گرافن شناور روی صفحه ای از اتم های کلسیم

0

گرافن شناور روی صفحه ای از اتم های کلسیم

گرافن شناور روی صفحه ای از اتم های کلسیم افزودن کلسیم به ساختار گرافن-بستر کامپوزیت ، ابررسانایی با دمای انتقال بالا (Tc) ایجاد می کند.

دانشکده ها : در یک مطالعه جدید ، یک تیم تحت هدایت استرالیا برای اولین بار آنچه در آن اتمهای کلسیم اتفاق می افتد را تأیید کرد : با کمال تعجب همه ، کلسیم به زیر ورق گرافن بالا و یک ورق بافر پایین می رود ، و گرافن را روی بستر کلسیم شناور می کند اتمها

گرافن تزریق شده کلسیم ، نویدبخش خوبی برای الکترونیک کم مصرف و الکترونیک شفاف است.

مطالعه گرافن دوپ شده با کلسیم: انداختن لحاف

خواص گرافن را می توان با تزریق ماده دیگری (فرآیندی که به عنوان میان آمیزی شناخته می شود) یا در زیر گرافن ، یا بین دو ورق گرافن ، تنظیم کرد.

این تزریق اتمها یا مولکولهای خارجی با افزایش رسانایی ، کاهش فعل و انفعالات با بستر یا هر دو ، خصوصیات الکترونیکی گرافن را تغییر می دهد.

تزریق کلسیم به گرافیت ایجاد یک مواد کامپوزیت (کلسیم های intercalated گرافیت، CAC ۶ ) با یک ابررسانا نسبتا بالا دمای انتقال (T ج ). در این حالت ، اتمهای کلسیم در نهایت بین ورقهای گرافن قرار دارند.

تزریق کلسیم به گرافن روی یک بستر سیلیکون کاربید همچنین یک ابررسانا با T- c بالا ایجاد می کند ، و ما همیشه فکر می کردیم که در این مورد نیز می دانیم که کلسیم به کجا می رود

گرافن شناور روی صفحه ای از اتم های کلسیم
نویسنده ارشد Ph.D. دانشجو جیمی کوتساکیدیس

گرافن روی سیلیکون کاربید دارای دو لایه اتم کربن است: یک لایه گرافن بر روی یک لایه بافر دیگر: یک لایه کربن (ساختار گرافن مانند) که در طول سنتز بین گرافن و بستر سیلیکون کاربید تشکیل می شود و غیر است رسانایی به دلیل اتصال نسبی به سطح بستر.

جیمی کوتساکیدیس نویسنده اصلی توضیح می دهد: “تصور کنید که کاربید سیلیکون مانند تشکی با یک ورق نصب شده است (لایه بافر به آن متصل شده است) و یک ورق صاف (گرافن)”.

خرد متعارف معتقد بود که کلسیم باید بین دو لایه کربن (بین دو ورق) تزریق شود ، شبیه تزریق بین لایه های گرافن در گرافیت. در کمال تعجب ، تیم تحت هدایت دانشگاه موناش دریافتند که هنگام تزریق ، مکان نهایی مقصد اتمهای کلسیم بین لایه بافر و لایه زیرین کاربید سیلیکون (بین ورق نصب شده و تشک!) قرار دارد.

کوتساکیدیس توضیح می دهد: “این برای ما کاملاً تعجب آور بود که فهمیدیم کلسیم به سطح سیلیکون بستر چسبیده است ، این واقعاً بر خلاف آنچه تصور می کردیم اتفاق می افتد” بود.

پس از تزریق ، کلسیم پیوندهای بین لایه بافر و سطح بستر را می شکند ، بنابراین باعث می شود که لایه بافر بالای سطح بستر “شناور” شود و یک ساختار گرافن دو لایه دو لایه تقریباً آزاد (Ca-QFSBLG) ایجاد کند.

این نتیجه پیش بینی نشده بود ، با مطالعات گسترده قبلی در نظر نگرفتن واسطه کلسیم در زیر لایه بافر. بنابراین مطالعه سردرگمی و جنجال دیرینه در مورد موقعیت کلسیم محلول را برطرف می کند.

اندازه گیری طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (XPS) در Synchrotron استرالیا توانست محل کلسیم نزدیک به سطح کاربید سیلیکون را مشخص کند

نتایج همچنین توسط پراش الکترون کم انرژی (LEED) ، و اندازه گیری میکروسکوپ تونل اسکن (STM) ، و با مدل سازی با استفاده از تئوری تابعی تراکم (DFT) پشتیبانی شد.

 

گرافن شناور روی صفحه ای از اتم های کلسیم
اندازه گیری های STM (نشان داده شده) ، XPS و LEED محل کلسیم را در نزدیکی سطح SiC مشخص کردند.

با در دست داشتن این اطلاعات ، تیم استرالیایی همچنین تصمیم گرفت بررسی کند که آیا می توان منیزیم را که تزریق آن به ساختار گرافیت بسیار دشوار است ، وارد گرافن بر روی بستر سیلیکون کاربید کرد (محلول زدایی کرد).

در کمال تعجب محققان ، منیزیم کاملاً شبیه کلسیم رفتار کرد و همچنین بین گرافن و بستر تزریق شد و دوباره گرافن شناور شد.

نوع n گرافن متقابل منیزیم و کلسیم گرافن را دوپینگ کرد و منجر به عملکرد گرافن کم کار شد ، جنبه جذابی هنگام استفاده از گرافن به عنوان یک تماس الکتریکی رسانا برای سایر مواد.

اما بر خلاف کلسیم ، گرافن محلول منیزیم برای حداقل شش ساعت در جو محیط پایدار ماند و از یک مانع اصلی فنی برای گرافن قلیایی و قلیایی بین قلیایی عبور کرد.

پروفسور ، همکار ، توضیح می دهد: “این واقعیت که Mg-QFSBLG یک ماده کم کار است و نوع n گرافن را پیش بینی می کند در حالی که در جو محیط کاملاً پایدار است ، قدم بزرگی در مسیر درست برای اجرای این مواد جدید مقابله ای در کاربردهای فن آوری است” مایکل فورر

” گرافن مقاطع منیزیم می تواند سنگ قدم به سمت کشف سایر مواد اینترکالتی مشابه پایدار باشد.”

مقاله ، “گرافن مستقل n-doped از طریق تعامل کلسیم و منیزیم در رابط لایه بافر − SiC (0001)” ، در شیمی مواد در ژوئیه سال ۲۰۲۰ منتشر شد.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.