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原子配置、特に非晶質固体の無秩序度 (DOD) と特性の相関関係は、三次元の原子の正確な位置を決定することが難しいため、材料科学および物性物理学における重要な関心領域です。構造1、2、3、4。、古い謎、5。この目的のために、2D システムはすべての原子を直接表示できるようにすることで、謎への洞察を提供します 6,7。レーザー蒸着によって成長させた炭素の非晶質単層 (AMC) を直接イメージングすることにより、原子配置の問題が解決され、ランダム ネットワーク理論に基づいたガラス質固体中の微結晶に関する現代の見解が裏付けられています8。しかし、原子スケールの構造と巨視的性質との因果関係は依然として不明である。今回我々は、成長温度を変えることによってAMC薄膜のDODと導電率を簡単に調整できることを報告する。特に、熱分解閾値温度は、可変範囲の中次ジャンプ (MRO) を持つ導電性 AMC を成長させるための鍵となります。一方、温度を 25°C 上げると、AMC は MRO を失い、電気絶縁性になり、シートの抵抗が増加します。 109回の素材。連続ランダムネットワークに埋め込まれた高度に歪んだナノ微結晶の可視化に加え、原子分解能電子顕微鏡により、DOD を包括的に説明するために提案される 2 つの次数パラメータである MRO の有無と温度依存性のナノ微結晶密度が明らかになりました。数値計算により、これら 2 つのパラメーターの関数として導電率マップが確立され、微細構造と電気的特性が直接関連付けられました。私たちの研究は、アモルファス材料の構造と特性の関係を基本的なレベルで理解するための重要な一歩となり、二次元アモルファス材料を使用した電子デバイスへの道を開きます。
この研究で生成および/または分析されたすべての関連データは、合理的な要求に応じて各著者から入手できます。
コードは GitHub (https://github.com/vipandyc/AMC_Monte_Carlo、https://github.com/ningustc/AMCProcessing) で入手できます。
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この研究は、中国国家重点研究開発プログラム (2021YFA1400500、2018YFA0305800、2019YFA0307800、2020YFF01014700、2017YFA0206300)、中国国家自然科学財団 (U1932153、51872285、 4001、22075001、11974024、11874359、92165101、11974388、51991344) 、北京自然科学財団 (2192022、Z190011)、北京優秀若手科学者プログラム (BJJWZYJH01201914430039)、広東省重点分野研究開発プログラム (2019B010934001)、中国科学院戦略パイロット プログラム、補助金番号 XDB33000000、および中国科学院主要な科学研究のフロンティア計画 (QYZDB-SSW-JSC019)。JC は、中国北京自然科学財団 (JQ22001) の支援に感謝します。LW は、中国科学院青少年イノベーション促進協会 (2020009) の支援に感謝します。研究の一部は、安徽省高磁場研究所の支援を受け、中国科学院高磁場研究所の安定した強磁場装置で実施された。コンピューティング リソースは、北京大学スーパーコンピューティング プラットフォーム、上海スーパーコンピューティング センター、および Tianhe-1A スーパーコンピューターによって提供されます。
出演者: Huifeng Tian、Yinhang Ma、Zhenjiang Li、Mouyang Cheng、Shucong Ning。
Huifeng Tian、Zhenjian Li、Juijie Li、PeiChi Liao、Shulei Yu、Shizhuo Liu、Yifei Li、Xinyu Huang、Zhixin Yao、Li Lin、Xiaoxui Zhao、Ting Lei、Yanfeng Zhang、Yanlong Hou、Lei Liu
中国科学院大学物理学部真空物理学主要研究室、北京、中国
シンガポール国立大学材料科学工学部、シンガポール、シンガポール
北京大学化学分子工学院北京分子科学実験室（中国、北京）
北京国立物性物理研究所、中国科学院物理研究所、北京、中国