द्वि-आयामी सामग्री का ठीक-ट्यूनिंग

द्विआयामी एवं त्रिआयामी कला # 3D आर्ट # चित्रकला (जुलाई 2019).

Anonim

सिंथेटिक 2-डी सामग्री अक्सर भविष्यवाणी से भी बदतर परिमाण के आदेश निष्पादित करती है, इसकी एक नई समझ पेन स्टेट के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की टीमों द्वारा प्राप्त की गई थी। उन्होंने भावी इलेक्ट्रॉनिक्स, फोटोनिक्स और मेमोरी स्टोरेज अनुप्रयोगों में इन सामग्रियों के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के तरीकों की खोज की।

द्वि-आयामी सामग्री केवल एक परमाणु या दो मोटी फिल्में हैं। शोधकर्ता एक्सप्लोरिएशन विधि द्वारा 2-डी सामग्री बनाते हैं-एक बड़ी थोक सामग्री से सामग्री का एक टुकड़ा छीलते हैं- या एक सब्सट्रेट पर एक गैस अग्रदूत को संघनित करके। पूर्व विधि उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री प्रदान करती है, लेकिन डिवाइस बनाने के लिए उपयोगी नहीं है। दूसरी विधि औद्योगिक अनुप्रयोगों में अच्छी तरह से स्थापित है, लेकिन कम प्रदर्शन 2-डी फिल्मों का उत्पादन करता है।

शोधकर्ताओं ने पहली बार प्रदर्शित किया, रासायनिक वाष्प जमाव विधि द्वारा उगाए जाने वाले 2-डी सामग्रियों की गुणवत्ता में उनके सैद्धांतिक भविष्यवाणियों की तुलना में खराब प्रदर्शन क्यों होता है। वे वैज्ञानिक परिणामों के हालिया अंक में अपने परिणामों की रिपोर्ट करते हैं ।

पेन्स स्टेट सामग्री और इंजीनियरिंग के सहयोगी प्रोफेसर जोशुआ रॉबिन्सन के डॉक्टरेट उम्मीदवार केहओ झांग ने कहा, "हमने मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड, एक नीलमणि सब्सट्रेट पर एक बहुत ही आशाजनक 2-डी सामग्री विकसित की।" "नीलमणि एल्यूमीनियम ऑक्साइड है। जब एल्यूमीनियम सब्सट्रेट की शीर्ष परत है, तो यह फिल्म के लिए अपने इलेक्ट्रॉनों को छोड़ना पसंद करता है। यह भारी नकारात्मक डोपिंग-इलेक्ट्रॉनों में नकारात्मक चार्ज-सीमा दोनों फोटोल्यूमिनेन्स के लिए तीव्रता और वाहक जीवनकाल दोनों हैं, दो सभी optoelectronic अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण गुण, जैसे फोटोवोल्टिक्स और फोटोजेंसर। "

एक बार जब उन्होंने यह निर्धारित किया कि एल्यूमीनियम फिल्म को इलेक्ट्रॉन छोड़ रहा था, तो उन्होंने एक नीलमणि सब्सट्रेट का उपयोग किया जो सतह पर एल्यूमीनियम की बजाय ऑक्सीजन का पर्दाफाश करने के लिए इस तरह से काटा गया था। इसने फोटोोल्यूमाइन्सेंस तीव्रता और वाहक जीवनकाल 100 गुना बढ़ाया।

संबंधित कार्य में, उसी पेन स्टेट समूह के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक दूसरी टीम ने डोपिंग इंजीनियरिंग का उपयोग किया जो सामग्री के गुणों को बदलने या सुधारने के लिए फिल्म के क्रिस्टल जाल में विदेशी परमाणुओं को प्रतिस्थापित करता है। उन्होंने उन्नत कार्यशील सामग्रियों में इस सप्ताह अपने काम की सूचना दी।

झांग ने कहा, "लोगों ने पहले पेपर डोपिंग करने की कोशिश की है, लेकिन नीलमणि सब्सट्रेट की बातचीत ने डोपिंग के प्रभावों को दिखाया है, इसलिए वे डोपिंग के प्रभाव को खत्म नहीं कर पाएंगे, " दूसरे पेपर पर मुख्य लेखक भी झांग ने कहा।

पहले पेपर से ऑक्सीजन-समाप्त सब्सट्रेट सतह का उपयोग करके, टीम ने सब्सट्रेट से स्क्रीनिंग प्रभाव हटा दिया और रेनियम परमाणुओं के साथ मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड 2-डी फिल्म डाली।

"हम सामग्री पर रेनियम डोपिंग प्रभाव deconvoluted, " झांग ने कहा। "इस सब्सट्रेट के साथ हम 1 परमाणु प्रतिशत के रूप में उच्च जा सकते हैं, उच्चतम डोपिंग एकाग्रता की सूचना दी गई है। एक अप्रत्याशित लाभ यह है कि जाली में रेनियम को डुबकी करना सल्फर रिक्तियों के 25 प्रतिशत को निष्क्रिय करता है, और सल्फर रिक्तियां लंबे समय से चलने वाली समस्या होती हैं 2-डी सामग्री। "

डोपिंग दो समस्याओं को हल करता है: यह ट्रांजिस्टर और सेंसर जैसे अनुप्रयोगों के लिए सामग्री को अधिक प्रवाहकीय बनाता है, और साथ ही सल्फर रिक्तियों नामक दोषों को निष्क्रिय करके सामग्री की गुणवत्ता में सुधार करता है। टीम भविष्यवाणी करती है कि उच्च रेनियम डोपिंग सल्फर रिक्तियों के प्रभाव को पूरी तरह खत्म कर सकती है।

झांग ने कहा, "मेरे पूरे काम का लक्ष्य तकनीकी रूप से प्रासंगिक स्तरों पर इस सामग्री को धक्का देना है, जिसका अर्थ यह औद्योगिक रूप से लागू करना है।"

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