По
Введение кальция в графен создает сверхпроводник, но где же на самом деле кальций? Кредит: ФЛОТ
«Плавающий» графен на слое из атомов кальция
Добавление кальция в графен создает чрезвычайно многообещающий сверхпроводник, но куда девается кальций?
Добавление кальция в составную структуру графеновой подложки создает сверхпроводник с высокой температурой перехода (Tc).
Ведущий автор, аспирант Джимми Котсакидис (Школа физики и астрономии, Университет Монаша). Кредит: ФЛОТ
В новом исследовании группа под руководством Австралии впервые подтвердила, что на самом деле происходит с этими атомами кальция: к удивлению всех, кальций проходит под верхним листом графена и нижним «буферным» листом, «плавая» графен на поверхности. слой атомов кальция.
Сверхпроводящий графен с инжекцией кальция открывает большие перспективы для энергосберегающей электроники и прозрачной электроники.
Изучение графена, допированного кальцием: как избавиться от одеяла
Свойства графена можно отрегулировать путем введения другого материала (процесс, известный как «интеркаляция») либо под графен, либо между двумя листами графена.
Эта инъекция посторонних атомов или молекул изменяет электронные свойства графена либо за счет увеличения его проводимости, либо за счет уменьшения взаимодействия с подложкой, либо за счет того и другого.
Введение кальция в графит создает композитный материал (графит с интеркалированным кальцием, CaC6) с относительно «высокой» температурой перехода в сверхпроводящее состояние (Tc). В этом случае атомы кальция в конечном итоге находятся между листами графена.
Измерения с помощью STM (показано), XPS и LEED позволили точно определить местоположение кальция вблизи поверхности SiC. Кредит: ФЛОТ
Введение кальция в графен на подложке из карбида кремния также создает высокотемпературный сверхпроводник, и мы всегда мысль мы знали, куда делся кальций и в этом случае …
Графен на карбиде кремния имеет два слоя атомов углерода: один слой графена поверх другого «буферного слоя»: углеродного слоя (графеноподобная структура), который образуется между графеном и подложкой из карбида кремния во время синтеза и является непроводящий из-за частичного приклеивания к поверхности подложки.
«Представьте, что карбид кремния похож на матрас с натянутым листом (буферный слой, прикрепленный к нему) и плоским листом (графен)», – объясняет ведущий автор Джимми Котсакидис.
Традиционно считалось, что кальций должен вводиться между двумя углеродными слоями (между двумя листами), подобно инъекции между слоями графена в графите. К удивлению, команда под руководством Университета Монаша обнаружила, что при инъекции конечное место назначения атомов кальция вместо этого находится между буферным слоем и лежащей под ним подложкой из карбида кремния (между подогнанным листом и матрасом!)
Исследования проводились в лабораториях New Horizon, Университете Монаша, а также на австралийском синхротроне. Кредит: ФЛОТ
«Для нас было большим сюрпризом, когда мы поняли, что кальций связывается с кремниевой поверхностью подложки, это действительно противоречило тому, что, как мы думали, произойдет», – объясняет Коцакидис.
После инъекции кальций разрывает связи между буферным слоем и поверхностью подложки, тем самым заставляя буферный слой «плавать» над подложкой, создавая новую квази-автономную двухслойную структуру графена (Ca-QFSBLG).
Этот результат был неожиданным, поскольку обширные предыдущие исследования не учитывали интеркаляцию кальция под буферным слоем. Таким образом, исследование разрешает давнюю путаницу и разногласия относительно положения интеркалированного кальция.
Измерения рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) на австралийском синхротроне позволили точно определить местоположение кальция вблизи поверхности карбида кремния. Кредит: ФЛОТ
Ссылка: «Автономный n-допированный графен посредством интеркаляции кальция и магния в интерфейс буферный слой – SiC (0001)» Джимми К. Котсакидис, Антония Грубишич-Чабо, Юфенг Инь, Антон Тадич, Рэйчел Л. Майерс-Уорд, Мэтью ДеДжарльд, Шоян П. Павунни, Марк Карри, Кевин М. Дэниелс, Чанг Лю, Марк Т. Эдмондс, Нихил В. Медекар, Д. Курт Гаскилл, Амадео Л. Васкес де Парга и Майкл С. Фюрер, 15 июля 2020 г., Химия материалов.
DOI: 10.1021 / acs.chemmater.0c01729
Помимо Австралийского исследовательского совета (программа стипендий лауреатов и центров передового опыта), авторы выражают признательность за поддержку правительственной исследовательской программы Австралии, Центру атомно-тонких материалов Монаша (MCATM), Ministerio de Ciencia Innovatio? Ny Universidades, Comunidad de Madrid , и Лаборатория военно-морских исследований США.
Вычислительная поддержка была предоставлена кластером кампуса Монаша, вычислительным центром NCI и суперкомпьютерным центром Pawsey, а исследования частично проводились на австралийском синхротроне ANSTO.
