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现在可以大规模生产原子级纳米线

现在可以大规模生产原子级纳米线

其他分类 物理学 外文翻译
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2020-12-26 18:05:51


东京都立大学


TMC纳米线的图示.png

 


(a)TMC纳米线的图示(b)化学气相沉积。成分在氢气/氮气气氛中蒸发,使其沉积并自组装在基材上。经Ref。许可转载。1分:版权2020美国化学学会(ACS)

东京城市大学的研究人员发现了一种使用化学气相沉积技术大规模制造过渡金属硫族化物自组装纳米线的方法。通过改变形成导线的基板,它们可以调整这些导线的排列方式,从原子薄板的对齐配置到成束的随机网络。这为在下一代工业电子产品中的工业部署铺平了道路,包括能量收集以及透明,高效,甚至灵活的设备。

电子技术就是要使事物变得更小—例如,芯片上的较小功能意味着在相同的空间中拥有更多的计算能力和更高的效率,这对于满足由机器学习和人工智能提供动力的现代IT基础架构日益增长的繁重需求至关重要。随着设备的小型化,对复杂的接线也提出了相同的要求,这些接线将所有东西绑在一起。最终目标将是仅是一两个原子的粗细的导线。随着穿过它们的电子的行为越来越像它们生活在一维世界而不是3D世界中,这种纳米线将开始利用完全不同的物理学。

实际上,科学家已经拥有诸如碳纳米管和过渡金属硫族化物(TMC),过渡金属和能够自组装成原子级纳米线的16族元素的混合物之类的材料。问题在于使它们足够长且足够大。大规模生产纳米线的一种方式将改变游戏规则。

现在,由东京都市大学的Hong En Lim博士和Yasumitsu Miyata副教授领导的团队提出了一种以前所未有的大规模制造长过渡金属碲化物纳米线的方法。使用称为化学气相沉积的过程(CVD),他们发现可以根据用作模板的表面或基材以不同的排列方式组装TMC纳米线。示例如图2所示。在(a)中,生长在硅/二氧化硅衬底上的纳米线形成了随机的束网络;在(b)中,导线按照设定的方向按照下面的蓝宝石晶体的结构组装在蓝宝石衬底上。通过简单地改变它们的生长位置,团队现在可以访问以所需排列方式覆盖的厘米级晶圆,包括单层,双层和束状网络,所有这些都具有不同的应用。他们还发现,导线本身的结构是高度结晶且有序的,其性能(包括出色的导电性和类似一维的行为)与理论预测中的相符。


显微镜照片.png

 


(a)在硅/二氧化硅晶片上生长的纳米线的扫描电子显微镜照片。(b)在晶体蓝宝石衬底上生长的纳米线的原子力显微镜图像。(c)对齐导线的扫描透射电子显微镜图像。(d)从末端看,单根TMC纳米线的扫描透射电子显微镜图像,并带有结构示意图。经Ref。许可转载。1个学分:美国化学学会(ACS)

拥有大量的长且高度结晶的纳米线肯定可以帮助物理学家更深入地表征和研究这些奇异的结构。重要的是,这是朝着在透明灵活的电子设备,超高效设备和能量收集应用中看到原子细线的实际应用迈出的令人兴奋的一步。


在基板上组装的不同形式的TMC.png

 


(左)(a)图示了在基板上组装的不同形式的TMC。b)纳米线单层,(c)纳米线双层和(d)3D束的透射电子显微镜图像的横截面的扫描透射电子显微镜图像。


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来源于:phys

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