Команда из Северо-Западного университета материалами науке ученые разработали новый способ просмотреть динамику движения атомов в атомарно тонких 2D материалы. Техника визуализации, которая раскрывает основной причиной сбоев в работе широко использованы 2D материал, может помочь исследователям разработать более стабильные и надежные материалы для будущего носимых и гибких электронных устройств.
Эти 2D материалов, таких как графен и borophene — это класс однослойная, кристаллические материалы, обладающие широкими возможностями в качестве полупроводников в расширенный ультра-тонкий, гибкая электроника. Но из-за их тонкую натуру, материалы очень чувствительны к внешней среде, и пытались продемонстрировать долгосрочную стабильность и надежность при использовании в электронных устройствах.
«Атомарно тонких 2D материалы дают возможность значительно уменьшить электронные устройства, что делает их привлекательным вариантом для питания будущего носимой и гибкой электроники», — сказал Виньяк Дравидам, Авраам Харрис, профессор материаловедения и инженерии в школе Маккормика технических наук.
В исследовании, под названием «прямой визуализации электрического поля, индуцируемого структурной динамики в монослоев дихалькогенидов переходных металлов» был опубликован 11 февраля в журнале ACS нано. Дравидам это автор на бумаге. Крис Вулвертон, Джерома Б. Коэн, профессор материаловедения и инженерии, также внесли свой вклад в исследование.
«К сожалению, электронные устройства в настоящее время функционируют как своего рода «черный ящик».’ Хотя устройства показатели могут быть измерены, движение одиночных атомов в материалы отвечающие за эти свойства неизвестны, что сильно ограничивает усилия по улучшению производительности», — добавил Дравидам, который выступает в качестве директора Северо-Западного университета атомных и наномасштабных характеристики (нюанс) центр. Исследование позволяет преодолеть это ограничение с новое понимание структурной динамики в играть в 2D материалы получения электрического напряжения.
Основываясь на предыдущем исследовании, в котором ученые использовали наноразмерных визуализации технику, чтобы наблюдать за сбоя в 2D материалов в результате теплового воздействия, ученые использовали высокого разрешения, атомно-масштабных изображений метод, называемый электронным микроскопом, наблюдать за движением атомов в дисульфида молибдена (MoS2), хорошо изученный материал изначально используется в качестве сухой смазки в смазки и трения материалов, который в последнее время приобрел интерес к его электронные и оптические свойства. Когда исследователи применили электрический ток материала, они увидели его очень подвижных атомов серы непрерывно двигаться вакантных площадей в кристаллическое вещество, явление они назвали «атомным танец».
Это движение, в свою очередь, вызвало границ в MoS2 зерна — естественный дефект, созданный в пространстве, где два кристаллитов в материале встретиться, чтобы отделить, образуя узкие каналы для тока через.
«Как эти границы зерна раздельные, остается только пару узких каналах, вызывая плотность электрического тока через эти каналы, чтобы увеличить», — сказал Акшай Мурти, аспирант в группе Дравидам и ведущий автор на изучении. «Это приводит к более высокой плотности мощности и более высокие температуры в этих регионах, что в конечном итоге приводит к отказу в материале».
«Это мощный, чтобы быть в состоянии видеть точно, что происходит в таком масштабе,» Мурти продолжил. «Используя традиционные методы, мы могли бы применить электрического поля к образцу и ознакомиться с изменениями в материале, но мы не могли видеть, что является причиной этих изменений. Если вы не знаете причину, трудно устранить неисправности механизмов или предотвращения поведения в будущем».
С этой новой способ исследования 2D материалов на атомном уровне, команда считает, исследователи могли бы использовать такой подход визуализации синтезировать материалы, которые менее подвержены сбоя в электронных устройствах. В устройствах памяти, например, ученые могли наблюдать, как регионы, где информация хранится развиваться как электрический ток применяется и как адаптировать эти материалы предназначены для повышения производительности.
Техника также может помочь улучшить целый ряд других технологий, от транзисторов в биоэлектроника на светоизлучающие диоды (Сид) в области потребительской электроники для фотоэлектрических элементов, которые составляют солнечные батареи.
«Мы считаем, что методику мы разработали, чтобы следить за тем, как 2D материалы ведут себя в этих условиях поможет исследователям преодолеть текущие проблемы, связанные с стабильности устройства», — сказал Мурти. «Это заранее приносит нам один шаг ближе к продвижению этих технологий из лаборатории на рынок.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!