تنظیم دقیق “معکوس” بین مواد دو بعدی در ساختارهای ون در والس برای تسریع در تولید الکترونیک نسل بعدی


این تصویر کارتون ها و میکروگرافهایی را نشان می دهد که تکنیک جدید twistronics in situ را برجسته می کند. اعتبار: آرتم میشچنکو / دانشگاه منچستر

گروهی از محققان بین المللی در دانشگاه منچستر روش جدیدی را کشف کرده اند که می تواند زاویه – “چرخش” – بین لایه های اتمی نازک که نانوساختارهای عجیب و غریب به نام ساختارهای ناهمگن ون در والس را ایجاد می کند را تصفیه کند و به سرعت بخشیدن به نسل بعدی الکترونیک کمک کند.

پروفسور سرپرست تیم توضیح داد ، این روش جدید می تواند چرخش پویایی درجا و دستکاری مواد دو بعدی را که به صورت لایه لایه روی هم قرار گرفته اند ، ایجاد کند. میشچنکو

تنظیم زاویه پیچش ، توپولوژی و فعل و انفعالات الکترونیکی را در مواد دو بعدی کنترل می کند – و چنین فرایندی ، “twistronics” نامیده می شود ، در سالهای اخیر یکی از موضوعات رو به رشد تحقیقات فیزیک بوده است. مطالعه جدید با هدایت منچستر در پیشرفت علمی امروز.

“روش ما اجازه می دهد تا ساختارهای پیچیده ون در والس با ویژگی های نوری ، مکانیکی و الکترونیکی به صورت پویا قابل تنظیم باشد.” یاپینگ یانگ ، نویسنده اصلی این اثر را توضیح داد.

یاپینگ یانگ افزود: به عنوان مثال ، این روش می تواند در دستکاری رباتیک خودمختار کریستال های دو بعدی برای ساخت ابرشبکه های Van der Waals مورد استفاده قرار گیرد ، که این امر باعث می شود موقعیت دقیق ، چرخش و دستکاری مواد 2-D برای تولید مواد با زاویه های پیچشی مورد نظر برای اصلاح خصوصیات الکترونیکی و کوانتومی مواد ون در والس – سایپرز ، باشگاه دانش

لایه های پیچشی بلورهای 2-D نسبت به یکدیگر منجر به تشکیل یک الگوی موآر می شود ، جایی که شبکه های بلورهای 2-D اصلی یک ابر شبکه تشکیل می دهند. این ابر شبکه می تواند به طور کامل رفتار الکترون ها را در سیستم تغییر دهد و منجر به مشاهده بسیاری از پدیده های جدید شود ، از جمله همبستگی های قوی الکترون ، اثر هال کوانتومی فراکتال و ابررسانایی.

این تیم با ساخت موفقیت آمیز ساختارهایی که در آن گرافن کاملاً با دو لایه فوقانی و تحتانی کپسوله سازی نیترید بور شش ضلعی – که “گرافن سفید” نامیده می شود – مطابقت داشت ، این تکنیک را ایجاد کرد و شبکه های دوگانه مویری را در هر دو رابط ایجاد کرد.

همانطور که در پیشرفت علمی، این روش توسط یک پچ مقاوم در برابر پلیمر بر روی کریستالهای 2-D هدف و یک دستکاری کننده ژل پلیمری واسطه است که می تواند چرخش و موقعیت مواد 2-D را به طور دقیق و پویا کنترل کند.

“آرتم میشچنکو” افزود: “تجهیزات ما این پتانسیل را دارد که twistronics را به سیستم های اندازه گیری برودتی وارد کند ، به عنوان مثال ، با استفاده از ریز مغناطیسی یا دستگاه های میکرو الکترو مکانیکی.”

محققان از یک شیشه شیشه ای با قطره پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) به عنوان دستکاری کننده استفاده کردند که در هندسه نیمکره بهبود یافته و به شکل طبیعی شکل گرفت. در همین حال ، آنها به عمد یک وصله پلی متیل متاکریلات epitaxial (PMMA) را بر روی یک کریستال 2-D هدف توسط لیتوگرافی استاندارد پرتو الکترون رسوب دادند.

مراحل دستکاری مقیاس های هدف در یک ساختار ناهموار به راحتی دنبال می شود. با پایین آوردن نیمکره ژل پلیمری ، PDMS با وصله PMMA در تماس است. هنگامی که آنها را لمس می کنند ، می توان کریستالهای 2-D هدف را روی سطح پوسته پایین حرکت داد یا چرخاند. چنین حرکت صاف پوسته های دو بعدی بر اساس فوق العاده بودن بین دو ساختار بلوری است.

روغن کاری بیش از حد پدیده ای است که در آن اصطکاک بین سطوح صاف اتمی بسته به شرایط خاص از بین می رود.

تکنیک دستکاری امکان تنظیم مداوم زاویه پیچش بین لایه ها را حتی پس از مونتاژ ساختار ناهمسان فراهم می کند. در صورت درخواست می توان وصله epitaxial PMMA را به هر شکلی طراحی کرد ، معمولاً هندسی را که با مقیاس مورد نظر مطابقت دارد اتخاذ می کند. روش دستکاری راحت و قابل تکرار است ، زیرا وصله PMMA به راحتی با استون و الگوی تکرار شده توسط لیتوگرافی قابل شستشو است.

به طور معمول ، برای یک نیمکره PDMS که با دقت ساخته شده باشد ، منطقه تماس بین نیمکره و کریستال 2-D به شعاع نیمکره بستگی دارد و نسبت به نیروی تماس بسیار حساس است و کنترل دقیق حرکت کریستال 2-D هدف را دشوار می کند.

“وصله epitaxial PMMA نقش مهمی در روش دستکاری بازی می کند. ترفند ما این است که منطقه تماس با ژل پلیمر دقیقاً به الگوی شکل لایه پلیمر epitaxial محدود می شود. این کلید دستیابی به کنترل دقیق دستکاری است ، اجازه می دهد تا استفاده از یک نیروی کنترل بسیار بیشتر. “گفت جیدونگ لی ، یکی از نویسندگان همکار.

در مقایسه با سایر تکنیک های دستکاری مواد دو بعدی ، مانند استفاده از نکات میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) برای بیرون انداختن یک کریستال با یک هندسه مخصوص طراحی شده ، روش in-situ در twistronics غیر مخرب است و می تواند پوسته ها را بدون توجه به ضخامت آنها دستکاری کند. در حالی که نوک AFM فقط برای مقیاس های ضخیم بهتر عمل می کند و می تواند مقیاس های نازک را از بین ببرد.

ترازبندی کامل گرافن و نیترید بور شش ضلعی ، پتانسیل این روش را در کاربردهای twistronics نشان می دهد.

با استفاده از تکنیک در محل ، محققان با موفقیت لایه های 2-D را به یک ساختار نیترید بور / گرافن / نیترید بور تبدیل کردند تا بتواند بین همه لایه ها هماهنگی کامل داشته باشد. نتایج نشان می دهد که تشکیل شبکه های دو ماهه در دو رابط از ساختار قبل است. علاوه بر این ، محققان امضای ردیف دوم (مرکب) moireacute را مشاهده کردند. مدل تولید شده توسط moireacute دو؛ ابرتازه ها

این ساختار پیش ساخته با گرافن و نیترید بور کاملاً تراز شده ، پتانسیل روش دستکاری در توئیستونیک را نشان می دهد.

جپینگ یانگ ، که کار آزمایشی را انجام داده است ، گفت: “این روش به راحتی می تواند به سایر سیستم های ماده 2 بعدی تعمیم یابد و امکان دستکاری برگشت پذیر در هر سیستم 2 بعدی را فراهم می کند.”

پروفسور میشچنکو افزود: “ما معتقدیم که فناوری ما استراتژی جدیدی در مهندسی ایجاد کرده و کاربردهای آن را در مطالعه شبه بلورهای 2-D ، باندهای مسطح زاویه ای جادویی و سایر سیستم های غیر بی اهمیت توپولوژیکی پیدا خواهد کرد.”


رسانایی غیرطبیعی در گرافن کم زاویه پیچ خورده


اطلاعات بیشتر:
“دستکاری در محل ساخت و سازهای ون در والس برای twistronics” پیشرفت علمی (2020) advances.sciencemag.org/lookup … .1126 / sciadv.abd3655

تهیه شده توسط دانشگاه منچستر

نقل قول: تنظیم دقیق “معکوس” بین مواد 2 بعدی در ساختارهای ون در والس برای کمک به تسریع در تولید الکترونیک نسل بعدی (2020 ، 4 دسامبر) ، استخراج شده در 4 دسامبر 2020 از https: // Phys.org/news/2020-12-fine- tuning-d-materials-van.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*