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Die Korrelation von Atomkonfigurationen, insbesondere des Unordnungsgrads (DOD) amorpher Festkörper, mit Eigenschaften ist ein wichtiges Interessengebiet in der Materialwissenschaft und der Physik der kondensierten Materie, da es schwierig ist, die genauen Positionen von Atomen im dreidimensionalen Raum zu bestimmen Strukturen1,2,3,4., Ein altes Mysterium, 5. Zu diesem Zweck geben 2D-Systeme Einblick in das Mysterium, indem sie die direkte Darstellung aller Atome ermöglichen 6,7.Die direkte Abbildung einer durch Laserabscheidung gewachsenen amorphen Monoschicht aus Kohlenstoff (AMC) löst das Problem der Atomkonfiguration und unterstützt die moderne Sichtweise von Kristalliten in glasartigen Festkörpern auf der Grundlage der Zufallsnetzwerktheorie8.Der kausale Zusammenhang zwischen der Struktur auf atomarer Ebene und den makroskopischen Eigenschaften bleibt jedoch unklar.Hier berichten wir über die einfache Abstimmung von DOD und Leitfähigkeit in AMC-Dünnfilmen durch Änderung der Wachstumstemperatur.Insbesondere die Pyrolyse-Schwellentemperatur ist entscheidend für das Wachstum leitfähiger AMCs mit einem variablen Bereich von Sprüngen mittlerer Ordnung (MRO), während eine Erhöhung der Temperatur um 25 °C dazu führt, dass die AMCs MRO verlieren und elektrisch isolierend werden, was den Widerstand der Schicht erhöht Material in 109 Zeiten.Zusätzlich zur Visualisierung stark verzerrter Nanokristallite, die in kontinuierliche Zufallsnetzwerke eingebettet sind, zeigte die Elektronenmikroskopie mit atomarer Auflösung das Vorhandensein/Fehlen von MRO und eine temperaturabhängige Nanokristallitdichte, zwei Ordnungsparameter, die für eine umfassende Beschreibung von DOD vorgeschlagen wurden.Durch numerische Berechnungen wurde die Leitfähigkeitskarte als Funktion dieser beiden Parameter erstellt und die Mikrostruktur direkt mit den elektrischen Eigenschaften in Beziehung gesetzt.Unsere Arbeit stellt einen wichtigen Schritt zum Verständnis der Beziehung zwischen der Struktur und den Eigenschaften amorpher Materialien auf einer grundlegenden Ebene dar und ebnet den Weg für elektronische Geräte, die zweidimensionale amorphe Materialien verwenden.
Alle in dieser Studie generierten und/oder analysierten relevanten Daten sind auf begründete Anfrage bei den jeweiligen Autoren erhältlich.
Der Code ist auf GitHub verfügbar (https://github.com/vipandyc/AMC_Monte_Carlo; https://github.com/ningustc/AMCProcessing).
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Diese Arbeit wurde vom National Key R&D Program of China (2021YFA1400500, 2018YFA0305800, 2019YFA0307800, 2020YFF01014700, 2017YFA0206300) und der National Natural Science Foundation of China (U1932153, 51872285, 11974) unterstützt 001, 22075001, 11974024, 11874359, 92165101, 11974388, 51991344) , Beijing Natural Science Foundation (2192022, Z190011), Beijing Distinguished Young Scientist Program (BJJWZYJH01201914430039), Guangdong Provincial Key Area Research and Development Program (2019B010934001), Strategisches Pilotprogramm der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Zuschuss Nr. XDB33000000 und Chinesische Akademie der Wissenschaften Grenzplan der wichtigsten wissenschaftlichen Forschung (QYZDB-SSW-JSC019).JC dankt der Beijing Natural Science Foundation of China (JQ22001) für ihre Unterstützung.LW dankt der Association for Promoting Youth Innovation of the Chinese Academy of Sciences (2020009) für ihre Unterstützung.Ein Teil der Arbeiten wurde im stabilen Starkmagnetfeldgerät des Hochmagnetfeldlabors der Chinesischen Akademie der Wissenschaften mit Unterstützung des Hochmagnetfeldlabors der Provinz Anhui durchgeführt.Rechenressourcen werden von der Supercomputerplattform der Universität Peking, dem Supercomputerzentrum Shanghai und dem Supercomputer Tianhe-1A bereitgestellt.
Zu den folgenden Autoren gehörten: Huifeng Tian, ​​​​Yinhang Ma, Zhenjiang Li, Mouyang Cheng, Shoucong Ning.
Huifeng Tian, ​​​​Zhenjian Li, Juijie Li, PeiChi Liao, Shulei Yu, Shizhuo Liu, Yifei Li, Xinyu Huang, Zhixin Yao, Li Lin, Xiaoxui Zhao, Ting Lei, Yanfeng Zhang, Yanlong Hou und Lei Liu
Fakultät für Physik, Vakuumphysik-Schlüssellabor, Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Peking, China
Abteilung für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, National University of Singapore, Singapur, Singapur
Beijing National Laboratory of Molecular Sciences, Fakultät für Chemie und Molekulartechnik, Universität Peking, Peking, China
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institut für Physik, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Peking, China