. Авторы отмечают, что медленные скорости охлаждения (примерно в нескольких часах от расплавленного состояния до комнатной температуры) помогают производить монослои монокристаллических монослоев с пролетами, превышающими 100 мкм. Между тем, более быстрое охлаждение производит многозернистую пленку с типичными размерами зерна менее 1 мкм, демонстрируя важность хорошо контролируемого теплового протокола.

Рисунок 2. Атомная структура однослойного Bi

[транспортирующие характеристики однослойного Bi]

Bi однослойные Bi полностью инкапсулируется между двумя инертныПолем Эта настройка позволяет производству оборудования для стержня для измерения, присущих присутствующим электрическим характеристикам 2D BI. Рисунок 3А представляет собой оптическое изображение устройства, сделанное на сапфире, в котором электрод AU находится в контакте со скрытым слоем BI, а тонкие хлопья HBN действуют как диэлектрик верхнего затвора. Как только сам MOS₂ охлаждается, он становится достаточно изолированным и не влияет на проводимость. Основной рисунок показывает взаимосвязь между (продольным сопротивлением) и температурой, выявляя поведение металлов при более высоких температурах: с увеличением Т проводимость увеличивается примерно линейно, что является характерным для электронфононового рассеяния в металлах. При комнатной температуре измеренная проводимость может достигать 9,0 × 106S M - 1 - примерно на один порядок выше, чем объем BI. Поскольку образец имеет только одну толщину атомной единицы, авторы успешно модулировали носителей с помощью внешних затвор. Сканирование верхнего напряжения затвора от -40 В до +40 В дает значительное изменение сопротивления, что указывает на наличие проводимости P -типа. Стоит отметить это, потому что обычно металлические или полуметаллические пленки в объеме редко проявляют сильные полевые эффекты. Чувствительность одного слоя BI к поле затвора указывает на то, что могут быть приложения «все мета-металлического транзистора». Авторы обнаружили сильное напряжение зала второго порядка (нелинейное) зала, которое объясняется отсутствием диполи из кривизны ягоды в α-фазе Bi с инверсионным центром. Измеренная проводимость зала второго порядка составляет ≈0,22 мВ-1 Ом-1, что на несколько порядков больше, чем типичные значения в полуметаллическом или скрученном двойном TMD в Wayyl. Это подчеркивает потенциал 2D BI в нелинейных электронных или оптоэлектронных устройствах следующего поколения.

Рис. слой около 6 Å, двойной слой около 12 Å и т. Д.). Это позволяет им контролировать, как вибрации и возможные электронные характеристики варьируются в зависимости от толщины. На рисунке 4А показано изображение атомного силового микроскопа с одним слоем, двойным слоем и областью тройного слоя. Распределение высоты поперечного сечения подтверждает каждый шаг дискретной толщины. Рисунки 4b и 4c иллюстрируют структуру двух и 3-х единичной ячейки, соответственно, с толщиной приблизительно 12,4 Å и 19,5 Å соответственно. На рисунке 4D автор подробно описывает дополнительный фононный шаблон (помеченный как ′), который появляется на пределе монослоя, который постепенно переходит на слияние с нормальным 1 -м шаблоном в более толстых пленках. Исходя из разделения между различными пиками комбинационного рассеяния и количеством слоев, они установили линейную связь, которая может служить «отпечатками пальца» для определения толщины 2D BI. Новый фононный рисунок, который не присутствует в блочных кристаллах, демонстрирует уникальную структуру и вибрационную среду истинного 2D металлического слоя.

Рисунок 4. Свойства, связанные с слоем

【Свод】

Эта статья демонстрирует простой, эффективный и универсальный маршрут экстразиты VDW, который может достичь 2D металла под атомным тонким пределом, используя два противоположных ML-ML-MOS2/Sapphire Anvils. Различные двумерные металлы реализованы на пределе толщины Å, включая Bi, GA, IN, SN и PB. Из-за полной упаковки однослойного MOS2 полученная 2D металл является экологически стабильным и внутренним. Стоит отметить, что упакованный однослой BI может длиться не менее 1 года. Если определенные приложения требуют воздействия их поверхностей, эти 2D -металлы не могут быть легко отделены от слоя упаковки MOS2. Принимая 2D BI в качестве примера, автор демонстрирует много новых физических свойств, которые ранее были неизвестны. Можно предположить, что эта технология сжатия Van Der Waals также предоставит эффективные способы реализации двухмерных металлических сплавов и различных других двухмерных соединений, не являющихся валовыми ваальсами, создавая многофункциональную материалонную платформу для изучения новых квантовых, электронных и фотоновых явлений.

{1 /