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单晶二维材料

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单晶二维材料相关的论坛

  • 【原创大赛】二维材料的制备

    二维材料的制备目前一般有3种方法1:机械剥离。也就是用胶带把大片材料撕成几个纳米厚的薄片。通常来说,用这种办法制出来的二维材料整体结构依然保持了块体材料的结构,大小在1到10微米不等,基本为单晶,缺陷由块体材料决定,最能体现材料本身的性能。2:液相剥离:通过液体的interface energy 和外加能量作用,抵消片层间的范德华力将块体材料剥离成二维。剥离后材料大小根据工艺而定,溶液可选NMP和DMF。剥离后二维片层主要悬浮在溶液之中,可用电子印刷,旋涂等方法制备成膜。材料性能主要受表面未除掉的溶液影响,制成膜后,膜质量有片与片之间连接状态,表面未除掉的溶液以及材料本身性质影响。3:CVD:石墨烯等材料可通过气相沉积制备,通过调节制备工艺可以控制二维材料的大小,厚度以及缺陷,生长质量与基底状态密切相关。目前CVD可用于能在常压下可以合成的二维材料的生长,像黑磷这样需要高压条件才能合成的材料,暂无相关报道。机械剥离法的操作步骤:1:所需准备的物品:表面有SiO2层的Si片,思高胶带(不要用普通胶带,不然撕完,表面留胶很多),单晶或者高趋向的块体材料(晶粒尺寸越大越好)2:取一片块体材料粘在胶带上,对折后压紧再撕开,胶带上样品满了就换胶带继续撕,撕到样品成薄纱状(对着光看,样品比较透光,用眼睛不太容易分辨)3:去表面有SiO2层的Si片,用丙酮超声洗净吹干,将薄纱状样品按在带SiO2的一面上用镊子轻压。4:在光镜下找样品:厚度合适的样品颜色与基底颜色相似,有明显的规则形状,一般会出现在较厚的片层样品的附近。较厚的样品表面会很光亮。残留的胶形状很不规则,为避免看到残留的胶,可在观测之前用丙酮浸泡以除掉残余的胶。5:厚度的确认一般用AFM直接观测,观测效果取决于AFM的精度,基底是否干净。

  • 传统铁电材料遇见新型二维材料:光电探测的新思路

    传统铁电材料遇见新型二维材料:光电探测的新思路

    [color=#333333] [/color][color=#333333]近几年,面内以共价键成键、层间以弱范德瓦尔斯力结合的二维材料得到了广泛关注。这类二维材料中最引人注目的是石墨烯、黑磷(BP)及以二硫化钼(MoS[sub]2[/sub])为代表的过渡金属硫化物(TMDs)等。相对于石墨烯的零带隙,MoS[sub]2[/sub]禁带宽度在1.2~1.8电子伏特之间,MoS[sub]2[/sub]场效应管结构光电探测器对可见光有很强的光响应,在光电探测领域有很好的应用前景。然而,这种光导型二维材料光电探测器受限于二维材料背景载流子浓度,暗电流偏大,且带隙决定了其无法实现红外探测,限制了其在红外光电探测领域的应用。[/color][color=#333333] [/color][color=#333333]最近,中国科学院上海技术物理研究所王建禄副研究员、胡伟达研究员将P(VDF-TrFE)铁电聚合物材料沉积在二维材料MoS[sub]2[/sub]表面,利用铁电聚合物材料极强的铁电极化场,实现了对少层MoS[sub]2[/sub]的完全耗尽。在光电特性表征中,他们发现这种超强局域场可使得MoS[sub]2[/sub]原子晶格重新排布,禁带宽度变小。基于该结构,他们报道了MoS[sub]2[/sub]材料在短波红外光电响应,研制出了高性能的可见-红外光电探测器件。研究发现该结构MoS[sub]2[/sub]光电探测器具有高响应率(达到2570A/W),高探测率(2.2×10[sup]12[/sup]Jones),低功耗(0栅压),宽波段探测(可见-1550nm),快速响应等特点,相关成果近期发表于《Advanced Materials》上。[/color][color=#2B2B2B]据巨纳集团低维材料在线91cailiao.cn的技术工程师Ronnie介[/color][color=#333333]绍,这种利用铁电极化局域场操控二维材料光电特性新方法,为推进二维材料在光电子器件及电子器件等领域的应用提供了新思路。[/color][img=,433,350]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271400_01_2047_3.png[/img][img=,433,350]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271400_01_2047_3.png[/img]

  • 【资料】单晶学习材料

    单晶学习材料[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=96366]单晶学习材料[/url]

  • 关于第五主族单原子二维材料的系统探索

    关于第五主族单原子二维材料的系统探索

    据巨纳旗下低维材料在线91cailiao.cn技术工程师Ronnie介绍,二维半导体材料具有超轻超薄超柔的沟道、较高的迁移率等特点,是后摩尔时代微电子及光电子器件应用所需的一类重要材料。但目前发现的主要二维材料,包括石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷等,都很难同时满足适当带宽、高迁移率、高稳定性等关键要求。针对这一问题,曾海波团队在新型二维材料理论设计与光电特性方面开展了系统研究。2015年,以块体灰砷与灰锑为母体材料,南京理工大学曾海波团队设计了二维砷烯与锑烯热动力学最稳定的原子结构,并预测了其半导体性电子结构(Angew. Chem. In. Ed. 2015, 54, 3112)。但是除了维度缩减诱导的半金属-半导体转变以外,它们的价带顶、导带底、迁移率等对将来的器件设计非常关键。最近,该团队系统地探索了第五主族单原子二维材料的以上关键特征,包括磷烯、砷烯、锑烯、铋烯等(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 1666)。结果表明它们的带隙能量涵盖0.36至2.62 eV,对应于从红外到可见的宽光谱响应。价带顶分布于-4.66到-3.05 eV之间,导带底分布于-3.08到-1.22 eV之间。令人兴奋的是,结果表明它们会具有较高的迁移率,尤其是α相砷烯,高达105 cm2V-1s-1,与石墨烯相当,高于目前电子器件经典材料硅,也高于经典光电子材料三五族半导体。低维材料在线长期提供这一类优秀的高性能材料,这些结果为第五主族单原子二维材料的电子与光电子器件设计提供了关键参数。[align=center][img=,300,300]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708311345_01_2047_3.jpg[/img][img=,340,215]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708311345_02_2047_3.png[/img][/align]

  • 光电子能谱在微米级二维材料表面分析中的应用

    二维材料是当前材料学的研究热点,尺寸为数十微米的二维材料通常用XPS表面分析设备自带的光学显微镜无法直接观察到。本作品介绍了一种图案点阵法,利用XPS自带的最大12倍的光学显微镜,能很好的定位数十微米的二维材

  • 硒化铋Bi2Se3二维层状拓扑绝缘体材料的螺旋生长进展

    硒化铋Bi2Se3二维层状拓扑绝缘体材料的螺旋生长进展

    [color=#333333]最近,合肥微尺度物质科学国家实验室和化学与材料科学学院曾杰教授研究组在拓扑绝缘体二维层状纳米材料硒化铋Bi2Se3的结构设计、合成与生长机理研究方面取得重要进展。研究人员对Bi2Se3晶体的成核及生长进行了动力学调控,通过引入螺旋位错首次实现了二维层状材料的螺旋生长,将材料由分立的层状转变成连续性的螺旋条带,从而获得了一种既不同于单层又有别于传统块体的新型纳米材料。该成果以“Screw-Dislocation-Driven Bidirectional Spiral Growth of Bi2Se3Nanoplates”为题发表在《德国应用化学》杂志上(Angew. Chem. Int. Ed. 2014,DOI:10.1002/anie.201403530)。[/color][color=#333333]据巨纳集团低维材料在线91cailiao.cn的技术工程师Ronnie介绍,类石墨烯层状结构的硒化铋Bi2Se3因其简单的能带结构、远大于室温的能量涨落体带隙,被认为是最有前景的拓扑绝缘体材料之一。拓扑绝缘体是一种近几年被发现的新型量子物质态,在能量无耗传输、自旋电子学以及量子计算机等方面有着很大的应用前景。拓扑绝缘体除了奇异的不受缺陷和非磁性杂质散射的拓扑表面态外,若在其中引入一个螺旋位错的线缺陷,还可能会产生一对拓扑保护的一维螺旋态,从而创造一条完美的导电通道。曾教授课题组基于特色的可控制备手段,从晶体生长的动力学理论出发,通过将反应体系维持在极低的过饱和条件下,使Bi2Se3在成核过程中产生螺旋位错的缺陷,从而诱导层状材料进行双向的螺旋生长,打破硒化铋Bi2Se3本征的晶体生长模式。此外,研究人员还通过对螺旋生长速度的控制,合成出不同发展程度的螺旋结构,从中阐明了二维层状材料的螺旋生长机理。这项研究为实现一维拓扑螺旋态提供了材料基础,有助于促进Bi2Se3在拓扑绝缘体、热电以及催化等方面的新发展。此外,探索螺旋生长的方式对于合成其他二维层状材料的螺旋结构,从而调制材料的物理性能也有重要的指导意义。转自[img=,500,263]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707051342_01_2047_3.jpg[/img]低维材料在线:[/color]http://www.91cailiao.cn/index.php/news/57.html

  • 硒化铋Bi2Se3二维层状拓扑绝缘体材料的螺旋生长进展

    硒化铋Bi2Se3二维层状拓扑绝缘体材料的螺旋生长进展

    最近,合肥微尺度物质科学国家实验室和化学与材料科学学院曾杰教授研究组在拓扑绝缘体二维层状纳米材料硒化铋Bi2Se3的结构设计、合成与生长机理研究方面取得重要进展。研究人员对Bi2Se3晶体的成核及生长进行了动力学调控,通过引入螺旋位错首次实现了二维层状材料的螺旋生长,将材料由分立的层状转变成连续性的螺旋条带,从而获得了一种既不同于单层又有别于传统块体的新型纳米材料。该成果以“Screw-Dislocation-Driven Bidirectional Spiral Growth of Bi2Se3 Nanoplates”为题发表在《德国应用化学》杂志上(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, DOI:10.1002/anie.201403530)。据巨纳集团低维材料在线91cailiao.cn的技术工程师Ronnie介绍,类石墨烯层状结构的硒化铋Bi2Se3因其简单的能带结构、远大于室温的能量涨落体带隙,被认为是最有前景的拓扑绝缘体材料之一。拓扑绝缘体是一种近几年被发现的新型量子物质态,在能量无耗传输、自旋电子学以及量子计算机等方面有着很大的应用前景。拓扑绝缘体除了奇异的不受缺陷和非磁性杂质散射的拓扑表面态外,若在其中引入一个螺旋位错的线缺陷,还可能会产生一对拓扑保护的一维螺旋态,从而创造一条完美的导电通道。曾教授课题组基于特色的可控制备手段,从晶体生长的动力学理论出发,通过将反应体系维持在极低的过饱和条件下,使Bi2Se3在成核过程中产生螺旋位错的缺陷,从而诱导层状材料进行双向的螺旋生长,打破硒化铋Bi2Se3本征的晶体生长模式。此外,研究人员还通过对螺旋生长速度的控制,合成出不同发展程度的螺旋结构,从中阐明了二维层状材料的螺旋生长机理。这项研究为实现一维拓扑螺旋态提供了材料基础,有助于促进Bi2Se3在拓扑绝缘体、热电以及催化等方面的新发展。此外,探索螺旋生长的方式对于合成其他二维层状材料的螺旋结构,从而调制材料的物理性能也有重要的指导意义。[align=center][img=,500,263]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707071343_01_2047_3.jpg[/img][/align]

  • 【电镜视频大赛】扫描电镜+拉曼光谱一体化系统 TESCAN RISE在二维材料的应用——TESCAN中国

    [url=https://www.instrument.com.cn/zt/DJSPZJ][img=,610,90]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206171750180931_1042_5531796_3.gif!w610x90.jpg[/img][/url]【电镜视频大赛】扫描电镜+拉曼光谱一体化系统 TESCAN RISE在二维材料的应用——TESCAN中国[font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &][size=15px][color=#18191c]TESCAN RISE 电镜-拉曼一体化系统是一款革命性的产品,是世界上第一台真正实用化的扫描电镜-拉曼光谱仪联用系统。扫描电子显微镜能表征微观样品表面形貌、成分、结构信息,并能快速成像,是一个很好的微观分析平台,而拉曼成像是用于获得样品化学成分和分子空间分布的一种广为人知的光谱技术。以往两者联用的共轴方案不能保证分析位置的重合,并且存在相互干扰。而 TESCAN 推出的平行轴联用方案避免了这些问题,充分发挥两者的分析优势,实现了真正的联用。[/color][/size][/font]

  • 【分享】物理所硅基氧化锌单晶材料及光电子器件研发获重要进展

    短波长光电子与Si微电子的集成因其重大的应用价值而被广泛关注,其中硅基ZnO材料与光电子器件研究是目前国际上的一个重要课题;然而Si基高质量ZnO单晶材料的制备、器件结构的设计等问题具有很大的挑战性,这是由于Si表面具有很强的活性,极易形成无定形的氧化物与硅化物,阻碍ZnO的外延生长。另外,由于Si的能带结构与ZnO不匹配,难以获得理想的光电子器件性能。因此如何控制Si衬底表面和ZnO/Si异质界面,并设计出新型器件结构已成为这一研究方向的核心科学问题。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室杜小龙研究组经过五年多的持续攻关研究,发展了一种低温界面工程技术,并进一步设计和构筑了具有锐利界面的新型n-ZnO/i-MgO/p-Si双异质结p-i-n紫外探测器结构,研制成功Si基ZnO可见盲紫外探测器原理型器件。 自2004年起梅增霞副研究员和博士生王喜娜、王勇等系统研究了Si(111)-7x7清洁表面上金属Mg薄层的沉积工艺,发现只有在低温下才能抑制Si与Mg原子的界面互扩散而形成Mg(0001)单晶薄膜,进一步研究发现该单晶Mg膜可通过活性氧处理形成岩盐相的MgO(111)超薄膜,从而为两步法外延生长ZnO提供了良好的模板;通过一系列生长参数的优化,利用MBE法最终在2英寸Si晶片上制备出高质量的ZnO单晶薄膜,其结晶性和光电性能等综合指标居国际领先水平;相关论文被应用物理快报的审稿人评为最高级的“EXCELLENT”(APL,90, 151912 (2007)), 评语中指出这是一项杰出的研究工作,论文以确凿的证据展示了一种在Si衬底上制备ZnO单晶薄膜的机理与方法,而且所述利用Mg氧化获得MgO的界面技术可应用到其他硅基异质膜的制备中。这一独创性的低温界面工程技术已申请国际专利一项、国内专利两项(其中一项已获授权(ZL200610064977.5))。这一工作是与清华大学的薛其坤院士、贾金锋教授、北京工业大学的张泽院士以及中科院上海技物所的陆卫研究员课题组合作完成的。 在Si基ZnO单晶薄膜制备工艺获得突破的基础上,杜小龙研究组进一步开展了Si基ZnO光电子器件应用研究。最近,该组的郭阳副研究员和张天冲博士生等与微加工实验室的顾长志研究组合作,设计并制备了一种新型n-ZnO/i-MgO/p-Si双异质结p-i-n可见盲紫外探测器原理型器件。该器件具有良好的pn结整流特性,在±2V时的整流比达到104以上。研究发现ZnO/Si中间插入的MgO势垒层有效地抑制了硅对可见光的响应,器件只对高于ZnO带隙(380nm)的紫外光响应,因而具有可见盲紫外光探测功能。与市售的硅紫外光电探测器相比,该器件充分利用了宽带隙ZnO卓越的光电性能,紫外光响应强,并可直接在可见光背景下工作,不需要滤光系统来屏蔽可见光的响应,因而具有结构简单、性能优越等优点。相关器件的制备技术已申请国家发明专利(申 请 号: 200810227958.9),相关研究工作最近已发表在应用物理快报上(APL, 94, 113508 (2009))。 由于ZnO的生长温度较低可以与成熟的Si平面工艺兼容,因此Si基ZnO体系可提供一种将电学、光学以及声学器件进行单片集成的途径,潜在应用价值巨大。物理所独创的硅基氧化锌单晶材料生长工艺以及新型器件结构设计与制备技术为我国在光电子技术领域的自主创新研究开辟了一条新路。该项研究获得中科院知识创新工程课题、国家自然科学基金委项目以及科技部项目等资助。

  • 【原创】【基础讲座】单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别何在?

    要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚!自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态 固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体 晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。晶体共同特点:均 匀 性: 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 各向异性: 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。 固定熔点: 晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。 规则外形: 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。 对 称 性: 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。 对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。可参考《晶体学中的对称群》一书 (郭可信,王仁卉著)。与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。一般,无定型就是非晶 英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态).晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。首先提出这个概念的是凝固理论。从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。科学总是喜欢极端,看得越远的镜子叫望远镜;看得越细的镜子叫显微镜。晶粒度也是这样的,很小的晶粒度我们喜欢,很大的我们也喜欢。最初,显微镜倍数还不是很高的时候,能看到微米级的时候,觉得晶粒小的微米数量是非常小的了,而且这个时候材料的力学性能特别好。人们习惯把这种小尺度晶粒较微晶。然而科学总是发展的,有一天人们发现如果晶粒度在小呢,材料性能变得不可思议了,什么量子效应,隧道效应,超延展性等等很多小尺寸效应都出来了,这就是现在很热的,热得不得了的纳米,晶粒度在1nm-100nm之间的晶粒我们叫纳米晶。再说说非晶,非晶是无规则排列,无周期无对称特征,原子排列无序,没有一定的晶格常数,描叙结构特点的只有径向分布函数,这是个统计的量。我们不知道具体确定的晶格常数,我们总可以知道面间距的统计分布情况吧。非晶有很多诱人的特性,所以也有一帮子人在成天做非晶,尤其是作大块的金属非晶。因为它的应力应变曲线很特别。前面说了,从液态到到固态有个成核长大的过程,我不让他成核呢,直接到固态,得到非晶,这需要很快的冷却速度。所以各路人马一方面在拼命提高冷却速度,一方面在不断寻找新的合金配方,因为不同的合金配方有不同的非晶形成能力,通常有Tg参数表征,叫玻璃化温度。非晶没有晶粒,也就没有晶界一说。也有人曾跟我说过非晶可以看成有晶界组成。 那么另一方面,我让他成核,不让他长大呢,不就成了纳米晶。人们都说,强扭的瓜不甜,既然都是抑制成核长大,那么从热力学上看,很多非晶,纳米晶应该不是稳态相。所以你作出非晶、纳米晶了,人们自然会问你热稳定性如何。后来,又有一个牛人叫卢柯,本来他是搞非晶的,读研究生的时候他还一直想把非晶的结构搞清楚呢(牛人就是牛人,选题这么牛,非晶的结构现在人们还不是很清楚)。他想既然我把非晶做出来了,为什么我不可以把非晶直接晶化成纳米晶呢,纳米晶热啊,耶,这也是一种方法,叫非晶晶化法。既然晶界是一种缺陷,缺陷当然会影响材料性能,好坏先不管他,但是总不好控制。如果我把整个一个材料做成一个晶粒,也就是单晶,会是什么样子呢,人们发现单晶确实会有多晶非晶不同的性能,各向异性,谁都知道啊。当然还有其他的特性。所以很多人也在天天捣鼓着,弄些单晶来。现在不得不说准晶。准晶体的发现,是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。这是我们做电镜的人的功劳。1984年底,D.Shechtman等人宣布,他们在急冷凝固的Al Mn合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金相,在晶体学及相关的学术界引起了很大的震动。不久,这种无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶体。后来,郭先生一看,哇,我们这里有很多这种东西啊,抓紧分析,马上写文章,那段金属固体原子像的APL,PRL多的不得了,基本上是这方面的内容。准晶因此也被D.Shechtman称为“中国像”。斑竹也提到过孪晶,英文叫twinning,孪晶其实是金属塑性变形里的一个重要概念。孪生与滑移是两种基本的形变机制。从微观上看,晶体原子排列沿某一特定面镜像对称。那个面叫栾晶面。很多教科书有介绍。一般面心立方结构的金属材料,滑移系多,已发生滑移,但是特定条件下也有孪生。加上面心立方结构层错能高,不容易出现孪晶,曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好的文章。前两年,马恩就因为在铝里面发现了孪晶,发了篇Science呢。卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶,既提高了铜的强度,又保持了铜良好导电性(通常这是一对矛盾),也发了个Science.这年头Science很值钱啊。像一个穷山沟,除了个清华大学生一样。现在,从显微学上来看单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,加上孪晶。单晶与多晶,一个晶粒就是单晶,多个晶粒就是多晶,没有晶粒就是非晶。单晶只有一套衍射斑点;多晶的话,取向不同会表现几套斑点,标定的时候,一套一套来,当然有可能有的斑点重合,通过多晶衍射的标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系。如果晶粒太小,可能会出现多晶衍射环。非晶衍射是非晶衍射环,这个环均匀连续,与多晶衍射环有区别。纳米晶,微晶是从晶粒度大小角度来说的,在大一点的晶粒,叫粗晶的。在从衍射上看,一般很难作纳米晶的单晶衍射,因为最小物镜光栏选区还是太大。有做NBED的么,不知道这个可不可以。孪晶在衍射上的表现是很值得我们学习研究的,也最见标定衍射谱的功力,大家可以参照郭可信,叶恒强编的那本《电子衍射在材料科学中应用》第六章。准晶,一般晶体不会有五次对称,只有1,2,3,4,6次旋转对称(这个证明经常作为博士生入学考试题,呵呵)。所以看到衍射斑点是五次对称的,10对称的啊,其他什么的,可能就是准晶。

  • 【基础讲座】单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别何在?

    要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚!自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态 固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体 晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。晶体共同特点:均 匀 性: 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 各向异性: 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。 固定熔点: 晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。 规则外形: 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。 对 称 性: 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。 对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。可参考《晶体学中的对称群》一书 (郭可信,王仁卉著)。与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。一般,无定型就是非晶 英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态).晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。首先提出这个概念的是凝固理论。从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。科学总是喜欢极端,看得越远的镜子叫望远镜;看得越细的镜子叫显微镜。晶粒度也是这样的,很小的晶粒度我们喜欢,很大的我们也喜欢。最初,显微镜倍数还不是很高的时候,能看到微米级的时候,觉得晶粒小的微米数量是非常小的了,而且这个时候材料的力学性能特别好。人们习惯把这种小尺度晶粒较微晶。然而科学总是发展的,有一天人们发现如果晶粒度在小呢,材料性能变得不可思议了,什么量子效应,隧道效应,超延展性等等很多小尺寸效应都出来了,这就是现在很热的,热得不得了的纳米,晶粒度在1nm-100nm之间的晶粒我们叫纳米晶。再说说非晶,非晶是无规则排列,无周期无对称特征,原子排列无序,没有一定的晶格常数,描叙结构特点的只有径向分布函数,这是个统计的量。我们不知道具体确定的晶格常数,我们总可以知道面间距的统计分布情况吧。非晶有很多诱人的特性,所以也有一帮子人在成天做非晶,尤其是作大块的金属非晶。因为它的应力应变曲线很特别。前面说了,从液态到到固态有个成核长大的过程,我不让他成核呢,直接到固态,得到非晶,这需要很快的冷却速度。所以各路人马一方面在拼命提高冷却速度,一方面在不断寻找新的合金配方,因为不同的合金配方有不同的非晶形成能力,通常有Tg参数表征,叫玻璃化温度。非晶没有晶粒,也就没有晶界一说。也有人曾跟我说过非晶可以看成有晶界组成。 那么另一方面,我让他成核,不让他长大呢,不就成了纳米晶。人们都说,强扭的瓜不甜,既然都是抑制成核长大,那么从热力学上看,很多非晶,纳米晶应该不是稳态相。所以你作出非晶、纳米晶了,人们自然会问你热稳定性如何。后来,又有一个牛人叫卢柯,本来他是搞非晶的,读研究生的时候他还一直想把非晶的结构搞清楚呢(牛人就是牛人,选题这么牛,非晶的结构现在人们还不是很清楚)。他想既然我把非晶做出来了,为什么我不可以把非晶直接晶化成纳米晶呢,纳米晶热啊,耶,这也是一种方法,叫非晶晶化法。既然晶界是一种缺陷,缺陷当然会影响材料性能,好坏先不管他,但是总不好控制。如果我把整个一个材料做成一个晶粒,也就是单晶,会是什么样子呢,人们发现单晶确实会有多晶非晶不同的性能,各向异性,谁都知道啊。当然还有其他的特性。所以很多人也在天天捣鼓着,弄些单晶来。现在不得不说准晶。准晶体的发现,是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。这是我们做电镜的人的功劳。1984年底,D.Shechtman等人宣布,他们在急冷凝固的Al Mn合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金相,在晶体学及相关的学术界引起了很大的震动。不久,这种无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶体。后来,郭先生一看,哇,我们这里有很多这种东西啊,抓紧分析,马上写文章,那段金属固体原子像的APL,PRL多的不得了,基本上是这方面的内容。准晶因此也被D.Shechtman称为“中国像”。斑竹也提到过孪晶,英文叫twinning,孪晶其实是金属塑性变形里的一个重要概念。孪生与滑移是两种基本的形变机制。从微观上看,晶体原子排列沿某一特定面镜像对称。那个面叫栾晶面。很多教科书有介绍。一般面心立方结构的金属材料,滑移系多,已发生滑移,但是特定条件下也有孪生。加上面心立方结构层错能高,不容易出现孪晶,曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好的文章。前两年,马恩就因为在铝里面发现了孪晶,发了篇Science呢。卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶,既提高了铜的强度,又保持了铜良好导电性(通常这是一对矛盾),也发了个Science.这年头Science很值钱啊。像一个穷山沟,除了个清华大学生一样。现在,从显微学上来看单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,加上孪晶。单晶与多晶,一个晶粒就是单晶,多个晶粒就是多晶,没有晶粒就是非晶。单晶只有一套衍射斑点;多晶的话,取向不同会表现几套斑点,标定的时候,一套一套来,当然有可能有的斑点重合,通过多晶衍射的标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系。如果晶粒太小,可能会出现多晶衍射环。非晶衍射是非晶衍射环,这个环均匀连续,与多晶衍射环有区别。纳米晶,微晶是从晶粒度大小角度来说的,在大一点的晶粒,叫粗晶的。在从衍射上看,一般很难作纳米晶的单晶衍射,因为最小物镜光栏选区还是太大。有做NBED的么,不知道这个可不可以。孪晶在衍射上的表现是很值得我们学习研究的,也最见标定衍射谱的功力,大家可以参照郭可信,叶恒强编的那本《电子衍射在材料科学中应用》第六章。准晶,一般晶体不会有五次对称,只有1,2,3,4,6次旋转对称(这个证明经常作为博士生入学考试题,呵呵)。所以看到衍射斑点是五次对称的,10对称的啊,其他什么的,可能就是准晶。

  • 【求助】二维晶格像的拍摄

    请教各位,对于不同的晶体结构拍摄二维晶格像时,要使入射光束平行于某晶带轴,请问要获得较好的晶格像,这个晶带轴对于不同的结构如何确定?比如FCC一般是,那其他结构呢?

  • 美证实二维半导体存在普适吸光规律

    中国科技网讯 以往的研究表明,二维碳薄片石墨烯拥有一个通用的光吸收系数。而据物理学家组织网近日报道,现在,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的科学家首次证实,所有的二维半导体也同样普遍适用于一个类似的简单吸光规律。他们利用超薄半导体砷化铟薄膜进行的实验发现,所有的二维半导体,包括受太阳能薄膜和光电器件行业青睐的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体,都有一个通用的吸收光子的量子单位,他们称之为“AQ”。相关研究论文发表在美国《国家科学院学报》上。 从太阳能电池到光电传感器再到激光器和各类成像设备,许多当今的半导体技术都是基于光的吸收发展起来的。吸光性对于量子阱中的纳米尺度结构来说尤为关键。量子阱是由带隙宽度不同的两种薄层材料交替生长在一起形成的具有量子限制效应的微结构,其中的电荷载流子的运动被限制在一个二维平面上,能带结构呈阶梯状分布。 “我们使用无需支撑的厚度可减至3纳米的砷化铟薄膜作为模型材料系统,来准确地探测二维半导体薄膜的厚度和电子能带结构对光吸收性能的影响。”论文的通信作者、劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部的科学家兼加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授阿里·贾维说,“我们发现,这些材料的阶梯式光吸收比与材料的厚度和能带结构无关。” 他们将超薄的砷化铟膜印在由氟化钙制作的光学透明衬底上,砷化铟膜吸收光,氟化钙衬底不吸光。贾维说:“这样我们就能够根据材料的能带结构和厚度来研究厚度范围在3纳米到19纳米之间的薄膜的吸光性能。” 借助伯克利实验室先进光源的傅立叶变换红外分光镜,贾维团队在室温下测出了从一个能带跃迁到下一个能带时的光吸收率。他们观察到,随着砷化铟薄膜能带的阶梯式跃迁,AQ值也以大约1.7%的系数相应地逐级递增或者递减。 “这种吸光规律对于所有的二维半导体来说似乎是普遍适用的。”论文另一个通信作者、电气工程师伊莱·雅布洛诺维奇说,“我们的研究结果加深了对于强量子限制效应下的电子—光子相互作用的基本认识,也为了解如何使二维半导体拓展出新奇的光子和光电应用提供了独特视角。”(陈丹) 《科技日报》(2013-8-5 二版)

  • 基于零维硫化铅量子点与二维二硒化钨纳米片协同效应的高性能宽光谱光电场效应晶体管

    基于零维硫化铅量子点与二维二硒化钨纳米片协同效应的高性能宽光谱光电场效应晶体管

    近年来,伴随石墨烯研究发展而来的二维过渡金属硫属化合物(TMD)因其天然的半导体性,原子级的材料维度、超高的载流子传输能力等物理属性而成为当前光电子领域的研究热点。基于TMD的各类新颖器件被广泛地应用于电子、光电、传感等领域。作为一类典型的p型二维材料,巨纳集团低维材料在线91cailiao.cn提供的二硒化钨拥有达到350cm-1V-1s-1的高迁移率以及1.6 eV的合适带隙,是制备高灵敏光电探测器的理想材料。最近,基于二硒化钨纳米片的光电探测器被广泛报道,然而由于其较弱的光吸收和较窄的光谱响应范围,导致其光响应率不理想(0.02-7 AW-1),严重限制了其在微弱光电信号探测领域的应用。另一方面,低成本硫化铅量子点由于其极强的光吸收能力、溶液加工特性和可调的光响应特性被认为是柔性光电器件的明星候选材料,其被广泛地应用于近红外探测、光伏和光谱分析。美中不足的是硫化铅量子点光电探测器的响应率被其本身的低载流子迁移率所限制,阻碍了其在光电探测领域的广泛应用。基于以上两类器件的长期研究和积累,结合当前零维-二维杂化器件的研究现状,华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)宋海胜和唐江教授研究团队巧妙利用了二硒化钨和硫化铅量子点优越互补特性设计和实现了零维-二维协同工作的高性能光电探测器。这种构建策略将量子点的光吸收特性与二维材料的高迁移率相结合,构建了零维-二维器件结构与type-II的能带结构,器件表现出超高的光响应度,达到了2×105 A/W,比单立材料制成的对应器件响应率高出了4个数量级。高响应率产生机制被证实来源于光致栅控效应。硫化铅量子点能够高效吸收入射光子,并将光生空穴注入到二硒化钨导电沟道,而光生电子被俘获在硫化铅量子点层,延长了光生载流子寿命,从而对二硒化钨起到光电导调控作用;同时,由于二硒化钨的高迁移率,大大减少了光生载流子在导电沟道的渡越时间,提高了器件的增益。与已报道的类似(零维-二维)结构的器件相比,该器件表现出更低的暗电流与更高的开关比;在整个栅控电压范围内,不论是开态还是关态,该器件都可正常工作。研制的零维-二维杂化器件在表现出高响应度的同时也拥有高的比探测率(7×1013 Jones)和快速的响应速度(7 ms);由于量子点的光敏特性,其光谱响应范围也相应拓宽到近红外范围,实现紫外到近红外的宽光谱探测。以上系列核心优势使其在光电探测领域有着巨大的应用前景。该项研究不仅为高性能光电探测器的研制提供了新思路,也为光电探测领域丰富了材料的选择性,拓宽了器件的应用范围。低维材料在线商城专注材料服务,主要销售以低维材料为代表的相关的实验室耗材和工具,比如各类二维材料,一维材料,零维材料,黑磷BP,石墨烯,纳米管,HOPG,天然石墨NG,二硫化钼MoS2,二硫化钨WS2,hBN氮化硼晶体,黑磷,二碲化钨WTe2,二硒化钨WSe2,二硫化铼ReS2,二硒化铼ReSe2量子点,纳米线,纳米颗粒,分子筛,PMMA,探针......[align=center][img=,500,386]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708311349_03_2047_3.jpg[/img][/align]

  • 单晶颗粒如何表征

    小弟目前在做粉末冶金材料,从制粉到最终烧结成型全过程都要自己完成。我制粉的方式是将铸态合金锭(铸态下晶粒尺寸基本均在200μm以上)通过机(手)械(工)研磨的方式成粉,再筛分为不同的粒度范围(在50-200μm之间)。我现在想知道,我制备的粉末是否为单晶颗粒,或者说当粉末粒度小于某一尺寸范围后,即可说明它们基本为单晶颗粒。之前类似的文献中尚无对粉末是否为单晶颗粒进行讨论,不知道应该用哪种测试手段进行分析表征,烦请各位大神不吝赐教!

  • 【求助】怎样才能拍出好的二维晶格像

    最近在学习使用高分辨透射电镜Tecnai F20,现有两个问题向各位大侠请教:1、我在测试SiC纳米线(111晶面间距为0.25nm)的时候,很多时候在高分辨下得到的是一维条纹结构(即只有一个方向的条纹),今天下午却偶然之间得到了非常漂亮的二维晶格结构图像(即可以看到单个原子的排列),我再去观察别的纳米线却得不到了。以前记得有本书上说只有在入射电子束与样品晶格结构呈特定 的位相关系情况下,就可以得到清晰的二维晶格条纹。我想请问各位老师,该怎么去调节仪器或样品以得到漂亮的二维晶格结构图像呢?2、在测样品电子衍射图谱的时候,先在TEM模式下找到目标区,然后套光阑点衍射模式,进行选区衍射拍摄。但这样做得到的图谱往往很不好看,得到的衍射斑点很杂乱,我通过调整相机常数是无法解决的,请问各位老师这种情况该怎么办?似乎是要调整样品的角度,但具体要怎么操作呢?

  • 南京大学成为我们在国内的首个二维场流仪EAF4的实际用户

    大家好!如题,南京大学环境学院的几位老师,认知能力、接受新事物的能力都比较好,调研充分,不偏听偏信,近日采购了我们的EAF2000MT型电流动场,并配上了21角度激光散射检测器、马尔文的台式机的激光粒度仪(通过PN9020接口板与EAF4实现在线直接联用),以及三个浓度型检测器:RI、UV和FL,同时还配置了postnova的自动进样器(带10毫升大体积进样附件包)和馏分收集器(配用分析型组件),总的配置超过了中山大学分析测试中心,成为了我们在国内配置最齐全的流动场场流仪。中山大学去年买仪器的时候,电场流EF3还未推出,所以没有带上,其余的都有,配置也很强。二维场流仪EAF4,通过在一个分离通道盒内同时施加非对称流动场AF4和电场EF3,从而实现了二位场流分离,因此,对于蛋白质、病毒、抗体等生物类样品,以及腐殖酸、聚电解质类聚合物、聚合物制的纳米材料,都具有更好的、更加强大的分离分析能力。当竞争对手及其用户,还在自鸣得意地显摆“双流道”(就好像HF5是什么高深莫测的技术似的)的时候,我们已经真正开启了二维场流的时代了。今后,还会有客户陆续采购二维场流的。

  • 液相/催相二维色谱

    由于液相色谱能在常温下对大分子量的有机组分进行分离,而且有多种分离模式,因而应用范围要比气相色谱广泛。若能实现LC/LC联用、那么就能对更复杂的有机样品进行分离分析。但正因为液相色谱有正反相和离子交换等许多分离模式,导致两种不同分离模式联用的困难,因而目前还没有完整的LC/LC二维色谱问世。一般是各自实验宝根据自己分离祥品的性能自行组装LC/LC二维色谱。常见的LC/LC联用是采用多通阀接口装置进行切换。LC/LC多通阀接口装置和GC/GC多通阀接口装置原理是一致的,也是通过多通阀门的切换将前一级液相色谱分离出的某种组分传递到后一级液相色谱中继续分离。由于液相色谱的流动相可以是酸碱性,也可以是水或有机溶剂,且在高压下进行,因此,LC/LCL联用的接u多通阀的耐蚀和密封要求比GC/GC联用接口要高得多。现在的LC/LC二维色谱的多通阀一般是六通阀,采用高级不锈钢为基材,并用填充石墨的聚四氟乙烯为密封材料。LC/LC六通阀接日需要耐高压,一般应达50MPa ,但不像GC/GC的多通阀需要耐高温,只需耐50-80℃中温即可。LC/LC联用主要功能是可以实现对有机样品中某些组分的多次循环分离,也可以净化样品和富集痕量组分。和气相色谱不同的是,液相色谱的往都较短,一般不超过30cm,而气相色谱的毛细管柱已超过30m,相差100倍。增加液相色谱的柱长可以提高分离效果,但长柱填充和制作困难大。若将相同短柱半联使用,或将短柱流出组分返回柱中再分离,操作和效果都不理想。这样,利用六通阀接口,将两台液相色谱仪联用可以解决这个间题。另外,对于反相分配液相色谱,水相组分中的微量有机物的富集也可以通过LC/LC联用自动实现,操作和成本均比目前固相萃取(solid phase extraction,SPE)技术要好得多。因此,现在分析环境和水中痕量农药残留一般用LC/LC联用技术。

  • 单晶电子衍射花样的标定——晶体结构已知

    对单晶电子衍射花样进行正确的标定,即确定电子衍射谱中各衍射斑点的指数,是透射电子显微分析中最重要的部分,也是利用电子衍射方法研究材料晶体学问题的重要起点。通过本次课程,旨在让大家熟悉了解电子衍射的基础

  • 【转帖】全二维气相色谱

    全二维[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]Comprehensive two-dimensional Gas Chromatography,GC×GC 全二维[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]不同于通常的二维色谱(GC+GC)。GC+GC一般是从第一支色谱柱切割出部分馏分在第二支色谱柱上进行分离,缺点是不能完全利用二维[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]的峰容量,它只是把第一支色谱柱流出的部分馏分转移到第二支柱上,进行进一步的分离。 全二维[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]是把分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串联方式结合成二维[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url],在这两支色谱柱之间装有一个调制器,起捕集再传送的作用,经第一支色谱柱分离后的每一个馏分,都需先进入调制器,进行聚焦后再以脉冲方式送到第二支色谱柱进行进一步的分离,所有组分从第二支色谱柱进入检测器,信号经数据处理系统处理,得到以柱1保留时间为第一横坐标,柱2保留时间为第二横坐标,信号强度为纵坐标的三维色谱图或二维轮廓图。 这个技术自90年代初萌芽以来,在1999年由美国Zoex公司实现了仪器商品化。可以说,GC×GC是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]技术的一次革命性突破(关键部件是调制器),将在复杂样品分离中发挥积极作用,是一种十分诱人的分离分析工具。由于这项技术非常新,目前全世界只有二十台左右的仪器,且只有Zoex公司有定型产品。该仪器有如下特点:1. 分辨率高、峰容量大。其峰容量为组成它的二根柱子各自峰容量的乘积。美国Southern Illinois大学已成功地用此技术一次进样从煤油中分出一万多个峰。2. 灵敏度高。经第一支色谱柱分离后,馏分在调制器聚焦,再以脉冲形式进样。因此,灵敏度可比通常的一维色谱提高20~50倍。3. 分析时间短。由于用了二根不同极性的柱子,因此样品更容易分开,总分析时间反而比一维色谱短。也由于高分辨率的原因,定性可靠性可大大增强。一个方法可覆盖原来要几个ASTM方法才能做的任务。 大连化学物理研究所及时地参与了GC×GC新技术的发展历程。2000年2月Zoex公司总裁专门来连与许国旺研究员商谈共同开发GC×GC技术的合作事宜。 该项技术将广泛地应用于含100个组分以上的复杂样品分析,如石油样品、环境样品、中药、香精香料、酒类、油脂等. 样品越复杂,优势越明显。一些长期分不开的样品,将会随着此技术的应用得以分开。

  • 【原创】【第三届原创聚焦微观】 某一单晶的层状生长

    【原创】【第三届原创聚焦微观】 某一单晶的层状生长

    样品类型:KNN单晶,仪器型号:日本电子 JSM-6700F,拍摄参数:加速电压5kv,工作距离:8mmhttp://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09502.gif,这是2张偶然获得的图片,一直看文献说此单晶材料是层状,没有真正意义的看到。这次在观察样品时,一个不起眼的角落看到了“它”的庐山真面目,很是高兴,第二张图片是经第一张旋转后所得。图片拍的不怎么样,但为了表达我的喜悦心情,就献丑了!http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09506.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/11/201011150939_259388_1619269_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/11/201011150939_259389_1619269_3.jpg

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