የመረጃ ምንጭ-የፊዚክስ ትምህርት ቤት

እ.ኤ.አ. ግንቦት 27 ቀን 2020 ተመራማሪው ሊዩ ካሁይ ፣ የፔኪንግ ዩኒቨርሲቲ የፊዚክስ ትምህርት ቤት አካዳሚክ ዋንግ ኤንጌ ፣ የደቡብ ሳይንስና ቴክኖሎጂ ዩኒቨርሲቲ አካዳሚክ ዩ ዳፔንግ እና በደቡብ ኮሪያ ውስጥ የኡልሳን የሳይንስና ቴክኖሎጂ ፕሮፌሰር ፕሮፌሰር ዲንግ ፌን አስፈላጊ ነበሩ ፡፡ ከፍተኛ መረጃ ጠቋሚ ነጠላ ክሪስታል የመዳብ ፎይል በማምረት The research team creatively proposed the "variation and inheritance" growth mechanism regulated by the interface of the crystal surface, for the first time in the world to realize the manufacture of the most complete and largest size high-index single crystal copper foil library. Related research results were published online in the journal Nature with the title "Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets".

መዳብ በዘመናዊው የመረጃ ህብረተሰብ ውስጥ እጅግ አስፈላጊ ሚና የሚጫወት ሲሆን እንደ ኤሌክትሪክ ፣ ኤሌክትሮኒክ ፣ ኮሙኒኬሽን እና ብሔራዊ መከላከያ ባሉ ቁልፍ መስኮች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል ፡፡ ሆኖም በአሁኑ ወቅት በገበያው ላይ ያለው የንግድ መዳብ በመሠረቱ ፖሊክሪስታሊን ናስ ሲሆን በውስጡ ያሉ የተለያዩ ጉድለቶች የኤሌክትሮንና የፎኖን ትራንስፖርት ውጤታማነት በእጅጉ እንዲቀንስ ያደርጉታል ፡፡ በንድፈ-ሀሳብ ነጠላ-ክሪስታል ናስ ፍጹም የሆነ ክሪስታል መዋቅር ያለው የመዳብ ውስጣዊ የኤሌክትሪክ እና የሙቀት አፈፃፀም ከፍ ሊያደርግ ይችላል ፣ እናም ዝቅተኛ ኪሳራ ፣ ከፍተኛ ሙቀት የማሰራጨት ኃይል እና የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያ አተገባበር አቅጣጫ ላይ ትልቅ ተጽዕኖ ይኖረዋል ተብሎ ይጠበቃል ፡፡ በተጨማሪም ፣ ከቅርብ ዓመታት ወዲህ ባለ ሁለት አቅጣጫዊ የቁሳቁስ ምርምር በመነሳት መዳብ ባለ ሁለት ልኬት ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁሶች ሥነ-ተዋልዶ ዝግጅት በስፋት ጥቅም ላይ ውሏል ፡፡ ከተለያዩ የመረጃ ጠቋሚ ክሪስታል አውሮፕላኖች ጋር አንድ ነጠላ ክሪስታል የመዳብ ፎይል ንጣፍ ከተለያዩ መዋቅሮች ጋር ባለ ሁለት-ልኬት ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁሶች ኢፒታክያል እድገት መሠረት ነው ፡፡ ስለሆነም ባለ አንድ ትልቅ ክሪስታል የመዳብ ፎይል በትላልቅ መጠን እና በበርካታ ኢንዴክስ ክሪስታል አውሮፕላኖች መዘጋጀቱ በኢንዱስትሪ እና በሳይንሳዊ ምርምር በአስቸኳይ ሊፈታ የሚችል ሳይንሳዊ እና ቴክኒካዊ ችግር ነው ፡፡

In materials science, single crystal copper foil can be divided into two categories according to the crystal plane index: low index crystal plane and high index crystal plane. As shown in Figure 1, there are only three types of low-index crystal planes: Cu (001), Cu (011), and Cu (111), while there are theoretically unlimited types of high-index crystal planes. Since 2016, Liu Kaihui and collaborators have made a series of progress in the research of low-index copper single crystals: ultra-fast epitaxial preparation of single-meter graphene single crystals on single crystal Cu(111) (Nature Chemistry 2019, 11 , 730; Science Bulletin 2017, 62, 1074; Nature Nanotechnology 2016, 11, 930); decimeter-scale two-dimensional hexagonal boron nitride single crystal epitaxy on the neighboring Cu(110) single crystal (Nature 2019, 570, 91 ). Compared with the low-index crystal plane, the high-index crystal plane copper foil can provide a richer surface structure, which can greatly broaden the types of epitaxial preparation of two-dimensional material systems. However, the traditional annealing method can usually only obtain the Cu(111) single crystal with the lowest surface energy, and the high-index crystal plane structure is not dominant in thermodynamics and kinetics, and its control preparation is extremely challenging.

In response to this problem, the research team developed a new annealing technology to achieve thermodynamic and kinetic control of the copper foil recrystallization process (Figure 2a). Different from the traditional annealing process, a layer of oxide can be formed on the surface of the copper foil through the designed pre-oxidation process. The formation of the interface between copper and copper oxide makes the traditional "minimum surface energy principle" no longer the main driving force for the formation of crystal planes. , So as to greatly increase the formation probability of high-index crystal plane "nucleus"; through the designed reducing atmosphere annealing process to eliminate the dynamic grain boundary, the abnormal growth of the high-index crystal plane "nucleus" can be achieved, thereby preparing A4 paper The size of the high-index crystal plane single crystal has more than 30 types of crystal planes (Figure 2b-c). At the same time, using the prepared single crystal copper foil as a "seed crystal" can induce the conversion of polycrystalline copper foil into a single crystal having the same crystal orientation as the "seed crystal", thereby realizing a large-size single crystal copper foil with a specific crystal plane Oriented "replication" manufacturing of single crystal copper ingots. In addition, this method is universal for the preparation of other single crystal metal foils.

በዓለም ላይ ትልቁን መጠን እና በጣም የተሟላ ክሪስታል ፊት ኢንዴክስ ያለው ነጠላ ክሪስታል የመዳብ ፎይል ቤተ-መጽሐፍት ቁጥጥር ሊደረግበት የሚችል ዝግጅት ይህ የምርምር ውጤት የመጀመሪያው ነው ፡፡ በነጠላ ክሪስታል ብረት ምርምር ፣ ባለ ሁለት አቅጣጫዊ የቁሳቁስ እድገት ፣ የገጽታ በይነገጽ ካታላይዜሽን ፣ ዝቅተኛ ኪሳራ የኤሌክትሪክ ማስተላለፊያ ፣ ከፍተኛ ድግግሞሽ የወረዳ ቦርዶች መስኮች እና ከፍተኛ የሙቀት ማጠቢያዎች መስኮች የአቅ pionነት አስፈላጊነት ናቸው ፡፡

ው ሙሁንግ ፣ ዣንግ ዚቢን ፣ ሺ ዢኦዚ እና ዣንግ ዚሆንግ የወረቀቱ የመጀመሪያ ደራሲያን ሲሆኑ ሊዩ ካሁሁ ፣ ዲንግ ፌንግ ፣ ዩ ዳፔንግ እና ዋንግ እንጌ ተዛማጅ ደራሲያን ናቸው ፡፡ የምርምር ውጤቶቹ በቻይና የተፈጥሮ ሳይንስ ፋውንዴሽን ፣ በሳይንስና ቴክኖሎጂ ሚኒስቴር ፣ በቤጂንግ ሳይንስና ቴክኖሎጂ ኮሚሽን እና በሌሎች ተዛማጅ ፕሮጄክቶች ፣ በፔኪንግ ዩኒቨርስቲ ዋና አርቲፊሻል አርቲፊሻል ማይክሮሶፍት እና ሜሶስኮፒ ፊዚክስ ፣ የኳንተም ጉዳይ የትብብር ፈጠራ ማዕከል ከፍተኛ ድጋፍ ተደርጓል ፡፡ ሳይንስ እና ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ ላብራቶሪ ወዘተ.