纳米级波纹为解锁电子材料中的薄材料特性提供了关键

当以纳米尺度(只有少数原子厚)创建材料时,即使在室温下存在的热能也会引起结构波纹。这些波纹如何影响这些薄材料的机械性能可以限制它们在电子和其他关键系统中的使用。

来源:英国物理学家网首页
电子显微照片显示了纳米厚的基里加米结构,这些结构突出了使用波纹超材料作为结构膜的优势。融合式超材料可以增强对最终三维体系结构的控制。图片来源:Jian Zhou。

当以纳米尺度(只有少数原子厚)创建材料时,即使在室温下存在的热能也会引起结构波纹。这些波纹如何影响这些薄材料的机械性能可以限制它们在电子和其他关键系统中的使用。

新的研究验证了理论模型关于弹性如何依赖于比例的模型 - 换句话说,材料的弹性特性不是恒定的,而是随材料的大小而变化。

理论模型

助理教授江(Jian Zhou)博士'18,与阿尔贡国家实验室,哈佛大学,普林斯顿大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员合作,在美国国家科学院会议录中发表了最近发表的论文。

国家科学院的会议录

使用半导体制造工艺,该团队在硅晶片上创建了28纳米厚度(比人头发直径薄的厚度超过1000倍),并用热的静态涟漪进行了测试,然后用激光对其进行测试以测量其行为。为了消除可能影响结果的材料的压力,悬臂在测试过程中保持了晶圆。

结果与由哈佛大学教授戴维·R·尼尔森(David R. Nelson)领导的研究小组提出的理论匹配,这是这​​项新研究的贡献者之一。

“这是我们第一次可以准确地表征薄膜的连锁反应,”托马斯·J·沃森工程学院和应用科学系机械工程系的教师周说。

机械性能 精确控制 更多信息: doi:10.1073/pnas.2425200122 期刊信息: