ويضيف مختبر الأرز المعدنية "الجزر" لأشباه الموصلات ثنائي الأبعاد للإلكترونيات

قبل الحصول على الطريق, ذرات الفلور تساعد مادة ثنائي الأبعاد تحويل من أشباه الموصلات إلى معدن في الطريقة التي يمكن أن تكون مفيدة للغاية للإلكترونيات وغيرها من التطبيقات. وأظهرت دراسة أجراها المواد رايس عالم بوليكيل أجايان وكبير مؤلفي Sruthi راداكريشنان أدى تفاصيل طريقة جديدة لتحويل ثاني كبريتيد التنغستن من أشباه الموصلات إلى حالة المعدنية.

حققت مختبرات أخرى تحول عن طريق إضافة عناصر إلى المواد - وهي عملية تعرف باسم المنشطات - ولكن لم يكن التغيير قبل مستقر. الاختبارات والحسابات في رايس أظهرت fluorinating أقفال ثاني كبريتيد التنغستن في الدولة الجديدة, الذي له خصائص بصرية والمغناطيسية الفريدة.

ولاحظ الباحثون أيضا تأثير التحول على المواد ل tribological الخصائص - مقياس للاحتكاك, تزييت وارتداء. بالمختصر, إضافة الفلور يجعل المزيد من المواد الزلقة في درجة حرارة الغرفة.

وترد تفاصيل عمل المختبر في مواد متطورة.

التنغستن هو ثاني كبريتيد الانتقال dichalcogenide المعادن (TMD), أشباه الموصلات ذرة سميكة. على عكس الجرافين, وهو شعرية مسطحة من ذرات الكربون, يشتمل على عنصرين TMD, واحد معدن إنتقالي ذرة (في هذه الحالة, التنغستن) والآخر (كبريت) ا كالكوجين. المادة ليست مسطحة بدقة; وتقع الطبقة الانتقالية المعادن بين كالكوجين, تشكيل شعرية بثلاث طبقات.

TMDS هي اللبنات المحتملة مع المواد 2D أخرى لتخزين الطاقة, كهربي وتزييت, وتتأثر كل منها من مرحلة التحول الآن مستقرة.

لأن ذرات الفلور هي أصغر بكثير من مساحة 0.6 نانومتر بين طبقات من التنغستن والكبريت, وقال الباحثون ذرات الغازية تعمل طريقهم بين, تعطيل شعرية المواد في منظمة. الفلور يسمح للطائرات الكبريت لتنزلق بهذه الطريقة أو تلك, وتجارة الناتجة من الإلكترونات بين الفلور والكبريت حسابات أيضا لخصائص فريدة من نوعها.

بالفلور ثنائي الأبعاد ثاني كبريتيد التنغستن يضيف الجزر المعدنية لأشباه الموصلات الاصطناعية, جنبا إلى جنب مع الخصائص البصرية والمغناطيسية الفريدة, وفقا للباحثين في جامعة رايس. مجاملة لمجموعة أبحاث Ajayan

"لقد كان بالتأكيد مفاجأة كبيرة. عندما بدأنا هذا العمل, كان مرحلة التحول آخر شيء كنا نتوقع أن نرى. وقال "راداكريشنان, طالب دراسات عليا سابق في مختبر Ajayan والآن مهندس وحدة في شركة إنتل كورب. في هيلزبورو, خامة.

"ومن المدهش حقا أن خصائص الاحتكاك من ثاني كبريتيد التنغستن المفلورة هي مختلفة تماما من الجرافين المفلورة التي كانت تدرس قبل,"قال المؤلف المشارك توبين Filleter, وهو أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية في جامعة تورنتو. "هذا هو الدافع لدراسة المواد 2D مماثلة لاستكشاف هذا السلوك مثيرة للاهتمام."

وقال الباحثون يبدو الفلور لتقليل فجوة الحزمة ليس فقط وجعل المزيد من المواد موصل ولكن يسبب العيوب التي تخلق المعدنية "الجزر" على طول سطح المواد التي تعرض أيضا خصائص ممغطس والمغناطيسية أيضا. "هذه المناطق من ثاني كبريتيد التنغستن معدنية ممغنطة، وأنها تتداخل مع بعضها البعض, خلق الخواص المغناطيسية للاهتمام,"قال راداكريشنان.

بالإضافة إلى ذلك, لأن ذرات الفلور سلبية كهربائيا, انهم يشتبه أيضا تغيير كثافة الإلكترونات من الذرات المجاورة. أن يغير خصائص المواد والبصرية, مما يجعل منه مرشحا لتطبيقات الاستشعار عن بعد والحفز. اقترح راداكريشنان قد تكون أيضا المواد مفيدة في المرحلة المعدنية على أنها أقطاب للالمكثفات الفائقة وغيرها من تطبيقات تخزين الطاقة.

وقال راداكريشنان تركيزات مختلفة من الفلور تغير نسبة التغير إلى مرحلة المعدنية, لكن التغيير ظلت مستقرة في جميع التركيزات الثلاثة مختبر دراسة.

"إن مرحلة التحول, تغيير في الخصائص مع functionalization من الفلور وتغيراته المغناطيسية وtribological مثيرة للغاية,"قال Ajayan. "هذا يمكن أن تمتد إلى غيرها من المواد 2D الطبقات، وأنا متأكد من أنها سوف تفتح بعض التطبيقات الجذابة".

شارك في الكتاب من ورقة وضياء داس وأبهيشيك سينغ من المعهد الهندي للعلوم; Liangzi دنغ وبول تشو, أستاذ الفيزياء في جامعة هيوستن; Filleter, Parambath سوديب وغيوم كولاس من جامعة تورونتو; صادق يزدي من جامعة كولورادو, جلمود; الأرز خريج شاندرا سيخار Tiwary من المعهد الهندي للتكنولوجيا كاراجبور; وطالب دراسات عليا كارلوس دي لوس رييس والملاك مارتي, وهو أستاذ مشارك في الكيمياء, الهندسة الحيوية وعلم المواد وهندسة نانوية, الأرز.

مصدر: news.rice.edu, مايك وليامز