क्यूबिक के लंबे समय के बाद के रूप में, अर्धचालक टाइटेनियम नाइट्राइड संश्लेषित

डॉट टिन (टाइटेनियम नाइट्राइड) PVD कोटिंग (जुलाई 2019).

Anonim

कार्नेगी के टिम स्ट्रोबेल और वेंकट भाद्रम के नेतृत्व में प्रयोगात्मक और कम्प्यूटेशनल वैज्ञानिकों की एक टीम ने टाइटेनियम नाइट्राइड, टीआई 3 एन 4 के लंबे समय के बाद के रूप में संश्लेषित किया है, जिसमें मैकेनिकल और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों का वादा किया गया है।

टाइटेनियम और नाइट्रोजन के एक से एक अनुपात के साथ मानक टाइटेनियम नाइट्राइड (टीआईएन), तालिका नमक-सोडियम क्लोराइड, या NaCl की तरह एक क्रिस्टल संरचना प्रदर्शित करता है। यह घर्षण गुणों वाला धातु है और इस प्रकार उपकरण कोटिंग्स और इलेक्ट्रोड के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है। टाइटेनियम नाइट्राइड के तीन-से-चार अनुपात के साथ टाइटेनियम नाइट्राइड, जिसे टाइटैनिक नाइट्राइड कहा जाता है, अपने अस्तित्व की पिछली सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के बावजूद, इस अनुपात के साथ नाइट्राइड को टाइटेनियम समूह के अन्य सदस्यों के लिए पहचान लिया गया है। ज़िकोनियम सहित अवधि सारणी।

स्ट्रोबेल और भद्रम की टीम-कार्नेगी के हन्यू लियू, और रोस्टिस्लाव हरबुआक, साथ ही शिकागो विश्वविद्यालय के विटाली बी प्रकापेंका, जॉर्ज वाशिंगटन विश्वविद्यालय के एनशी जू और टियांशु ली और राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला के स्टीफन लनी ने चुनौती दी। उनके काम को शारीरिक समीक्षा सामग्री में एक संपादक के सुझाव के रूप में प्रकाशित और हाइलाइट किया गया है।

उन्होंने एक लेजर-हीट हीरा ऐविल सेल का उपयोग करके एक घन क्रिस्टलीय चरण में टीआई 3 एन 4 बनाया, जिसे लगभग 740, 000 बार सामान्य वायुमंडलीय दबाव (74 गीगापास्कल) और लगभग 2, 200 डिग्री सेल्सियस (2, 500 केल्विन) लाया गया था। उन्नत एक्स-रे और स्पेक्ट्रोस्कोपिक टूल्स ने इन स्थितियों के तहत बनाई गई क्रिस्टलीय संरचना की पुष्टि की, और सैद्धांतिक मॉडल-आधारित गणनाओं ने उन्हें थर्मोडायनामिक प्रकृति और टीआई 3 एन 4 के भौतिक गुणों की भविष्यवाणी करने की अनुमति दी।

सारणी-नमक की तरह टीआईएन धातु है, जिसका अर्थ है कि यह इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह कर सकता है जो वर्तमान बनाता है। लेकिन क्यूबिक टीआई 3 एन 4 एक अर्धचालक है, जिसका अर्थ है कि इसकी विद्युत चालकता चालू और बंद हो सकती है। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में यह संभावना जबरदस्त उपयोगी है। टाइटेनियम आधारित अर्धचालक विशेष रूप से हाइड्रोजन, एक स्वच्छ नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत का उत्पादन करने के लिए सौर जल-विभाजन प्रतिक्रियाओं के उत्प्रेरक के रूप में लोकप्रिय होते हैं।

चालकता को चालू और बंद करने की यह क्षमता संभव है क्योंकि कुछ अर्धचालक के इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के इनपुट के अधीन होने पर उच्च ऊर्जा वाले राज्यों को उच्च ऊर्जा वाले राज्यों में स्थानांतरित कर सकते हैं। इस छलांग को शुरू करने के लिए आवश्यक ऊर्जा को बैंड अंतर कहा जाता है। क्यूबिक Ti3N4 के लिए बैंड अंतर पिछली मॉडल भविष्यवाणियों के आधार पर अपेक्षा से बड़ा है। इसके अलावा, धातु टीआईएन की तरह, टीआई 3 एन 4 उत्कृष्ट यांत्रिक और प्रतिरोध गुण पहनने की उम्मीद है।

मुख्य लेखक भद्रम ने कहा, "हमारे ज्ञान के लिए यह अर्धचालक टाइटेनियम नाइट्राइड पर पहली प्रयोगात्मक रिपोर्ट है"। "हम मानते हैं कि यह काम परिवेश दबाव पर टीआई 3 एन 4 के संश्लेषण को बढ़ाने के नए तरीकों को डिजाइन करने के लिए और प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक प्रयासों को प्रोत्साहित करेगा।"

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