Graphein võti kasvavale 2-D pooljuurile, millel on erakordsed omadused

Colégio Graphein - SP (Juuni 2019).

Anonim

Uuesti avastatud meetod kahemõõtmeliste materjalide valmistamiseks võib tuua kaasa uusi ja erakordseid omadusi, eriti materjalide klassis nn nitridid, ütlevad Penn State materjalide teadlased, kes protsessi avastasid. Kaksemõõtmeline galliumnitriidide esmakordne kasvu graphein-kapseldamise abil võib põhjustada rakendusi sügavates ultraviolett-laserites, järgmise põlvkonna elektroonikas ja andurites.

"Need eksperimentaalsed tulemused avavad uusi uurimisvõimalusi kahesuunalistel materjalidel, " räägib materjalide ja inseneride dotsent Joshua Robinson. "See töö keskendub 2D gallium nitriidile, mida pole kunagi varem tehtud."

Gallium nitriid selle kolmemõõtmelisel kujul on teadaolevalt lai-ribahelaline pooljuht. Laiad sagedusriba pooljuhid on olulised suure sagedusega, suure võimsusega rakendustes. Kui selle kahemõõtmelisel kujul kasvatatakse, muundub galliumnitriid lairibaühendusega materjalist ultraheliga riba materjali, mis tõhusalt vähendab energiaspektrit, mida see võib töötada, sealhulgas kogu ultraviolettkiirguse nähtav ja infrapuna spekter. See töö avaldab eriti suurt mõju elektrooptilisele seadmele, mis manipuleerivad ja edastavad valgust.

"See on uus võimalus mõelda 2D materjalide sünteesimisele, " ütles Ph.D. Zak Al Balushi. Robinson ja Joan Redwing, materjaliteaduse ja inseneriteaduse ja elektrotehnika professor. Al Balushi on peamine autor paberil, mis on täna (29. august) veebisaidil " Loodusmaterjalid " pealkirjaga "Kahe mõõtme galliumnitriid, mis on realiseeritud Grafiini kapseldamise kaudu".

"Meil on see looduslikult esinevate 2D materjalide palett, " jätkas ta. "Selleks et laiendada seda, peame sünteesima materjale, mida looduses ei eksisteeri. Tavaliselt on uued materjalisüsteemid väga ebastabiilsed. Kuid meie kasvu meetod, mida nimetatakse rände täiustatud kapseldatud kasvuks (MEEG), kasutab grafeeni kihti, et aidata kasvu ja stabiliseerivad 2D galliumnitriidi tugevat struktuuri. "

Grafiini kasvatatakse ränikarbiidi substraadil, mis on tehnoloogiliselt oluline substraat, mida kasutatakse LED-de, radari ja telekommunikatsiooni valdkonnas tööstuses laialdaselt. Kuumutamisel laguneb räni laguneb ja jätab süsinikurikka pinna, mida saab grafeeniks rekonstrueerida. Sellisel viisil grafeeni tootmine on see, et liides, kus need kaks materjali kokku puutuvad, on täiesti siledad.

Robinson usub, et kahemõõtmelise galliumnitriidi puhul on grafeeni kihi lisamisel kõik erinevused. Grafeen, ühe aatomi paksus süsinikuaatomite kiht, on tuntud oma märkimisväärsete elektrooniliste omaduste ja tugevuse poolest.

"See on võti, " ütleb Robinson. "Kui proovite neid materjale kasvatada traditsioonilisel viisil, ränikarbiidil, siis sa lihtsalt moodustavad saare. See ei kasva ränikarbiidi kena kihtides."

Kui segu lisatakse galliumi aatomeid, migreeruvad nad läbi grafeeni ja moodustavad võileiva keskmise kihi, kus graphein ujutab peal. Kui lisatakse lämmastikuaatomid, toimub keemiline reaktsioon, mis muudab galliumi ja lämmastiku galliumnitriidiks.

"MEEG-i protsess ei tekita mitte ainult ülikihilisi galliumnitriidi lehte, vaid muudab ka materjali kristallstruktuuri, mis võib viia täiesti uutesse rakendustesse elektroonikas ja optoelektroonikas, " ütles Redwing.

menu
menu