Домішки, які надходять з каталізаторів, що використовуються при обробці матеріалів, в основному концентруються на кордонах монокристалів у полікристалічних структурах

У своїй останній роботі по вивченню наноструктур вчені з США виявили, що домішки, які надходять з каталізаторів, що використовуються при обробці матеріалів, в основному концентруються на кордонах монокристалів у полікристалічних структурах. Відкриття допоможе в майбутньому покращити якість сонячних батарей і світлодіодів з допомогою блокування процесу появи подібних дефектів під час росту поликристалла.

 

Перетин нанодроти з кремнію.

Металеві домішки значно погіршують електронні властивості різних напівпровідникових наноструктур і створених на їх основі наноустройств, тому одним з важливих напрямків досліджень є пошук цих домішок в різних матеріалах.

Одним з популярних об’єктів досліджень є кремній. Для відображення дефектів і структури кремнієвих нанопроводів з атомарним дозволом спільна команда з Northwestern University, Lawrence Berkeley National Lab і Argonne National Laboratory (США) у своїй останній роботі використовувала електронну мікроскопію високого дозволу (у тому числі обладнання, розміщене в National Center for Electron Microscopy).

Для отримання картинки дослідники фокусували пучок іонів на поверхні нанодроти, «відрізаючи» з його допомогою шар атомів з поперечного перерізу структури. Після цього з допомогою наноманипуляторов переріз верталося таким чином, щоб зріз був перпендикулярним приладів спостереження. Після чого з допомогою мікроскопії високого дозволу виходила картинка зрізу.

Спеціальна техніка кріплення фрагмента нанодроти дозволила отримати зображення зрізу при його повороті у просторі відносно спостерігача на 140 градусів, що еквівалентно використанню декількох камер для тривимірної зйомки об’єктів у макросвіті. Після цього засобами спеціального програмного забезпечення отримані зображення були зібрані воєдино, таким чином, вчені отримали тривимірну цифрову модель кремнієвого нанодроти для подальшого вивчення.

Подальші дослідження мали своєю метою зрозуміти, яким чином форми частинок застосовувався при зростанні нанодроти каталізатора пов’язані з утворенням дефектів в його структурі. В ході досліджень були отримані дивовижні результати. Вчені вперше виявили, що

атоми домішки, які надходять з каталізатора, концентруються на кордоні монокристалів у полікристалічних структурах під час їх росту. Це відкриває найширші можливості для маніпулювання якістю створюваних наноструктур. Нанодроти мають переважне напрям зростання, за рахунок чого можна вибирати такі умови, що ймовірність появи дефектів буде зведена до мінімуму.

Крім отриманих результатів для нанопроводів кремнію, робота вчених цікава тим, що вони запропонували новий спосіб докладного дослідження структури і складу нанооб’єктів з високою роздільною здатністю. Вчені розраховують, що розроблений ними підхід допоможе у вирішенні інших важливих завдань, що стосуються структури наноматеріалів. Робота наочно показує, як сучасні комп’ютерні технології дозволяють поєднувати кілька дослідницьких методик для отримання більш якісного результату, який надалі допоможе розробляти нові наноматеріали та пристрої.

Детальні результати роботи були опубліковані в журналі Nano Letters.

Джерело(і):
1. nanotechweb.org
2. sci-lib.com

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *