СУФЛЁР

В отличие от театрального суфлёра, подсказывающего
артистам , виртуальный суфлёр рассказывает
об артистах .



ДОБРО  ПОЖАЛОВАТЬ!!!                   WELCOME!!!

Музыкальный фрагмент после загрузки каждой титульной страницы.
There is a musical fragment after loading each main page.



Статьи

Азотированные дырочные двумерные структуры

  1. Синтез и характеристика двумерных кристаллов C2N- h Разница между графеном ( Дополнительный рис....
  2. Свойства устройства FET 2D кристалла C2N- h

Синтез и характеристика двумерных кристаллов C2N- h

Разница между графеном ( Дополнительный рис. 1а ) и дырявый графен ( Дополнительный рис. 1б является то, что последний имеет однородные периодические отверстия в структуре конденсированной ароматической сети. Тем не менее, дырявый графен еще не был разработан ранее, и вероятность очень мала. Структура вновь синтезированного дырочного азотированного 2D кристалла ( Дополнительный рис. 1с ) не только имеет однородные отверстия, но отверстия и фенильные кольца также окружены ароматическими атомами азота (голубые сферы в Дополнительный рис. 1с ). В отличие от полностью сопряженных π-электронных структур графена ( Дополнительный рис. 1а ), упорядоченное включение однородных дырок и атомов азота, как ожидается, расширит зазор между валентной зоной и зоной проводимости (то есть запрещенной зоной) до уровня, идеального для материала с открытой запрещенной зоной, что было бы полезно, например, в полупроводниковые приложения. Уникальный N-содержащий дырочный 2D кристалл был просто синтезирован по реакции тригидрохлорида гексааминобензола (HAB) ( Рис. 1а ) 18 и октагидрат гексакетоциклогексана (HKH) в N- метил-2-пирролидоне (NMP) в присутствии нескольких капель серной кислоты (H2SO4) или в трифторметансульфоновой кислоте. Огромный потенциальный прирост энергии за счет ароматизации (приблизительно -89,7 ккал, моль-1, рассчитанный с использованием ДПФ, Дополнительный рис. 2 ) отвечает за самопроизвольную поликонденсацию между HAB и HKH и приводит к образованию слоистой кристаллической двумерной сетевой структуры ( Дополнительный рис. 2 ) 19 , Полученное темно-черное графитоподобное твердое вещество ( Рис. 1б ), появление которого явным образом свидетельствовало об образовании сопряженного слоистого двумерного кристалла, экстрагировали по Сокслету водой и затем метанолом соответственно для полного удаления любых примесей небольшой массы и, наконец, лиофилизировали при -120 ° С при пониженном давлении. (0,05 мм рт. Ст.). Используя такую ​​сильную движущую силу для ароматизации, трехмерные конденсированные π-конъюгированные микропористые полимеры также были удобно реализованы путем сольватермической реакции в герметичной стеклянной трубке. 20 и ионотермический процесс в присутствии AlCl3 для накопления энергии 21 , Когда раствор образца был отлит на подложку SiO2, отожжен при 700 ° C в атмосфере аргона и собран травлением в плавиковой кислоте, раствор содержал блестящие чешуйки, наблюдаемые при сильном освещении ( Рис. 1с ). Пленка большой площади была также отлита и перенесена на гибкую полиэтилентерефталатную (ПЭТ) подложку ( Рис. 1г ).

Рисунок 1: Подготовка и структура.Рисунок 1: Подготовка и структура

( а ) Схематическое изображение реакции между тригидрохлоридом гексааминобензола (HAB) и октагидратом гексакетоциклогексана (HKH) с получением 2D кристалла C2N- h . Вставка в изображении HAB представляет собой изображение поляризованной оптической микроскопии монокристалла HAB. Цифровые фотографии: ( б ) двумерный кристалл C2N- h, приготовленный в готовом виде; ( в ) отлитый в растворе двумерный кристалл C2N- h на поверхности SiO2 после термообработки при 700 ° C; ( d ) двумерную кристаллическую пленку C2N- h (толщина: приблизительно 330 нм), перенесенную на подложку из PET. Блестящее металлическое отражение образца свидетельствует о его высокой степени кристалличности.

Эмпирические формулы продукта являются C2N для повторяющейся единицы в базисной плоскости (структура 2 в Дополнительный рис. 2 ) и C6H2N3O для всей молекулы, включая краевые функциональные группы (структура 1 в Дополнительный рис. 2 ). Различные элементные анализы с использованием различных методов подтвердили химическую формулу молекулы ( Дополнительная таблица 1 ). Следовательно, мы назвали 2D-кристалл «дырявый 2D-кристалл C2N» или «2D-кристалл C2N- h » и определили, что он растворим в различных обычно используемых растворителях, в которых он проявляет коллоидное рассеяние ( Дополнительный Рис. 3 ).

Порошковая рентгенограмма двумерного кристалла C2N- h указывает на то, что его структура является легко слоистой и высококристаллической. Как и рентгенограмма графита, картина этого кристалла также показывает резкий дифракционный пик 002 при 27,12 ° ( Дополнительный рис. 4а ), положение которого соответствует межслоевому расстоянию ( d- интервал) 0,328 нм. Однако это d-расстояние меньше, чем d- расстояние графита ( d = 0,335 нм) 22 , Считается, что более узкое d -пространство двумерного кристалла C2N- h происходит из равномерно распределенных атомов и дырок азота. Азот имеет меньший атомный размер (70 пм) и большую электроотрицательность ( х = 3,07), чем углерод (77 пм и х = 2,55). В дополнение к ван-дер-ваальсовым силам 2D-кристалл C2N- h обладает полярным притяжением, что приводит к более сильным межслоевым взаимодействиям, чем в графите.

Измерения рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) были выполнены для определения химического состава нового материала. Характерная полоса для K-края азота появилась при 399 эВ, что указывает на присутствие sp 2 -гибридизованных атомов азота в двумерной структуре дырок. Обзорный спектр сканирования из анализа XPS выявил присутствие C1s, N1s и O1s без каких-либо других примесей ( Дополнительный Рис. 4b, Дополнительное примечание 1 ). Соответствующие XPS-спектры высокого разрешения и XPS-спектры термообработанных образцов представлены в Дополнительные рисунки 5 и 6 соответственно. Термогравиметрический анализ показал, что свежеприготовленный двумерный кристалл C2N- h претерпел постепенную потерю веса с начала сканирования ( Дополнительный рис. 4с ). Однако 2D кристалл C2N- h, нагретый до 700 ° C в атмосфере аргона, показал высокую термостабильность как на воздухе, так и на аргоне ( Дополнительный рис. 4г ), что указывает на то, что ранняя потеря веса свежеприготовленного образца была связана с улетучиванием захваченных веществ в отверстиях. В результате удельные площади поверхности Брунауэра – Эммета – Теллера необработанных и термообработанных образцов составили 26 и 281 м2 г-1 соответственно.

Объемную морфологию двумерных кристаллов исследовали с помощью полевой эмиссионной сканирующей электронной микроскопии. Размеры зерен только что приготовленных и термообработанных образцов составляли несколько сотен микрометров ( Дополнительный Рис. 7a – c ). Изображение просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), полученное из дисперсного образца, по-видимому, показывает морщинистую морфологию ( Дополнительный рис. 7г ), что объясняется гибким характером дырочной 2D-структуры 23 , Изображение ПЭМ с большим увеличением указывает на высокую кристалличность ( Дополнительный Рис. 7e ) с межслойным d- расстоянием 0,327 нм ( Дополнительный Рис. 7f ), что хорошо согласуется с результатами рентгенографии (0,328 нм, см. Дополнительный рис. 4а ), подтверждая, что 2D-кристалл C2N- h имеет самую тонкую слоистую 2D-структуру, о которой сообщалось на сегодняшний день. Карты элементов ПЭМ, полученные с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и спектроскопии потерь энергии электронами, показывают, что элементный состав образцов соответствует теоретическим значениям ( Дополнительный Рис. 8 ). Однородные пленки различной толщины были также отлиты на пластину SiO2 (300 нм) / Si ( Рис. 1г а также Дополнительный Рис. 9 ). Мы провели эксперименты по сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) для проверки молекулярной структуры двумерного кристалла C2N- h . Однослойный образец двумерного кристалла C2N- h был термически нанесен на подложку Cu (111) в условиях сверхвысокого вакуума (СВВ) ( Дополнительный Рис. 10 ). Рисунок 2а показывает STM-изображение высокого разрешения двумерного монослоя C2N- h на подложке Cu (111). Изображение STM четко показывает равномерно распределенную дырочную структуру в шестиугольных массивах (левая вставка, Рис. 2а ), что точно соответствует теоретически полученному изображению ( Рис. 2б ). Расстояние между отверстиями, измеренное по профилям высоты и 2D-изображению быстрого преобразования Фурье, составляет приблизительно 8,24 ± 0,96 Å ( Рис. 2с ). Топографическая разница высот между отверстиями и гексагональной решеткой составляет 0,27 ± 0,017 Å, и бензольные кольца изображены немного выше, чем области с мостиковыми цепями C – N ( Рис. 2d ), способствуя более узкому межслойному d- пространству, чем в графите ( Дополнительный рис. 11а ) и h -BN ( Дополнительный рис. 11б ).

Рисунок 2: характеристика STM.Рисунок 2: характеристика STM

( a ) СТМ-изображение с атомным разрешением 2D кристалла C2N- h на Cu (111). Изображение STM было получено при смещении образца 0,7 В и туннельном токе 300 пА. Верхняя левая вставка - это структура двумерного кристалла C2N- h, наложенного на изображение. Внизу справа вставка - 2D быстрое преобразование Фурье. ( б ) Имитация изображения (см. расчеты из первых принципов в ESI). ( c ) Топографический профиль высоты вдоль темно-синей линии. ( d ) Профиль топографической высоты вдоль зеленой линии. Зеленая стрелка указывает на местоположение области C – N. Шкалы в ( a ), вставка в ( a ) и ( b ) составляют 2,0 нм, 2,0 нм -1 и 2,0 нм соответственно.

Широко исследованные 2D кристаллы графена ( Дополнительный рис. 11а, д ) и h -BN ( Дополнительный рис. 11б, д ) принципиально различаются по своим электронным структурам, несмотря на их геометрическое сходство. Например, графен - это проводник с исчезающе малой запрещенной зоной 24 тогда как h- BN является изолятором с широкой запрещенной зоной 5,05–6,40 эВ (исх. 24 ). Таким образом, электронная структура недавно разработанного двумерного кристалла C2N- h заслуживает изучения. Прямая запрещенная зона была определена эмпирически с помощью спектроскопии в видимой ультрафиолетовой области ( Рис. 3а ): примерно 1,96 эВ, что находится в пределах диапазона запрещенных зон полупроводников 25 , Чтобы выяснить зонную структуру 2D-кристалла C2N- h , мы измерили циклические вольтамперограммы, чтобы определить начальный восстановительный потенциал, который соответствует дну зоны проводимости или самой низкой незанятой молекулярной орбите (LUMO). Чтобы приобрести циклические вольтамперограммы ( Рис. 3б ), мы нанесли 2D кристалл C2N- h на стеклоуглерод в качестве рабочего электрода. Относительно электрода сравнения Ag / Ag + начальный восстановительный потенциал появился при -0,81 В. LUMO был рассчитан по восстановительному потенциалу как -3,63 эВ ( Дополнительный Рис. 12 ). На основе прямой оптической запрещенной зоны двумерного кристалла C2N- h ( Рис. 3а ), верхняя часть валентной зоны, или наибольшая занятая молекулярная орбита, была рассчитана как -5,59 эВ ( Дополнительное примечание 2 ).

Рисунок 3: Экспериментальные и теоретические расчеты запрещенной зоны.

( а ) Результаты оптических измерений ширины запрещенной зоны и график зависимости квадрата поглощения от энергии фотона ( ), экстраполированного на нулевое поглощение. На вставке - кривая поглощения ультрафиолета. ( б ) Циклические вольтамперограммы двумерного кристалла C2N- h при скорости сканирования 100 мВ / с с использованием электрода сравнения Ag / Ag +. ( в ) Зонная структура от центра зоны до точки М двумерной треугольной решетки. ( г ) плотность электронных состояний. Изоповерхностный график орбитали Кона – Шама в гамма-точке: ( e ) минимальное состояние зоны проводимости; ( f ) дважды вырожденное максимальное состояние валентной зоны. Вставки в e и f обозначают p и σ -орбитальные знаки соответствующих полос.

Теоретические расчеты

Мы также провели первичные принципы DFT-расчетов для исследования электронной структуры двумерного кристалла C2N- h ( Дополнительные методы ). Зонная структура вдоль линии симметрии в зоне Бриллюэна от Γ до M и плотность электронных состояний показаны в виде Рис. 3в, д соответственно. Согласно расчетам DFT с поправкой на градиент, 2D-кристалл C2N- h имеет конечную запрещенную зону примерно 1,70 эВ ( Рис. 3с ), что меньше (примерно на 0,26 эВ) оптически определенного значения (1,96 эВ). Недооценка трактовки Кона – Шама ДПФ хорошо известна 26 , Величина запрещенной зоны и наличие плоских полос вблизи уровней Ферми позволяют предположить, что 2D-кристалл C2N- h - это совершенно другой 2D-материал, чем графен и h- BN. В 2D кристалле C2N- h бензольные кольца соединены пиразиновыми кольцами, которые состоят из шестичленного кольца D2h с двумя атомами азота, обращенными друг к другу ( Рис. 1а а также Дополнительный рис. 2 ). Таким образом, π-электронная структура бензольного кольца изолирована, что приводит к необычным плоским полосам (тогда как графен имеет конусообразные полосы) вблизи краев валентной зоны и зоны проводимости. Минимум зоны проводимости состоит из плоской зоны, которая возникает из локализованной орбитали атомов азота ( Рис. 3е ) и одна дисперсионная полоса делокализована по всей плоскости. Максимум валентной зоны состоит из дважды вырожденных плоских полос, которые происходят преимущественно из несвязывающих σ- состояний, локализованных на атомах азота ( Рис. 3f ). Плоские полосы вблизи краев полос могут быть спроектированы для создания полезных явлений. Например, дырочное легирование может привести к магнитному состоянию, спины которого происходят из двух плоских полос. Следовательно, этот материал может предложить дополнительные характеристики более широко изученному графену, который имеет исчезающую запрещенную зону (то есть проводник) и h- BN, который имеет широкую запрещенную зону (то есть изолятор).

Свойства устройства FET 2D кристалла C2N- h

Чтобы проиллюстрировать электрические свойства, были изготовлены полевые транзисторы (FET) с использованием 2D-кристаллов C2N- h в качестве активного слоя. Схема деталей подготовки пленки методом литья раствора и изготовления устройства представлена ​​в Дополнительный Рис. 13 , смотрите также Дополнительное примечание 3 , Оптические изображения типичных двумерных кристаллических хлопьев C2N- h представлены в Дополнительный Рис. 14 , Из-за более сильных межслоевых взаимодействий, изоляция одного слоя была невозможна с использованием этого метода. Атомно-силовой микроскопический анализ 2D кристаллических хлопьев C2N- h показал, что средняя (средняя) толщина образца (из десяти образцов) составляла 8,0 ± 3,5 нм ( Рис. 4а ), подразумевая, что многослойные кристаллы C2N- h 2D были сложены. Рисунок 4б показано оптическое изображение изготовленного полевого устройства, а на вставке - двумерные кристаллы C2N- h до нанесения золотых электродов. Устройства были отожжены при 100 ° C при пониженном давлении (5 × 10–6 торр), чтобы удалить химические примеси, которые могли быть захвачены и / или адсорбированы в отверстия и прослойки во время процесса изготовления.

Рисунок 4: Исследование устройства полевого транзистора (FET).Рисунок 4: Исследование устройства полевого транзистора (FET)

( а ) изображение атомно-силовой микроскопии 2D кристалла C2N- h ; масштабная линейка 7 мкм. Профиль высоты (голубо-голубая линия) был получен вдоль голубо-голубой линии. ( б ) Оптическое микроскопическое изображение двумерного полевого транзистора C2N- h, полученного на пластине SiO2 (300 нм) / n ++ Si. Длина канала ( L ) устройства составляет 500 нм, а ширина канала к длине ( Вт / л ) = 13. На вставке - оптическое микроскопическое изображение, полученное до осаждения Au-электродов на кристалл. Масштабные линейки 60 мкм. ( c ) Кривые переноса двумерных кристаллических полевых транзисторов C2N- h, измеренные при 25 ° C при 5 × 10–6 Торр ( V DS = -30 В).

Типичные кривые переноса двумерных кристаллических полевых транзисторов C2N- h представлены в Рис. 4с и электрические свойства 2D кристаллов C2N- h суммированы в Дополнительная таблица 2 , Отношение тока включения / выключения транзистора было определено как отношение между максимальным и минимальным токами стока; максимальное отношение тока включения / выключения, полученное от 50 устройств FET, составило 4,6 × 107. Кроме того, когда ток выключения был определен как средний ток стока до состояния включения, среднее соотношение тока включения / выключения оставалось таким же высоким, как 2,1 × 105 со стандартным отклонением ± 3.9 × 105. Эти результаты ясно показывают, что 2D-кристаллы C2N- h обладают запрещенной зоной. Кроме того, соответствующие выходные характеристики демонстрируют четко определенные полевые эффекты при работе с расширенными отверстиями ( Дополнительный рис. 15а ). Поскольку работа выхода золота (приблизительно 5,10 эВ) намного ближе к самому высокому занимаемому молекулярному орбитальному уровню (-5,59 эВ) 2D-кристалла C2N- h, чем к его уровню LUMO (-3,63 эВ), работа p-типа явно выгодно с золотыми электродами (см. Дополнительный Рис. 16 для диаграммы энергетического уровня). Интересно, что 2D кристалл C2N- h проявлял полуметаллическое (графеноподобное) поведение перед отжигом ( Дополнительный рис. 15б ), демонстрируя амбиполярный перенос заряда с точкой Дирака -7 В, подвижность электронов 13,5 см2 В-1 с-1 и подвижность дырок 20,6 см2 В-1 с-1. Полиметаллическое поведение объясняется непреднамеренными эффектами легирования захваченными примесями и / или адсорбированными газами в дырочной двумерной кристаллической структуре C2N- h , что позволяет предположить, что электронные свойства двумерного кристалла C2N- h являются настраиваемыми.

Новости

Курсы сео продвижения харьков
Все больше людей хотят научиться раскрутке сайтов в современных системах поиска, достигать вершин выдачи популярных запросов, зарабатывать на этом деньги. Сегодня даже ребенок понимает, что любое видео

Бесплатная автоматическая раскрутка сайта
Зачем нужна сео оптимизация сайта? На первых порах это один из самых эффективных способов продвижения. Она помогает улучшить ранжирование площадки в поисковых системах, улучшить выдачу ресурса по запросам

Услуги сео продвижения
Используя услуги SEO оптимизаторов, веб-студий, систем продвижения или самостоятельно занимаясь раскруткой сайта, нужно постоянно следить за результатами проделанной работы. Это помогает определить,

Анализ сайта онлайн бесплатно
Анализ конкурентов – дело непростое и трудоёмкое, но без него никак не обойтись при смене алгоритма или в случаях, когда сайт надежно застопорился и никак не двигается по некоторым запросам. Знакома такая

Где покупать ссылки для продвижения сайта
Правильно сформированный список поисковых запросов один из самых важных моментов для продвижения сайта. Ошибки на этом этапе приведут к тому, что потенциальные заказчики или посетители сайта попросту

Как снять пароль на андроиде
  Имейте в виду: сброс пароля вышеупомянутым методом вероятен только при наличии активного интернет-соединения на Вашем телефоне либо планшете с Android. Непринципиально, применяется при этом доступ средством

Настольный хоккей минск
Вы решили приобрести pansionat-peschanoe.com.ua? Конкретно хоккей, а не аэрохокей? Наша статья поможет вам сделать верный выбор. Если у вас еще останутся вопросы, то наши менеджеры готовы ответить на

Ephebopus rufescens
Ephobopus rufescens Класс – Паукообразные Отряд – Пауки Семейство – Птицееды истинные Род – Ephebopus Фронтальные ноги у их удлинённые, и малость сплюснутые на концах. Раздражительные волоски у этих пауков

Медтехника в ростове
Магазин медтехники – вариант бизнеса для тех, кто не желает возиться с лицензиями и ворохом разрешительной документации. Такового количества допусков и требований, предыдущих, к примеру, открытию аптеки,

Астана квартира посуточно
Компания «Мир Квартир» - это большой выбор квартир в Астане посуточно. Наша компания предлагает снять квартиру в Астане без посредников и не переплачивать за услуги непонятного свойства. Останавливая



Новости

Забыл пароль?

samsung galaxy зависает?

Забыл пароль от вконтакте?