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绘制晶体形状可以快速跟踪二南野一叁维材料

纳米技术 2022-05-05 23:58:11

作者:赖斯大学的杰德·博伊德 受日本雪花研究者中屋幸一(Ukichiro Nakaya)的工作启发,美国宾夕法尼亚大学莱斯大学的材料科学家绘制了一幅类似中屋幸一的图,显示了通过化学气相沉积法产生的二硫化钼的2D晶体形状(左)和硫化钼的完整形貌图(右)

学分:MSNE/莱斯大学 莱斯大学和宾夕法尼亚大学的材料科学家呼吁全球共同努力,快速批量生产石墨烯和二硫化钼等二维材料

在《今日材料》在线发表的一篇观点文章中,杂志主编楼军和他的同事们提出了一个有针对性的集体努力来解决研究挑战的案例,这可能为大规模批量生产二维材料扫清道路

娄(音译)和莱斯大学的材料科学家、和与宾夕法尼亚大学的维韦克·谢诺伊一起,描述了二维材料技术的潜在转变,这种转变可能来自于一个系统的、全社会范围的努力,即绘制二维晶体的形状,这些晶体是通过一种被称为化学气相沉积(CVD)的过程在世界各地的实验室中生长的

“像自然界中的雪花一样,二维晶体在不同的生长条件下呈现出丰富多样的形态,”他们写道

研究人员写道,绘制这些独特的晶体图案,并在全球数据库中编辑这些图案,以及创建每个图案的配方,可以为“理解、诊断和控制二维材料生长的化学气相沉积过程和环境”释放大量信息

化学气相沉积是制造薄膜的常用工艺,包括半导体工业中重要的商业材料

在典型的化学气相沉积反应中,一种叫做衬底的平板材料被放置在反应室中,气体以这样的方式流过反应室,使得它们反应并在衬底上形成固体膜

用扫描电子显微镜成像的2D过渡金属二元化合物的晶体形状阵列

学分:MSNE/莱斯大学 该领域的一个目标是开发能够准确预测特定条件下特定反应气体混合产生的薄膜特性的计算机软件

由于对化学气相沉积过程中发生的物理和化学过程的不完全理解以及数十种化学气相沉积反应器形式的存在,建立这样的模型是复杂的

娄和他的同事们建议,对化学气相沉积实验产生的晶体形状进行编目,可以为材料科学家提供关于它们合成的重要信息,就像矿物学家基于对自然产生的晶体结构的检查,检索关于地球历史的有价值的线索一样

“以美丽的雪花为例,”作者写道

“对许多人来说,一个可能令人惊讶的事实是,雪晶可以表现出许多不同种类的形状,这取决于它们形成时大气的温度和水的过饱和度

" 通过在自然界和实验室中对雪花的广泛观察,日本科学家中屋幸一(Ukichiro Nakaya)开发了一种被称为中屋图的图形,以帮助破译雪花中的信息

通过检查雪花的形状,并看到这些形状在中谷图表上的位置,科学家们可以确定产生雪花的确切大气条件,中谷诗意地称之为“来自天空的一封信”

" 受到中谷工作的启发,娄(音译)和他的同事创建了一个类似中谷的二维晶体图形图,该图形是通过化学气相沉积法产生的,并演示了如何使用它和其他形态图来推断产生每个图形的工艺变量的线索,如气体流速和加热温度

由于实时成像和自动化系统的进步,可以产生大的晶体结构数据集,作者说“形态图的开发有真正的潜力成为一种常见的做法,并作为晶体生长的基石

"

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