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模板基底上有应变岛的受控成核研究取得进展

发布时间:2017-12-03 阅读:

  在模板衬底上应变岛的受控成核方面取得了进展

  纳米量子结构在固体表面的受控组装和生长是纳米量子器件及其性质研究的重要组成部分。近十年来,中国科学院物理研究所的高鸿钧研究小组,系统地研究了纳米结构在金属和半导体表面上的生长模式,相互作用机理和物理性质。最近,他们发现,当PTCDA分子在NaCl表面上的多层膜上生长时,由于应力和分子相互作用的竞争,生长模式将被渗透。本研究展示了绝缘体表面上的有机功能分子的去渗透生长模式及其生长机理(Phys.Rev.Lett.100,186204(2008))。他们进一步利用由表面应力的各向异性引起的Au(111)表面的重构来实现在金表面上具有固定偏心轴的单分子转子。使用Au(111)重建表面的三个不同区域,他们已经实现了单层旋转行为的量子控制,并首次使单分子转子的大面积装配成为实际单分子的构建器件和集成提供了想法(Phys.Rev.Lett.101,197209(2008))。表面结构和形态在纳米量子结构的控制组装和生长中起着重要的作用。表面系统的应力是影响表面结构和形态的重要因素。为了进一步研究基底地形对纳米量子结构外延生长的影响,博士生胡昊和博士生来自犹他大学的研究人员高鸿钧与犹他大学的刘枫教授合作研究了自外延生长对模板衬底的影响研究了聚集的量子点的成核和生长。热力学上,表面上扭曲的量子点的生长是表面能和弹性弛豫能之间的竞争的结果。基材的模板改变了基材的几何形状,导致表面能和弹性松弛能的变化。他们考虑了表面能各向异性并计算了表面能。利用朗道弹性函数计算了弹性弛豫能,得到了体系的表面自由能。分析表明,由于表面能量的各向异性和更有效的弹性松弛,模板衬底上的应变岛的成核与平面衬底相比大大增强。岛的临界成核尺寸和屏障更低;这两个因素的竞争驱使应变岛生长在表面的顶部,或在表面谷地甚至斜面上。该理论解释了大部分现有实验的主要成果,对于进一步控制量子点的生长具有重要的指导意义。 \\ u0026这项工作得到了国家自然科学基金,“973”计划和中国科学院的支持。结果发表在Phys。 Rev. Lett。 101,216102(2008)。

关键词: 自然科学