Новости космоса и технологий. » Химия » Проводимость кристаллических структур раскрывается при увеличении в 10 миллионов раз

Проводимость кристаллических структур раскрывается при увеличении в 10 миллионов раз

Опубликовал: Admin, 18-01-2021, 10:15, Химия, 194, 0

Проводимость кристаллических структур раскрывается при увеличении в 10 миллионов раз

В новаторских исследованиях материалов группа под руководством профессора Миннесотского университета К. Андре Мхояна сделала открытие, сочетающее в себе лучшее из двух востребованных качеств сенсорных экранов и умных окон - прозрачности и проводимости.

Исследователи впервые наблюдают металлические линии в кристалле перовскита. Перовскиты изобилуют в центре Земли, и станнат бария (BaSnO3) является одним из таких кристаллов. Однако его металлические свойства не изучались широко из-за преобладания на планете более проводящих материалов, таких как металлы или полупроводники. Открытие было сделано с помощью передовой просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), метода, который позволяет формировать изображения с увеличением до 10 миллионов.

Исследование опубликовано в Успехи науки .

«Электропроводная природа и предпочтительное направление этих металлических линейных дефектов означает, что мы можем сделать материал, который будет прозрачным, как стекло, и в то же время очень хорошо проводящим по направлению, как металл», - сказали Мхоян, эксперт по ТЕМ и Рэй Д. и Мэри T. Johnson /Mayon, заведующий кафедрой пластмасс факультета химической инженерии и материаловедения Колледжа науки и инженерии Миннесотского университета. «Это дает нам лучшее из двух миров. Мы можем сделать окна или новые типы сенсорных экранов прозрачными и в то же время проводящими. Это очень увлекательно».

Дефекты или дефекты являются обычным явлением в кристаллах, а линейные дефекты (наиболее распространенным среди них является дислокация) представляют собой ряд атомов, которые отклоняются от нормального порядка. Поскольку дислокации имеют тот же состав элементов, что и основной кристалл, изменения в электронная зонная структура в ядре дислокации из-за снижения симметрии и деформации часто лишь незначительно отличаются от таковых в ядре. Исследователям нужно было посмотреть за пределы дислокаций, чтобы найти дефект металлической линии, где дефектный состав и в результате атомная структура сильно отличаются.

«Мы легко заметили эти линейные дефекты на изображениях этих тонких пленок BaSnO 33_69. С высоким разрешением, полученных с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии, из-за их уникальной атомной конфигурации, и мы видели их только на виде сверху», - сказал Хванхуэй Юн, выпускник студент кафедры химического машиностроения и материаловедения и ведущий автор исследования.

Для данного исследования BaSnO 3 пленки были выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE) - методики изготовления высококачественных кристаллов - в лаборатории Университета Миннесотских городов-побратимов. Металлические дефекты линиинаблюдается в этих BaSnO 3 пленки распространяются в направлении роста пленки, что означает, что исследователи потенциально могут контролировать, как и где появляются линейные дефекты, и потенциально создавать их по мере необходимости в сенсорных экранах, интеллектуальных окнах и других технологиях будущего, требующих сочетания прозрачности и проводимости.

«Мы должны были проявить изобретательность, чтобы вырастить высококачественные тонкие пленки из BaSnO 3 С использованием МБЭ. Это было захватывающе, когда эти новые линейные дефекты Проявились в микроскопе», - сказал Бхарат Джалан. доцент и заведующий кафедрой Shell в Департаменте химического машиностроения и материаловедения, который возглавляет лабораторию по выращиванию различных пленок оксида перовскита методом MBE.

Кристаллы перовскита (ABX 3 ) Содержат три элемента в элементарной ячейке. Это дает ему свободу для структурных изменений, таких как состав и симметрия кристалла, а также возможность удерживать различные дефекты. Из-за различных углов координации и связи атомов в ядре дефекта линии вводятся новые электронные состояния, и структура электронной зоны локально модифицируется настолько радикально, что превращает дефект линии в металл.

«Было поразительно, как теория и эксперимент здесь согласовывались друг с другом», - сказал Туран Бирол, доцент кафедры химического машиностроения и материаловедения и эксперт по теории функционала плотности (DFT). «Мы могли проверить экспериментальные наблюдения атомной структуры и электронных свойств этого дефекта линии с помощью первых принципов DFT расчетов».

Чтобы прочитать полный текст исследования под названием «Металлическая линия Дефект В широкозонном прозрачном перовските BaSnO3», посетите Успехи науки Веб-сайт.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии