გმადლობთ Nature.com-ის მონახულებისთვის.თქვენ იყენებთ ბრაუზერის ვერსიას შეზღუდული CSS მხარდაჭერით.საუკეთესო გამოცდილებისთვის, გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში).გარდა ამისა, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ ვაჩვენებთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
ატომური კონფიგურაციების კორელაცია, განსაკუთრებით ამორფული მყარი ნივთიერებების უწესრიგობის ხარისხი (DOD) თვისებებთან, არის მნიშვნელოვანი ინტერესის სფერო მასალების მეცნიერებაში და შედედებული მატერიის ფიზიკაში, სამგანზომილებიანში ატომების ზუსტი პოზიციების დადგენის სირთულის გამო. სტრუქტურები1,2,3,4., ძველი საიდუმლო, 5. ამ მიზნით, 2D სისტემები უზრუნველყოფენ საიდუმლოს გააზრებას ყველა ატომის პირდაპირ ჩვენების საშუალებას 6,7.ლაზერული დეპონირების შედეგად გაზრდილი ნახშირბადის ამორფული მონოფენის (AMC) პირდაპირი გამოსახულება წყვეტს ატომური კონფიგურაციის პრობლემას, მხარს უჭერს კრისტალების თანამედროვე შეხედულებას შუშის მყარ ნაწილებში, შემთხვევითი ქსელის თეორიაზე დაყრდნობით8.თუმცა, მიზეზობრივი კავშირი ატომური მასშტაბის სტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებს შორის გაურკვეველი რჩება.აქ ჩვენ ვახსენებთ DOD-ის და გამტარობის მარტივ რეგულირებას AMC თხელ ფენებში ზრდის ტემპერატურის შეცვლით.კერძოდ, პიროლიზის ზღურბლის ტემპერატურა საკვანძოა გამტარ AMC-ების გასაზრდელად საშუალო რიგის ნახტომების ცვლადი დიაპაზონით (MRO), ხოლო ტემპერატურის აწევა 25°C-ით იწვევს AMC-ების დაკარგვას MRO-ს და ხდება ელექტრული იზოლაცია, რაც ზრდის ფურცლის წინააღმდეგობას. მასალა 109 ჯერ.უწყვეტ შემთხვევით ქსელებში ჩაშენებული უაღრესად დამახინჯებული ნანოკრისტალიტების ვიზუალიზაციის გარდა, ატომური გარჩევადობის ელექტრონულ მიკროსკოპია გამოავლინა MRO-ს არსებობა/არარსებობა და ტემპერატურაზე დამოკიდებული ნანოკრისტალიტის სიმკვრივე, ორი რიგის პარამეტრი შემოთავაზებული DOD-ის ყოვლისმომცველი აღწერისთვის.რიცხვითი გამოთვლებით დადგენილია გამტარობის რუკა, როგორც ამ ორი პარამეტრის ფუნქცია, რომელიც პირდაპირ აკავშირებს მიკროსტრუქტურას ელექტრულ თვისებებთან.ჩვენი ნამუშევარი წარმოადგენს მნიშვნელოვან ნაბიჯს ფუნდამენტურ დონეზე ამორფული მასალების სტრუქტურისა და თვისებების ურთიერთკავშირის გასაგებად და გზას უხსნის ელექტრონულ მოწყობილობებს ორგანზომილებიანი ამორფული მასალების გამოყენებით.
ამ კვლევაში გენერირებული და/ან გაანალიზებული ყველა შესაბამისი მონაცემი ხელმისაწვდომია შესაბამისი ავტორებისგან გონივრული მოთხოვნით.
კოდი ხელმისაწვდომია GitHub-ზე (https://github.com/vipandyc/AMC_Monte_Carlo; https://github.com/ningustc/AMCProcessing).
Sheng, HW, Luo, VK, Alamgir, FM, Bai, JM and Ma, E. ატომური შეფუთვა და მოკლე და საშუალო შეკვეთა მეტალის სათვალეებში.Nature 439, 419–425 (2006).
გრირი, AL, ფიზიკურ მეტალურგიაში, მე-5 გამოცემა.(eds. Laughlin, DE and Hono, K.) 305–385 (Elsevier, 2014).
Ju, WJ და სხვ.უწყვეტი გამკვრივების ნახშირბადის მონოფენის დანერგვა.მეცნიერება.გაფართოებული 3, e1601821 (2017).
Toh, KT et al.ამორფული ნახშირბადის თვითშენარჩუნებული მონოფენის სინთეზი და თვისებები.Nature 577, 199–203 (2020).
Schorr, S. & Weidenthaler, K. (რედ.) კრისტალოგრაფია მასალების მეცნიერებაში: სტრუქტურა-საკუთრების ურთიერთობებიდან ინჟინერიამდე (De Gruyter, 2021).
Yang, Y. და სხვ.განსაზღვრეთ ამორფული მყარი ატომების სამგანზომილებიანი სტრუქტურა.Nature 592, 60–64 (2021).
Kotakoski J., Krasheninnikov AV, Kaiser W. and Meyer JK გრაფენის წერტილოვანი დეფექტებიდან ორგანზომილებიან ამორფულ ნახშირბადამდე.ფიზიკა.მეუფე რაიტი.106, 105505 (2011).
Eder FR, Kotakoski J., Kaiser W. და Meyer JK.მეცნიერება.სახლი 4, 4060 (2014).
Huang, P.Yu.და სხვ.ატომური გადაწყობის ვიზუალიზაცია 2D სილიკა მინაში: უყურეთ სილიკა გელის ცეკვას.Science 342, 224–227 (2013).
ლი ჰ. და სხვ.სპილენძის ფოლგაზე მაღალი ხარისხის და ერთიანი დიდი ფართობის გრაფენის ფირის სინთეზი.Science 324, 1312–1314 (2009).
რეინა, ა. და სხვ.შექმენით დაბალი ფენის, დიდი ფართობის გრაფენის ფირები თვითნებურ სუბსტრატებზე ქიმიური ორთქლის დეპონირების გზით.ნანოლეტი.9, 30–35 (2009).
ნანდამური გ., რუმიმოვი ს. და სოლანკი რ. გრაფენის თხელი ფენების ქიმიური ორთქლის დეპონირება.Nanotechnology 21, 145604 (2010).
კაი, ჯ. და სხვ.გრაფენის ნანოლენტების დამზადება აღმავალი ატომური სიზუსტით.Nature 466, 470–473 (2010).
Kolmer M. და სხვ.ატომური სიზუსტის გრაფენის ნანოლენტების რაციონალური სინთეზი უშუალოდ ლითონის ოქსიდების ზედაპირზე.Science 369, 571–575 (2020).
Yaziev OV სახელმძღვანელო გრაფენის ნანოლენტების ელექტრონული თვისებების გამოსათვლელად.შენახვის ქიმია.შენახვის ავზი.46, 2319–2328 (2013).
ჯანგ, ჯ. და სხვ.მყარი გრაფენის ფირის დაბალი ტემპერატურის ზრდა ბენზოლისგან ატმოსფერული წნევის ქიმიური ორთქლის დეპონირების გზით.მეცნიერება.სახლი 5, 17955 (2015 წ.).
Choi, JH et al.სპილენძზე გრაფენის ზრდის ტემპერატურის მნიშვნელოვანი შემცირება ლონდონის დისპერსიული ძალის გაძლიერების გამო.მეცნიერება.სახლი 3, 1925 წელი (2013).
ვუ, ტ. და სხვ.უწყვეტი გრაფენის ფირები სინთეზირებულია დაბალ ტემპერატურაზე ჰალოგენების, როგორც თესლის თესლის შემოღებით.Nanoscale 5, 5456–5461 (2013).
Zhang, PF და სხვ.საწყისი B2N2-პერილენები სხვადასხვა BN ორიენტირებით.ენჯი.ქიმიური.შიდა რედ.60, 23313–23319 (2021).
Malar, LM, Pimenta, MA, Dresselhaus, G. and Dresselhaus, MS Raman სპექტროსკოპია გრაფენში.ფიზიკა.წარმომადგენელი 473, 51–87 (2009).
Egami, T. & Billinge, SJ Beneath the Bragg Peaks: კომპლექსური მასალების სტრუქტურული ანალიზი (Elsevier, 2003).
Xu, Z. და სხვ.In situ TEM აჩვენებს ელექტროგამტარობას, ქიმიურ თვისებებს და ბმის ცვლილებებს გრაფენის ოქსიდიდან გრაფენამდე.ACS Nano 5, 4401–4406 (2011).
Wang, WH, Dong, C. & Shek, CH მოცულობითი მეტალის სათვალე.ალმა მატერი.მეცნიერება.პროექტი.R Rep. 44, 45–89 (2004).
Mott NF და Davis EA Electronic Processes in Amorphous Materials (ოქსფორდის უნივერსიტეტის გამოცემა, 2012).
Kaiser AB, Gomez-Navarro C., Sundaram RS, Burghard M. და Kern K. გამტარობის მექანიზმები ქიმიურად წარმოებული გრაფენის მონოფენებში.ნანოლეტი.9, 1787–1792 (2009).
Ambegaokar V., Galperin BI, Langer JS Hopping გამტარობა უწესრიგო სისტემებში.ფიზიკა.რედ.B 4, 2612–2620 (1971).
Kapko V., Drabold DA, Thorp MF ამორფული გრაფენის რეალისტური მოდელის ელექტრონული სტრუქტურა.ფიზიკა.სახელმწიფო სოლიდი B 247, 1197–1200 (2010).
Thapa, R., Ugwumadu, C., Nepal, K., Trembly, J. & Drabold, DA Ab initio modeling of amorphous graphite.ფიზიკა.მეუფე რაიტი.128, 236402 (2022).
Mott, გამტარობა ამორფულ მასალებში NF.3. ლოკალიზებული მდგომარეობები ფსევდოგაპრულში და გამტარობისა და ვალენტობის ზოლების ბოლოებში.ფილოსოფოსი.მაგ.19, 835–852 (1969).
თუან დივ და სხვ.ამორფული გრაფენის ფირის საიზოლაციო თვისებები.ფიზიკა.Revision B 86, 121408(R) (2012).
Lee, Y., Inam, F., Kumar, A., Thorp, MF და Drabold, DA პენტაგონური ნაკეცები ამორფული გრაფენის ფურცელში.ფიზიკა.სახელმწიფო სოლიდი B 248, 2082–2086 (2011).
ლიუ, ლ. და სხვ.ორგანზომილებიანი ექვსკუთხა ბორის ნიტრიდის ჰეტეროეპიტაქსიური ზრდა გრაფენის ნეკნებით.Science 343, 163–167 (2014).
Imada I., Fujimori A. და Tokura Y. ლითონ-იზოლატორის გარდამავალი.მღვდელი მოდ.ფიზიკა.70, 1039–1263 (1998).
Siegrist T. და სხვ.უწესრიგობის ლოკალიზაცია კრისტალურ მასალებში ფაზური გადასვლით.ეროვნული ალმა მატერი.10, 202–208 (2011).
კრივანეკი, OL და სხვ.ატომ-ატომის სტრუქტურული და ქიმიური ანალიზი რგოლის ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით ბნელ ველში.Nature 464, 571–574 (2010).
Kress, G. and Furtmüller, J. ეფექტური განმეორებითი სქემა აბსპირიულად მთლიანი ენერგიის გაანგარიშებისთვის სიბრტყე ტალღის საფუძვლიანი კომპლექტების გამოყენებით.ფიზიკა.რედ.B 54, 11169–11186 (1996).
Kress, G. and Joubert, D. Ultrasoft pseudopotentials-დან ტალღის მეთოდებამდე პროექტორის გაძლიერებით.ფიზიკა.რედ.B 59, 1758–1775 (1999).
Perdue, JP, Burke, C., and Ernzerhof, M. განზოგადებული გრადიენტური მიახლოებები გამარტივდა.ფიზიკა.მეუფე რაიტი.77, 3865–3868 (1996).
Grimme S., Anthony J., Erlich S., and Krieg H. 94 ელემენტიანი H-Pu სიმკვრივის ფუნქციური დისპერსიის კორექტირების (DFT-D) თანმიმდევრული და ზუსტი საწყისი პარამეტრიზაცია.ჯ.ქიმია.ფიზიკა.132, 154104 (2010).
ეს ნამუშევარი მხარდაჭერილი იყო ჩინეთის ეროვნული საკვანძო R&D პროგრამის მიერ (2021YFA1400500, 2018YFA0305800, 2019YFA0307800, 2020YFF01014700, 2017YFA0206300, 2017YFA0206300, ჩინეთის ეროვნული ბუნებრივი მეცნიერების ფონდი 511219, 50000000, 2018YFA0305800 4001, 22075001, 11974024, 11874359, 92165101, 11974388, 51991344) , პეკინის საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ფონდი (2192022, Z190011), პეკინის გამორჩეული ახალგაზრდა მეცნიერის პროგრამა (BJJWZYJH01201914430039), გუანგდონგის პროვინციული საკვანძო ტერიტორიის კვლევისა და განვითარების პროგრამა (2019B010934001, ჩინეთის სტრატეგიული აკადემიის No300.B00 მეცნიერებათა აკადემია ძირითადი სამეცნიერო კვლევის სასაზღვრო გეგმა (QYZDB-SSW-JSC019).JC მადლობას უხდის ჩინეთის პეკინის ბუნების მეცნიერების ფონდს (JQ22001) მხარდაჭერისთვის.LW მადლობას უხდის ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის ახალგაზრდული ინოვაციების ხელშეწყობის ასოციაციას (2020009) მხარდაჭერისთვის.სამუშაოს ნაწილი ჩატარდა ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის მაღალი მაგნიტური ველის ლაბორატორიის სტაბილურად ძლიერი მაგნიტური ველის მოწყობილობაში, ანჰუის პროვინციის მაღალი მაგნიტური ველის ლაბორატორიის მხარდაჭერით.გამოთვლითი რესურსები მოწოდებულია პეკინის უნივერსიტეტის სუპერკომპიუტერული პლატფორმით, შანხაის სუპერკომპიუტერული ცენტრით და სუპერკომპიუტერით Tianhe-1A.
ეს ავტორი შეტანილია სანაცვლოდ: Huifeng Tian, ​​Yinhang Ma, Zhenjiang Li, Mouyang Cheng, Shoucong Ning.
ჰუიფენგ ტიანი, ჟენჯიან ლი, ჯუიჯი ლი, პეიჩი ლიაო, შულეი იუ, შიჟუო ლიუ, იფეი ლი, სინიუ ჰუანგ, ჟიქსინ იაო, ლი ლინი, ქსიაოსუი ჟაო, ტინგ ლეი, იანფენგ ჟანგი, იანლონ ჰოუ და ლეი ლიუ
ფიზიკის სკოლა, ვაკუუმური ფიზიკის საკვანძო ლაბორატორია, ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის უნივერსიტეტი, პეკინი, ჩინეთი
მასალების მეცნიერებისა და ინჟინერიის დეპარტამენტი, სინგაპურის ეროვნული უნივერსიტეტი, სინგაპური, სინგაპური
პეკინის მოლეკულური მეცნიერებების ეროვნული ლაბორატორია, ქიმიისა და მოლეკულური ინჟინერიის სკოლა, პეკინის უნივერსიტეტი, პეკინი, ჩინეთი
შედედებული ნივთიერების ფიზიკის პეკინის ეროვნული ლაბორატორია, ფიზიკის ინსტიტუტი, ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემია, პეკინი, ჩინეთი