高纵横比金属纳米结构通常用于广泛的应用,例如电子计算结构和传感。然而,这些结构中的自热和高温对现代电子设备的可靠性和时钟频率都造成了重大瓶颈。任何显著的能源效率和速度进步都需要纳米结构金属中基本的和可调的热传输机制。在这项工作中,时域热反射用于揭示外延生长的金属 Ir(001) 中介于 Al 和 MgO(001) 之间的跨平面准弹道传输。对于 25.5–133.0 nm 薄膜,热导率范围分别约为 65(96 平面内)至 119(122 平面内)W m − 1 K − 1。此外,外延生长所提供的低缺陷被怀疑可以观察到具有传统电子介导热传输的 20 nm 以下金属中的电子-声子耦合效应。通过结合电热测量和现象学建模,揭示了不同厚度的三种跨平面热传导模式之间的转变及其相互作用:电子主导、声子主导和电子-声子能量转换主导。结果证实了纳米结构金属中未探索的热传输模式,其见解可用于为大量现代微电子设备和传感结构开发电热解决方案。
完整作者列表: 尼古拉耶夫,弗拉基米尔;国立科技大学莫斯科国立合金学院,电子学 波利亚科夫,亚历山大;国立科技大学莫斯科国立合金学院,电子学 斯捷潘诺夫,谢尔盖;国立科技大学莫斯科国立合金学院,半导体电子学与半导体物理学;约飞研究所,异形晶体物理实验室;完美晶体有限责任公司 佩奇尼科夫,阿列克谢;国立科技大学莫斯科国立合金学院,半导体电子学与半导体物理学;约飞研究所,异形晶体物理实验室;完美晶体有限责任公司 亚基莫夫,尤金;国立科技大学莫斯科国立合金学院,半导体电子学与半导体物理学;俄罗斯科学院,微电子技术与高纯度材料研究所 切尔尼赫,阿列克谢;国立科技大学莫斯科国立合金学院,半导体电子学与半导体物理学 瓦西列夫,安东;国立科技大学莫斯科国立合金学院,半导体电子学与半导体物理学 谢梅罗夫,伊万;国立科技研究型大学莫斯科国立合金学院,半导体电子学与半导体物理学 Kochkova,Anastasia;莫斯科国立合金学院,电子学 Guzilova,Lyubov Guzilova;Perfect Crystals LLC Konovalev,Mikhail;莫斯科国立合金学院,电子学 Pearton,Stephen;佛罗里达大学,材料科学与工程
优异的性能和大规模制造的潜力为碳化硅衬底上外延石墨烯的电子应用开辟了广阔的领域。然而,在不使用静电栅极的情况下,可靠的掺杂方法可以永久控制载流子浓度并将其调整到所需值,这具有挑战性,并且仍在研究中。在本研究中,研究了一种后生长分子掺杂技术,该技术通过使用受体 F4-TCNQ 来补偿原始外延石墨烯的高电子密度。通过精确调节掺杂剂浓度,载流子密度可以在从本征 n 型到 p 型的宽范围内进行调整。制造的量子霍尔器件可以直接使用,无需进一步处理。不同掺杂水平的石墨烯基器件的高精度电阻测量显示量化精度为 10 − 9,这强调了所制造器件的高质量以及该方法对器件应用的适用性。实验观察到的载流子密度与量子霍尔平台开始之间的相关性为量子电阻计量中的器件选择提供了可靠的标准。
摘要 较大的朗道能级间距源于石墨烯中准粒子的线性能量动量色散,它允许在较小的载流子密度下有效实现量子霍尔效应。然而,在碳化硅 (SiC) 上要实现有前景的可扩展外延石墨烯,需要分子掺杂来补偿来自 SiC 基底的电子转移,而分子掺杂在环境条件下通常不稳定。在这里,我们采用有机电子器件中常见的经典玻璃封装来钝化分子掺杂外延石墨烯以抵抗空气中的水和氧分子。我们研究了玻璃封装设备中霍尔量子化的稳定性,为期近 1 年。在近 1 年的多次热循环中,霍尔量子化保持在阈值磁场之上,在 2 n ΩΩ − 1 以内,小于 3.5 n ΩΩ − 1 的测量不确定度,而普通的未封装设备在空气中放置 1 个月后明显显示出与标称量化霍尔电阻的相对偏差大于 0.05%。
摘要 较大的朗道能级间距源于石墨烯中准粒子的线性能量动量色散,它允许在较小的载流子密度下有效实现量子霍尔效应。然而,在碳化硅 (SiC) 上要实现有前景的可扩展外延石墨烯,需要分子掺杂来补偿来自 SiC 基底的电子转移,而分子掺杂在环境条件下通常不稳定。在这里,我们采用有机电子器件中常见的经典玻璃封装来钝化分子掺杂外延石墨烯以抵抗空气中的水和氧分子。我们研究了玻璃封装设备中霍尔量子化的稳定性,为期近 1 年。在近 1 年的多次热循环中,霍尔量子化保持在阈值磁场之上,在 2 n ΩΩ − 1 以内,小于 3.5 n ΩΩ − 1 的测量不确定度,而普通的未封装设备在空气中放置 1 个月后明显显示出与标称量化霍尔电阻的相对偏差大于 0.05%。
摘要 较大的朗道能级间距源于石墨烯中准粒子的线性能量动量色散,这使得在较小的电荷载流子密度下可以有效实现量子霍尔效应。然而,在碳化硅 (SiC) 上具有发展前景的可扩展外延石墨烯需要分子掺杂,而分子掺杂在环境条件下通常是不稳定的,以补偿来自 SiC 衬底的电子转移。在这里,我们采用了有机电子器件中常见的经典玻璃封装,以使分子掺杂的外延石墨烯对空气中的水和氧分子钝化。我们已经研究了玻璃封装设备中霍尔量子化的稳定性近 1 年。经过近一年的多次热循环,霍尔量子化保持在阈值磁场之上,小于 3.5 n ΩΩ − 1 的测量不确定度,而普通未封装的器件在空气中放置 1 个月后明显显示出与标称量子化霍尔电阻的相对偏差大于 0.05%。
摘要 较大的朗道能级间距源于石墨烯中准粒子的线性能量动量色散,它允许在较小的载流子密度下有效实现量子霍尔效应。然而,在碳化硅 (SiC) 上要实现有前景的可扩展外延石墨烯,需要分子掺杂来补偿来自 SiC 基底的电子转移,而分子掺杂在环境条件下通常不稳定。在这里,我们采用有机电子器件中常见的经典玻璃封装来钝化分子掺杂外延石墨烯以抵抗空气中的水和氧分子。我们研究了玻璃封装设备中霍尔量子化的稳定性,为期近 1 年。在近 1 年的多次热循环中,霍尔量子化保持在阈值磁场之上,在 2 n ΩΩ − 1 以内,小于 3.5 n ΩΩ − 1 的测量不确定度,而普通的未封装设备在空气中放置 1 个月后明显显示出与标称量化霍尔电阻的相对偏差大于 0.05%。
摘要 较大的朗道能级间距源于石墨烯中准粒子的线性能量动量色散,这使得在较小的电荷载流子密度下可以有效实现量子霍尔效应。然而,在碳化硅 (SiC) 上具有发展前景的可扩展外延石墨烯需要分子掺杂,而分子掺杂在环境条件下通常是不稳定的,以补偿来自 SiC 衬底的电子转移。在这里,我们采用了有机电子器件中常见的经典玻璃封装,以使分子掺杂的外延石墨烯对空气中的水和氧分子钝化。我们已经研究了玻璃封装设备中霍尔量子化的稳定性近 1 年。经过近一年的多次热循环,霍尔量子化保持在阈值磁场之上,小于 3.5 n Ω Ω − 1 的测量不确定度,而普通未封装的器件在空气中放置 1 个月后明显显示出与标称量子化霍尔电阻的相对偏差大于 0.05%。
重复使用 存放在 White Rose Research Online 中的项目受版权保护,保留所有权利,除非另有说明。您可以下载和/或打印这些项目用于个人学习,或国家版权法允许的其他行为。出版商或其他权利持有人可能允许进一步复制和重复使用全文版本。这由 White Rose Research Online 记录中该项目的许可信息指示。
通过外延应变制备锰氧化物薄膜 Dong Li 1† 、Bonan Zhu 2† 、Dirk Backes 3 、Larissa SI Veiga 3 、Tien-Lin Lee 3 、Hongguang Wang 4 、Qian He 5 、Pinku Roy 6,7 、Jiaye Zhang 8 、Jueli Shi 8 、Aiping Chen 6 、Peter A. van Aken 4 、Quanxi Jia 7 、Sarnjeet Dhesi 3 、David O. Scanlon 2,3 、Kelvin HL Zhang 8* 和 Weiwei Li 1* 1 南京航空航天大学物理学院,工业和信息化部空天信息材料与物理重点实验室,南京 211106,中国 2 伦敦大学学院化学系,伦敦 WC1H 0AJ,英国 3 Diamond Light Source Ltd.,哈威尔科学与创新园区,迪德科特,牛津郡 OX11 0DE,英国 4 马克斯普朗克固体研究所,Heisenbergstr. 1, 70569,斯图加特,德国 5 新加坡国立大学材料科学与工程系,新加坡,117575,新加坡 6 综合纳米技术中心 (CINT),洛斯阿拉莫斯国家实验室,洛斯阿拉莫斯,新墨西哥州 87545,美国 7 纽约州立大学布法罗分校材料设计与创新系,纽约州布法罗 14260,美国 8 厦门大学化工学院,固体表面物理化学国家重点实验室,能源材料化学协同创新中心,厦门 361005,中国 电子邮件:kelvinzhang@xmu.edu.cn,wl337@nuaa.edu.cn † 这些作者对这项工作做出了同等贡献