O le tele o tagata taaalo i le salafa o le lalolagi na oʻo i le Xbox 360 era e masani lelei i le tulaga ina ua liua a latou faʻamafanafanaga i se falai e mafai ai ona falai fuamoa. O se tulaga faanoanoa faapena e tupu e le gata i taʻaloga taʻaloga, ae faʻapea foʻi ma telefoni, komepiuta feaveaʻi, papa ma sili atu. I le mataupu faavae, toetoe lava o soʻo se masini faaeletonika e mafai ona oʻo i le teʻi vevela, lea e mafai ona taʻitaʻia ai e le gata i lona toilalo ma le le fiafia o lē e ona, ae faʻapea foʻi i le "boom leaga" o le maa ma manuʻa tuga. O aso nei o le a tatou masani i se suʻesuʻega lea na faia ai e saienitisi mai le Iunivesite o Stanford, e pei o Nick Fury mai le comics, se talipupuni e puipuia ai vaega eletise eletise mai le vevela ma, o se taunuuga, e taofia ai lo latou malepelepe. Na fa'apefea ona faia e saienitisi se talipupuni vevela, o a ona vaega autu ma pe fa'apefea ona aoga? Matou te aʻoaʻoina e uiga i lenei mea ma sili atu mai le lipoti a le vaega suʻesuʻe. Alu.
Fa'avae ole su'esu'ega
O le faʻafitauli o le vevela ua iloa mo se taimi umi lava, ma ua foia e saienitisi i ni auala eseese. O nisi o mea e sili ona lauiloa o le faʻaaogaina o tioata, palasitika ma e oʻo lava i luga o le ea, lea e avea o se ituaiga o insulators o le vevela vevela. I mea moni faʻaonaponei, o lenei metotia e mafai ona faʻaleleia e ala i le faʻaitiitia o le mafiafia o le puipui puipui i le tele o atoms e aunoa ma le leiloa o ana mea faʻafefe vevela. O le mea tonu lena na faia e le au suʻesuʻe.
O le mea moni, matou te talanoa e uiga i nanomaterials. Ae ui i lea, o lo latou faʻaaogaina i le vevela vevela na faʻalavelave muamua i le mea moni e faapea o le galu o le malulu (telefoni *) e matua puupuu lava nai lo le electrons po o photons.
fonon* - se quasiparticle, o se quantum o le gaioioiga vibrational o atoms tioata.
E le gata i lea, ona o le natura o le bosonic o phonons, e le mafai ona pulea i latou e ala i le voltage (e pei ona faia i le ave taavale), lea e masani ona faigata ai ona pulea le vevela i totonu o solids.
I le taimi muamua, o mea tau vevela o solids, e pei ona faamanatu mai e tagata suʻesuʻe ia i tatou, na pulea e ala i ata nanolaminate ma superlattices ona o le faʻaleagaina o le fausaga ma le maualuga o fesoʻotaʻiga, poʻo le silicon ma germanium nanowires ona o le malosi o le faʻasalalau phonon.
I le tele o metotia faʻamalama faʻamalama o loʻo faʻamatalaina i luga, ua saunia ma le mautinoa e saienitisi e faʻatatau i mea e lua-dimensional, o le mafiafia e le sili atu i le tele o atoms, lea e faigofie ai ona latou pulea i luga o se fua atomika. I a latou suʻesuʻega sa latou faʻaaogaina van der Waals (vdW) fa'apotopotoina o fa'amea manifinifi atomi 2D e maua ai le maualuga maualuga o le fa'afefeteina i totonu o latou fa'ameamea.
'au a Van der Waals* - felagolagoma'i fa'atasi ma le malosi o le 10-20 kJ/mol.
O le auala fou na mafai ai ona maua le teteʻe vevela i totonu o le vdW heterostructure ma le mafiafia o le 2 nm, faʻatusatusa i le mea i totonu o se vaega o le SiO2 (silicon dioxide) ma le mafiafia o le 300 nm.
E le gata i lea, o le faʻaogaina o vdW heterostructures ua mafai ai ona maua le puleaina o mea vevela i le atomic level e ala i le faʻapipiʻiina o monolayers XNUMXD heterogeneous ma eseese atomic mass densities ma vibrational modes.
O lea la, aua neʻi o tatou tosoina le fulufulu pusi ma amata ona tatou mafaufau i taunuuga o lenei suʻesuʻega ofoofogia.
Iʻuga o suʻesuʻega
Muamua lava, ia tatou faamasani i le microstructural ma opitika uiga o vdW heterostructures o loʻo faʻaaogaina i lenei suʻesuʻega.
Ata #1
I le ata 1 o loʻo faʻaalia ai se faʻataʻitaʻiga faʻasolosolo o se faʻavae faʻavae heterostructure e aofia ai (mai luga i lalo): graphene (Gr), MoSe2, MoS2, WSe22 ma se substrate SiO2 / Si. Ina ia va'ai fa'alava uma i le taimi e tasi, fa'aoga Raman laser* ma se umi galu o le 532 nm.
Raman laser* - o se ituaiga o laser lea o le masini autu o le faʻalauteleina o le malamalama o le faʻasalalauina o Raman.
Fa'ata'ape le Raman, i le isi itu, o le faʻasalalauina le tumau o faʻamalama mataʻutia i luga o molelaʻau o se mea, lea e faʻatasi ma se suiga tele i le tele o le faʻavevela.
E tele auala na faʻaaogaina e faʻamaonia ai le microstructural, thermal ma le eletise homogeneity o heterostructures: suʻesuʻeina eletise eletise eletise (STEM), photoluminescence spectroscopy (PL), Kelvin probe microscopy (KPM), suʻesuʻeina le vevela (SThM), faʻapea foʻi ma Raman spectroscopy ma thermometry .
Image Image 1b faʻaalia mai ia i matou le fusi o Raman o se Gr / MoSe2 / MoS2 / WSe22 heterostructure i luga o le SiO2 / Si substrate i le nofoaga ua faailogaina i se togi mumu. O lenei fuafuaga o loʻo faʻaalia ai le saini o monolayer taʻitasi i le faʻasologa o mea, faʻapea foʻi ma le saini a le Si substrate.
i 1c-1f o lo'o fa'aalia ata STEM o le Gr/MoSe2/MoS2/WSe22 heterostructure (1s) ma Gr/MoS2/WSe22 heterostructures (1d-1f) fa'atasi ai ma fa'asinomaga lattice 'ese'ese. O ata STEM o lo'o fa'aalia ai va'ava'a vdW e aunoa ma se fa'aleagaina, fa'ataga ai le mafiafia atoa o nei fa'atusa e mafai ona iloa atoatoa. O le i ai o fesoʻotaʻiga faʻapipiʻi na faʻamaonia foi i luga o le tele o vaega suʻesuʻe e faʻaaoga ai le photoluminescence (PL) spectroscopy (1g). O le faailo o le photoluminescent o laulau taʻitasi i totonu o le heterostructure e matua taofiofia pe a faʻatusatusa i le faailo o se monolayer tuʻufua. O loʻo faʻamatalaina lenei mea e ala i le faʻagasologa o le faʻafeiloaʻiga o le interlayer ona o fesoʻotaʻiga vavalalata vavalalata, lea e sili atu le malosi pe a maeʻa.
Ata #2
Ina ia mafai ona fuaina le tafe o le vevela o loʻo faʻatatau i vaalele atomika o le heterostructure, o le faʻatulagaina o laulau na faʻatulagaina i foliga o masini eletise e fa. O le vaega pito i luga o le graphene e fesoʻotaʻi ma palladium (Pd) electrodes ma faʻaaogaina e fai ma faʻavevela mo Raman thermometry fua.
O lenei auala fa'avevela eletise e maua ai le fa'atusatusaga sa'o o le mana fa'aoga. O le isi auala faʻamafanafana e mafai, opitika, o le a sili atu ona faigata ona faʻatinoina ona o le valea o le faʻaogaina o le faʻaogaina o laulau taʻitasi.
i 2 o lo'o fa'aalia ai se ta'amilosaga fua fa'atatau, ma 2b fa'aalia se vaaiga pito i luga ole fausaga o lo'o fa'ata'ita'iina. Fa'atonuga 2s o lo'o fa'aalia le fuaina o uiga fa'aliliuina o le vevela mo masini e tolu, tasi o lo'o i ai na'o graphene ma lua o lo'o iai Gr/WSe22 ma Gr/MoSe2/WSe22 fa'asologa o laulau. O fesuiaiga uma o loʻo faʻaalia ai amioga ambipolar o le graphene, lea e fesoʻotaʻi ma le leai o se vaʻa.
Na maua foi o le faʻaogaina o le taimi nei ma le faʻavevela e tupu i le pito i luga (i le graphene), talu ai o lona faʻauluina eletise e tele faʻatonuga o le maualuga maualuga atu nai lo le MoS2 ma le WSe22.
Ina ia faʻaalia le tutusa o masini faʻataʻitaʻi, na faia fua e faʻaaoga ai le Kelvin probe microscopy (KPM) ma le suʻesuʻeina o le vevela (SThM). I luga o le siata 2d O fua KPM o loʻo faʻaalia e faʻaalia ai le tufatufaina o laina laina. O fa'ai'uga ole su'esu'ega a le SThM o lo'o fa'aalia ile 2s. O iinei tatou te vaʻai ai i se faʻafanua o eletise eletise Gr / MoS2 / WSe22, faʻapea foʻi ma le i ai o le tutusa i luga o le vevela.
O metotia suʻesuʻe o loʻo faʻamatalaina i luga, aemaise lava SThM, faʻamaonia le tutusa o le fausaga o loʻo suʻesuʻeina, o lona uiga, o lona tutusa, i tulaga o le vevela. O le isi laasaga o le fuaina lea o le vevela o vaega taʻitasi e faʻaaoga ai le Raman spectroscopy (ie, Raman spectroscopy).
O masini uma e tolu na faʻataʻitaʻiina, taʻitasi ma se vaega o le ~ 40 μm2. I lenei tulaga, o le mana vevela na suia i le 9 mW, ma o le malosi o le laser faʻafefe na i lalo o le ~ 5 μW faʻatasi ai ma le laser spot area o ~ 0.5 μm2.
Ata #3
I luga o le siata 3 o le faateleina o le vevela (∆T) o vaega taʻitasi ma substrate o loʻo iloa aʻo faʻateleina le malosi faʻavevela i le Gr / MoS2 / WSe22 heterostructure.
O faʻamalo o le faʻaogaina laina mo mea taʻitasi (layer) o loʻo faʻaalia ai le teteʻe o le vevela (Rth=∆T/P) i le va o le taʻitasi taʻitasi ma le vevela vevela. Tuuina atu le tufatufaina tutusa o le vevela i luga o le eria, e mafai ona faigofie ona suʻesuʻeina faʻamaʻi vevela mai le pito i lalo i le pito i luga, lea o loʻo faʻavasegaina ai o latou tau e le alalaupapa (WL).
O le L ma le W o le umi ma le lautele o le alalaupapa, lea e sili atu nai lo le mafiafia o le SiO2 substrate ma le umi o le vevela vevela, o le ~ 0.1 μm.
O le mea lea, e mafai ona tatou maua mai le fua faʻatatau mo le faʻafefeteina o le Si substrate, lea o le a pei o lenei:
Rth,Si ≈ (WL)1/2 / (2kSi)
I lenei tulaga kSi ≈ 90 W m−1 K−1, o le fa'amoemoeina o le fa'aosoina o le vevela o se mea fa'apipi'i maualuga.
O le eseesega i le va o le Rth, WSe2 ma le Rth, Si o le aofaʻi o le teteʻe vevela o le 2 nm mafiafia SiO100 ma le puipuiga tuaoi vevela (TBR) o le WSe2 / SiO2 interface.
O le tu'ufa'atasia o vaega uma o lo'o i luga, e mafai ona tatou fa'amautu le Rth,MoS2 − Rth,WSe2 = TBRMoS2/WSe2, ma le Rth,Gr−Rth,MoS2 = TBRGr/MoS2. O lea la, mai le kalafi 3 e mafai ona maua mai le tau TBR mo fesoʻotaʻiga taʻitasi WSe2 / SiO2, MoS2 / WSe2 ma Gr / MoS2.
O le isi, na faʻatusatusa e saienitisi le aofaʻi o le faʻafefeteina o le heterostructure uma, fuaina i le faʻaogaina o le Raman spectroscopy ma le microscopy thermal (3b).
Bilayer ma trilayer heterostructures i luga o le SiO2 na faʻaalia le malosi o le vevela i le va o le 220 i le 280 m2 K / GW i le vevela o le potu, lea e tutusa ma le vevela o le SiO2 ma le mafiafia o le 290 i le 360 nm. E ui i le mea moni o le mafiafia o le heterostructures o loʻo suʻesuʻeina e le sili atu i le 2 nm (1d-1f), o lo latou fa'avevelaina o le vevela o le 0.007-0.009 W m−1 K−1 i le vevela o le potu.
Ata #4
O le ata 4 o loʻo faʻaalia ai le fuaina o fausaga uma e fa ma le conductivity tuaoi vevela (TBC) o latou fesoʻotaʻiga, lea e mafai ai ona tatou iloiloina le maualuga o le aʻafiaga o vaega taʻitasi i luga o le faʻamaʻiina o le vevela (TBC = 1 / TBR).
Ua matauina e le au suʻesuʻe o le fua muamua lea o le TBC mo fesoʻotaʻiga vavalalata i le va o monolayers eseese (2D / 2D), faʻapitoa i le va o WSe2 ma SiO2 monolayers.
O le TBC o le monolayer WSe2/SiO2 interface e maualalo ifo nai lo le multilayer WSe2/SiO2 interface, e le o se mea e ofo ai talu ai o le monolayer e matua itiiti lava auala pi'o phonon avanoa mo le felauaiga. I se faaupuga faigofie, o le TBC o le fesoʻotaʻiga i le va o laupepa 2D e maualalo ifo nai lo le TBC o le fesoʻotaʻiga i le va o le 2D layer ma le 3D SiO2 substrate (4b).
Mo se faʻamatalaga auiliili o le nuances o le suʻesuʻega, ou te fautuaina le vaʻai i и ia te ia.
Epilogue
O lenei suʻesuʻega, e pei ona fai mai ai saienitisi lava ia, e maua ai le malamalama e mafai ona faʻaaogaina i le faʻatinoina o fesoʻotaʻiga vevela atomika. O lenei galuega na faʻaalia ai le avanoa e fausia ai ni mea faʻapipiʻi vevela o latou meatotino e le o maua i le natura. E le gata i lea, o le suʻesuʻega foi na faʻamaonia ai le avanoa e faia ai fua saʻo o le vevela o ia fausaga, e ui lava i le fua o le atomic o le laulau.
O le heterostructure o loʻo faʻamatalaina i luga e mafai ona avea ma faʻavae mo "talipupuni" vevela ultra-malamalama ma faʻapipiʻi, mafai, mo se faʻataʻitaʻiga, o le aveesea o le vevela mai nofoaga vevela i mea tau eletise. E le gata i lea, o lenei tekinolosi e mafai ona faʻaaogaina i afi vevela poʻo masini faʻamalo, faʻateleina a latou gaioiga.
O lenei suʻesuʻega ua toe faʻamaonia ai o le saienisi faʻaonaponei e matua fiafia lava i le mataupu faavae o le "lelei i totonu o se thimble," lea e le mafai ona taʻua o se manatu valea, ona o le faʻatapulaʻaina o punaoa o le paneta ma le faʻaauau pea o le tuputupu aʻe o le manaʻoga mo ituaiga uma o tekonolosi fou.
Faafetai mo le faitau, nofo fiailoa ma ia manuia le vaiaso tama! 🙂
Faafetai mo le nofo faatasi ma i matou. E te fiafia i a matou tala? E te mana'o e va'ai i mea e sili atu ona manaia? Lagolago i matou e ala i le tuʻuina atu o se faʻatonuga pe fautuaina i uo, 30% faʻaitiitiga mo tagata faʻaoga Habr i luga o se faʻatusa tulaga ese o faʻaumau tulaga ulufale, lea na matou faia mo oe: (avanoa ma RAID1 ma RAID10, e oʻo atu i 24 cores ma oʻo atu i le 40GB DDR4).
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