Dankie dat jy Nature.com besoek het.Jy gebruik 'n blaaierweergawe met beperkte CSS-ondersteuning.Vir die beste ervaring, beveel ons aan dat jy 'n opgedateerde blaaier gebruik (of versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer).Daarbenewens, om deurlopende ondersteuning te verseker, wys ons die webwerf sonder style en JavaScript.
Die korrelasie van atoomkonfigurasies, veral die graad van wanorde (DOD) van amorfe vaste stowwe met eienskappe, is 'n belangrike area van belangstelling in materiaalwetenskap en gekondenseerde materiefisika as gevolg van die moeilikheid om die presiese posisies van atome in driedimensionele strukture1,2,3,4., 'n Ou raaisel, 5. Vir hierdie doel bied 2D-stelsels insig in die raaisel deur toe te laat dat alle atome direk vertoon word 6,7.Direkte beeldvorming van 'n amorfe monolaag koolstof (AMC) wat deur laserafsetting gekweek word, los die probleem van atoomkonfigurasie op, wat die moderne siening van kristalliete in glasagtige vastestowwe ondersteun, gebaseer op ewekansige netwerkteorie8.Die oorsaaklike verband tussen atoomskaalstruktuur en makroskopiese eienskappe bly egter onduidelik.Hier rapporteer ons maklike afstemming van DOD en geleidingsvermoë in AMC dun films deur die groeitemperatuur te verander.In die besonder is die pirolise-drempeltemperatuur die sleutel vir die groei van geleidende AMC's met 'n veranderlike reeks medium-orde spronge (MRO), terwyl die verhoging van die temperatuur met 25 ° C veroorsaak dat die AMC's MRO verloor en elektries isolerend word, wat die weerstand van die plaat verhoog. materiaal in 109 keer.Benewens die visualisering van hoogs verwronge nanokristalliete wat in deurlopende ewekansige netwerke ingebed is, het atoomresolusie elektronmikroskopie die teenwoordigheid/afwesigheid van MRO en temperatuurafhanklike nanokristallietdigtheid geopenbaar, twee orde parameters voorgestel vir 'n omvattende beskrywing van DOD.Numeriese berekeninge het die geleidingskaart as 'n funksie van hierdie twee parameters vasgestel, wat die mikrostruktuur direk met die elektriese eienskappe in verband bring.Ons werk verteenwoordig 'n belangrike stap om die verband tussen die struktuur en eienskappe van amorfe materiale op 'n fundamentele vlak te verstaan ​​en baan die weg vir elektroniese toestelle wat tweedimensionele amorfe materiale gebruik.
Alle relevante data wat in hierdie studie gegenereer en/of ontleed is, is op redelike versoek by die onderskeie outeurs beskikbaar.
Die kode is beskikbaar op GitHub (https://github.com/vipandyc/AMC_Monte_Carlo; https://github.com/ningustc/AMCProcessing).
Sheng, HW, Luo, VK, Alamgir, FM, Bai, JM en Ma, E. Atoomverpakking en kort en medium orde in metaalglase.Nature 439, 419–425 (2006).
Greer, AL, in Fisiese Metallurgie, 5de uitgawe.(reds. Laughlin, DE en Hono, K.) 305–385 (Elsevier, 2014).
Ju, WJ et al.Implementering van 'n deurlopende verhardende koolstofmonolaag.die wetenskap.Uitgebreid 3, e1601821 (2017).
Toh, KT et al.Sintese en eienskappe van 'n selfonderhoudende monolaag van amorfe koolstof.Nature 577, 199–203 (2020).
Schorr, S. & Weidenthaler, K. (reds.) Crystallography in Materials Science: From Structure-Property Relationships to Engineering (De Gruyter, 2021).
Yang, Y. et al.Bepaal die driedimensionele atoomstruktuur van amorfe vaste stowwe.Nature 592, 60–64 (2021).
Kotakoski J., Krasheninnikov AV, Kaiser W. en Meyer JK Van puntdefekte in grafeen tot tweedimensionele amorfe koolstof.fisika.Eerwaarde Wright.106, 105505 (2011).
Eder FR, Kotakoski J., Kaiser W., en Meyer JK Die pad van orde tot wanorde - atoom vir atoom van grafeen na 2D koolstofglas.die wetenskap.Huis 4, 4060 (2014).
Huang, P.Yu.et al.Visualisering van atoomherrangskikking in 2D silikaglas: kyk hoe silikagel dans.Science 342, 224–227 (2013).
Lee H. et al.Sintese van hoë-gehalte en eenvormige groot-area grafeen films op koper foelie.Science 324, 1312–1314 (2009).
Reina, A. et al.Skep lae-laag, groot-area grafeen films op arbitrêre substrate deur chemiese dampneerlegging.Nanolet.9, 30–35 (2009).
Nandamuri G., Rumimov S. en Solanki R. Chemiese dampneerslag van grafeen dun films.Nanotechnology 21, 145604 (2010).
Kai, J. et al.Vervaardiging van grafeen nanoribbons deur stygende atoompresisie.Nature 466, 470–473 (2010).
Kolmer M. et al.Rasionele sintese van grafeen nanoribbons van atoompresisie direk op die oppervlak van metaaloksiede.Science 369, 571–575 (2020).
Yaziev OV Riglyne vir die berekening van die elektroniese eienskappe van grafeen nanoribbons.berging chemie.opgaartenk.46, 2319–2328 (2013).
Jang, J. et al.Lae temperatuurgroei van soliede grafeenfilms vanaf benseen deur chemiese dampneerslag deur atmosferiese druk.die wetenskap.Huis 5, 17955 (2015).
Choi, JH et al.Aansienlike verlaging in die groeitemperatuur van grafeen op koper as gevolg van verhoogde Londense verspreidingskrag.die wetenskap.Huis 3, 1925 (2013).
Wu, T. et al.Deurlopende grafeenfilms wat by lae temperatuur gesintetiseer word deur halogene as sade van sade bekend te stel.Nanoskaal 5, 5456–5461 (2013).
Zhang, PF et al.Aanvanklike B2N2-perileene met verskillende BN-oriëntasies.Angie.Chemies.interne Ed.60, 23313–23319 (2021).
Malar, LM, Pimenta, MA, Dresselhaus, G. en Dresselhaus, MS Raman-spektroskopie in grafeen.fisika.Verteenwoordiger 473, 51–87 (2009).
Egami, T. & Billinge, SJ Beneath the Bragg Peaks: Strukturele analise van komplekse materiale (Elsevier, 2003).
Xu, Z. et al.In situ TEM toon elektriese geleidingsvermoë, chemiese eienskappe en bindingsveranderinge van grafeenoksied na grafeen.ACS Nano 5, 4401–4406 (2011).
Wang, WH, Dong, C. & Shek, CH Volumetriese metaalglase.alma mater.die wetenskap.projek.R Rep. 44, 45–89 (2004).
Mott NF en Davis EA elektroniese prosesse in amorfe materiale (Oxford University Press, 2012).
Kaiser AB, Gomez-Navarro C., Sundaram RS, Burghard M. en Kern K. Geleidingsmeganismes in chemies gederivatiseerde grafeenmonolae.Nanolet.9, 1787–1792 (2009).
Ambegaokar V., Galperin BI, Langer JS Hoppinggeleiding in versteurde stelsels.fisika.Ed.B 4, 2612–2620 (1971).
Kapko V., Drabold DA, Thorp MF Elektroniese struktuur van 'n realistiese model van amorfe grafeen.fisika.State Solidi B 247, 1197–1200 (2010).
Thapa, R., Ugwumadu, C., Nepal, K., Trembly, J. & Drabold, DA Ab initio modellering van amorfe grafiet.fisika.Eerwaarde Wright.128, 236402 (2022).
Mott, Geleidingsvermoë in amorfe materiale NF.3. Gelokaliseerde toestande in die pseudogap en naby die punte van die geleiding en valensiebande.filosoof.mag.19, 835–852 (1969).
Tuan DV et al.Isolerende eienskappe van amorfe grafeenfilms.fisika.Hersiening B 86, 121408(R) (2012).
Lee, Y., Inam, F., Kumar, A., Thorp, MF en Drabold, DA Pentagonale voue in 'n vel amorfe grafeen.fisika.State Solidi B 248, 2082–2086 (2011).
Liu, L. et al.Heteroepitaksiale groei van tweedimensionele seskantige boornitried gevorm met grafeen ribbes.Science 343, 163–167 (2014).
Imada I., Fujimori A. en Tokura Y. Metaal-isolator-oorgang.Priester Mod.fisika.70, 1039–1263 (1998).
Siegrist T. et al.Lokalisering van wanorde in kristallyne materiale met 'n fase-oorgang.Nasionale alma mater.10, 202–208 (2011).
Krivanek, OL et al.Atoom-vir-atoom strukturele en chemiese analise met behulp van ringelektronmikroskopie in 'n donker veld.Nature 464, 571–574 (2010).
Kress, G. en Furtmüller, J. Doeltreffende iteratiewe skema vir ab initio totale energieberekening deur gebruik te maak van vlakgolfbasisstelle.fisika.Ed.B 54, 11169–11186 (1996).
Kress, G. en Joubert, D. Van ultrasagte pseudopotensiale tot golfmetodes met projektorversterking.fisika.Ed.B 59, 1758–1775 (1999).
Perdue, JP, Burke, C., en Ernzerhof, M. Veralgemeende gradiëntbenaderings eenvoudiger gemaak.fisika.Eerwaarde Wright.77, 3865–3868 (1996).
Grimme S., Anthony J., Erlich S., en Krieg H. Konsekwente en akkurate aanvanklike parameterisering van digtheid funksionele variansie korreksie (DFT-D) van 94-element H-Pu.J. Chemie.fisika.132, 154104 (2010).
Hierdie werk is ondersteun deur die Nasionale Sleutel R&D-program van China (2021YFA1400500, 2018YFA0305800, 2019YFA0307800, 2020YFF01014700, 2017YFA0206300), die Nasionale Natuurwetenskapstigting, 5U129, 5129 van China 74001, 22075001, 11974024, 11874359, 92165101, 11974388, 51991344) , Beijing Natural Science Foundation (2192022, Z190011), Beijing Distinguished Young Scientist Program (BJJWZYJH01201914430039), Guangdong Provincial Key Area Research and Development Program (2019B010934001), Chinese Academy of Sciences Grant3 Grensplan van Sleutelwetenskaplike navorsing (QYZDB-SSW-JSC019).JC bedank die Beijing Natural Science Foundation of China (JQ22001) vir hul ondersteuning.LW bedank die Vereniging vir die Bevordering van Jeuginnovasie van die Chinese Akademie vir Wetenskappe (2020009) vir hul ondersteuning.Deel van die werk is uitgevoer in die stabiele sterk magnetiese veld toestel van die Hoë Magnetiese Veld Laboratorium van die Chinese Akademie van Wetenskappe met die ondersteuning van die Anhui Provinsie Hoë Magnetiese Veld Laboratorium.Rekenaarhulpbronne word verskaf deur die Peking Universiteit se superrekenaarplatform, Sjanghai superrekenaarsentrum en Tianhe-1A superrekenaar.
Dit is ook 'n goeie weergawe: Huifeng Tian, ​​Yinhang Ma, Zhenjiang Li, Mouyang Cheng, Shoucong 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 en Lei Liu
Skool vir Fisika, Vakuumfisika Sleutellaboratorium, Universiteit van Chinese Akademie vir Wetenskappe, Beijing, China
Departement Materiaalwetenskap en Ingenieurswese, Nasionale Universiteit van Singapoer, Singapoer, Singapoer
Beijing Nasionale Laboratorium vir Molekulêre Wetenskappe, Skool vir Chemie en Molekulêre Ingenieurswese, Peking Universiteit, Beijing, China
Beijing Nasionale Laboratorium vir Gekondenseerde Materie Fisika, Instituut vir Fisika, Chinese Akademie van Wetenskappe, Beijing, China