纳米晶体的排列方式可以改善电子设备的性能

来源:搜狐    作者:      2018-11-08 17:05

导语:

[据物理学组织网站2018年10月26日报道]劳伦斯·利弗摩尔(Lawrence Livermore)国家实验室的研究人员正在深入研究纳米晶体的排列方式,这项研究可以使电子设备具有更优越的性能。

纳米晶体由于其尺寸可调的特性和可实现低成本集成的能力,是新型和改进电子器件最有前途的构建单元。

尽管人们对纳米晶体的结构进行了广泛的研究,但没有人能够观察到纳米晶体结构的整个组装过程。

这便是劳伦斯·利弗摩尔(Lawrence Livermore)国家实验室的科学家Christine Orme, Yixuan Yu, Babak Sadigh和洛杉矶加利福尼亚大学的一名同事加入研究的原因。

研究结果发表在《Nature Communications》杂志上,论文作者及劳伦斯·利弗摩尔国家实验室材料科学家Orme讲:“我们认为,如果能够识别出纳米晶体组装过程的详细信息,并且能够更好地控制结晶过程,情况就可以得到改善”

电子器件内部的纳米晶体形成了整体,其共同的物理特性,如电荷载流子迁移率,取决于单个纳米晶体的性质和它们的排列方式。原则上,有序的纳米晶体或超晶格,允许更多的电荷传输控制,来促进微带的形成。然而,实际市场上的电子设备很少是由有序纳米晶体或超晶格制成的。

以往的研究大多采用溶液蒸发的方法产生纳米晶体超晶格,并在溶剂逐渐去除的过程中对纳米晶体组装过程进行探索。然而,由于纳米晶体的体积和形状不断的以不可控制的方式变化,毛细作用力可以驱动干燥过程中的纳米晶体运动,因此很难获得关于组装过程的定量信息。

电场驱动为这个问题提供了一个解决方案。Orme说:“我们最近已经证明,电场可以用来驱动有序的三维纳米晶体超晶格的组装。”

由于电场在不改变纳米晶体溶液的体积、形状和组成的情况下增加了局部浓度,因此结晶系统可以被定量地研究,而不会出现毛细作用力或界面散射等现象。

正如预期的那样,研究小组发现电场驱动纳米晶体向表面运动,产生浓度梯度导致超晶格成核和生长。令人惊讶的是,磁场也会根据粒子的大小对它们进行分类。在生长过程中,电场对纳米晶体溶液进行浓缩和纯化。

Orme讲:“由于这种大小排序效应,超晶格晶体更有序,晶格内的纳米晶体的大小可以在生长过程中调整。这对于光电器件可能是一个有用的工具。我们现在正在研究红外探测器,认为这可能是提高显示器颜色的一个有效的策略。”(工业和信息化部电子第一研究所 李茜楠) 

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