总固定负电荷密度q tot≈1×10 13 cm - 2结合使用,低界面缺陷密度D IT为≈1×10 11 ev -1 cm -2。[4-9]虽然低d表示相当好的化学表面钝化,但高负q tot会导致表面上的电子密度降低,从而导致重要的田间效应对C-SI表面钝化产生了贡献。因此,这种高负q TOT诱导n型Si表面上的反转层,而在P型表面上形成了积累层。n型Si表面上的内部层使其易于使用n型金属触点处的寄生分流作用。[10] There- fore, Al 2 O 3 is predominantly applied to p -type c-Si surfaces, such as the rear surface of passivated emitter and rear cell (PERC) passivated emitter and rear cell solar cells – the current mainstream cell design in high-volume production [11,12] – or the front-side boron-doped p + emitter of n -type c-Si tunneling oxide passivating接触(TopCon)太阳能电池,由于其效率更高,目前变得越来越有吸引力。[11,13–15] Al 2 O 3对于高级细胞设计的效率也非常相关,范围为26%,例如后部发射极(TopCon)细胞[16]或在氧化物相互作用的背部接触(polo-ibc)细胞(Polo-ibc)细胞上的聚晶体中的多层si,但有效的效果(均为有效的)(未经跨度) - 未经有效的态度(未经) - 未经有效的态度 - 不及格(Untercive)。 必需的。与单层相比,厚度只有几个纳米层的多层层为在纳米尺度上修改材料特性的机会。[19]最近,对不同表面钝化方案的直接比较表明,Al 2 O 3 [3]仍然有改进的余地,随着设备的效果的改善,这变得越来越重要。一个有趣的例子是所谓的界面偶极层,目前对其进行了强烈的侵略,尤其是用于在金属 - 氧化物 - 氧化导管现场效应晶体管(MOSFET)中的应用以调整所需的平板电压。[18-20]它们是由两个或三个不同的介电层组成的多层,可以简单地通过改变双层或三层的数量来提供增加平坦电压的可能性。这种平流电压偏移的起源是偶极子,仅在该多层的特定接口处形成,仅具有一个极性。例如,已经报道了SIO 2 /Al 2 O 3堆栈,其中仅在一个极性的SiO 2 /Al 2 O 3接口处形成偶极子,但在Al 2 O 3 /SiO 2界面上却没有相反的极性。
tions(UPPE)求解器[38]。这些结果与等离子体柱的整体尺寸相符,但也表明整个等离子体具有丰富的细尺度结构(正如我们在多丝状区域所预期的那样[39-41])。在本文中,我们进行了简化,没有包括细尺度等离子体扰动。由于强度钳制,等离子体柱近似为具有恒定密度的中心核,然后沿径向下降 100μm,在外半径 r pl 处密度为零。速度分布由我们的 PIC 代码确定:给定 E(⃗x,t),空气以 W 速率电离[35],新电子在脉冲的剩余部分中加速[28](执行这些计算的代码包含在[31]中)。一般而言,速度分布受 γ = 1 附近强场电离细节(例如 [ 42 ])和成丝过程中激光脉冲变形的影响。在本文中,我们进一步简化并假设电子以零初始速度电离,然后由高斯脉冲的剩余部分加速(具有 ˆ x 极化并在 + z 方向上传播)。整体而言,初始 N e 是高度非麦克斯韦的,在 100 Torr 时具有峰值动能 K tail ≃ 5 eV,平均动能 K avg ≃ 0. 6 eV,而在 1 Torr 时这些值增加到 K tail ≃ 16 eV 和 K avg ≃ 2 eV。对于 3.9 µ m 激光器,动能大约大 25 倍,因为激光强度相当且能量按 λ 2 缩放。接下来我们考虑等离子体柱的演变。给定 N e ,我们构造等离子体的横向薄片,在纵向 ˆ z 使用周期性边界条件(由于电子速度只是 c 的一小部分,因此这对领先阶有效),并使用我们的 PIC 代码模拟径向演变。德拜长度相当小:λ Debye ≃ 10 nm,因此我们使用能量守恒方法 [43] 来计算洛伦兹力。电子-中性弹性碰撞频率 ν eN 取决于 O 2 和 N 2 的截面,对于我们的能量来说大约为 10 ˚ A 2 [44]。反过来,电子-离子动量转移碰撞频率由 ν ei = 7 给出。 7 × 10 − 12 ne ln(Λ C ) /K 3 / 2 eV ,其中 Λ C = 6 πn e λ 3 Debye [45]。然后将得到的径向电流密度 J r 和电子密度 ne 记录为半径和时间的函数(更多详细信息可参见 [31] 的第 3 部分)。这些结果可以很好地分辨,网格分辨率为 ∆ x = ∆ y = 2 µ m,等离子体外缘的大粒子权重为 ∼ 10。图 1 中给出了 100、10 和 1 Torr 下 PW 模拟中λ = 800 nm 的电子数密度。t = 0 时等离子体外缘具有简化的阶跃函数轮廓,在半径 r pl = 0 处 ne = 10 20 m − 3。 5 毫米。因此,除了从等离子体边缘发射出脉冲波外,在内部激发出约 90 GHz 的相干径向等离子体频率振荡 [ 46 ],在表面激发出约 63 GHz 的 SPP [ 33 , 34 , 47 ]。扩展到中性大气中的 PW(r > r pl)对密度不敏感
线性到非线性飞秒激光脉冲在空气中聚焦的能量极限 Yu.E.Geints 1、DVMokrousova 2、DVPushkarev 2、GERizaev 2、LVSeleznev 2、I.Yu.Geints 1,3、AAIonin 2 和 AAZemlyanov 1、1 VE Zuev 俄罗斯科学院西伯利亚分院大气光学研究所,1,Zuev 院士广场,托木斯克 634055,俄罗斯 2 PN 俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所,53 Leninskii pr.,莫斯科 119991,俄罗斯 3 莫斯科国立大学物理学院,列宁戈里,莫斯科 119991,俄罗斯 * 电子邮件:ygeints@iao.ru 摘要 紧密聚焦高功率超短激光的传播光学介质中的脉冲通常受介质光学非线性的显著影响,这会显著影响非线性焦点周围的激光脉冲参数,并导致不可避免且通常不受欢迎的焦腰空间扭曲。我们介绍了在不同空间聚焦下飞秒 Ti:蓝宝石激光器脉冲在空气中传播的实验研究和数值模拟结果。我们集中研究了不同聚焦方式下的光谱角和空间脉冲变换 - 从线性到非线性,当脉冲成丝时。据我们所知,我们首次发现了激光脉冲数值孔径范围 - 即从 NA = 2·10 -3 到 5 10 -3(对于 1 mJ 的激光脉冲能量),其中激光脉冲频率角谱和脉冲空间形状的畸变最小。通过数值模拟,我们发现了各种聚焦条件下的阈值脉冲能量和峰值功率,在此范围内,空气中的线性和强非线性激光脉冲聚焦之间会发生转变。结果表明,随着脉冲数值孔径的增大,该能量极限降低。我们的研究结果确定了足够的激光脉冲数值孔径和能量,以获得焦点附近具有良好光束质量的最大激光强度,适用于各种激光微图案化和微加工技术。1.引言光学介质的强非线性通常在高峰值功率激光脉冲在该介质中的传播中起着显著的作用,这导致脉冲时空自调制和其光谱成分的大规模变化,发生在脉冲高强度区域,即在伴随相对较高的自由电子密度的细长等离子体通道的激光束丝中。在空气和其他透明介质(如水、固体电介质等)中,这种丝状物的峰值强度可高达数百TW/cm2,而平均丝状物横向尺寸因传播介质、激光波长和聚焦条件的不同而从几个微米到数百微米不等[1]。在丝状化过程中,激光脉冲发生深度自相位调制,这导致其频率角谱显著丰富。这也导致了宽超连续谱翼[2]和高发散圆锥发射环[3]的形成。到目前为止,已经有大量研究致力于超短激光脉冲的成丝及其可能的应用(例如,参见评论[1,4,5])。在峰值功率P 0 超过自聚焦临界功率P c 的准直或聚焦激光脉冲传播过程中,成丝现象开始于所谓的非线性焦点。可以使用半经验马尔堡公式相当准确地估计到非线性焦点的距离z sf
(32)紧密结合理论认为价电子更紧密地保持原子,但在整个固体中被视价轨道重叠进行了离域。该模型适用于SI和GE等半导体,ALP和NACL等绝缘体和盐,以及𝑑金属及其化合物。实际上,紧密结合理论与分子轨道(MO)理论具有显着相似之处。电子结构的任何计算都需要选择原子轨道(AO)基集,该集通常是最小的基础集,仅包含价原子轨道。对这些AOS中的每一个都分配了价值轨道能,可以从原子光谱或Hartree-fock计算中进行经验确定,如下所示。10这些能量反映了原子电负性的趋势。然后,构建了这些AOS的对称适应性线性组合(SALC)。在MO理论中,salcs利用分子点群的不可约表示。对于紧密结合理论,使用空间群的晶格翻译亚组的不可约表示构建相应的salcs。 使用这些salcs,构建了有限的Hermitian Hamiltonian Matrix(𝐻)。 在MO理论中,𝐻具有等于分子中基本AO的数量。 在紧密结合理论中,为适当选择的波形构建,其尺寸等于一个单位细胞中的基础AOS数量。 求解特征值(电子能)和本征函数(AO系数)的世俗决定因素产率。在MO理论中,salcs利用分子点群的不可约表示。对于紧密结合理论,使用空间群的晶格翻译亚组的不可约表示构建相应的salcs。使用这些salcs,构建了有限的Hermitian Hamiltonian Matrix(𝐻)。在MO理论中,𝐻具有等于分子中基本AO的数量。在紧密结合理论中,为适当选择的波形构建,其尺寸等于一个单位细胞中的基础AOS数量。求解特征值(电子能)和本征函数(AO系数)的世俗决定因素产率。这些数值结果然后用于生成相关信息和图表。对于MO理论,输出包括MO能量图,确定最高占用和最低的无置置的MOS,即HOMO和LUMO,以及使用AO系数进行电子密度分布和键合分析的人群分析。紧密结合计算的结果产生了状态图的电子密度,这是电子能级的准连续分布,可以分解为来自各种轨道或原子成分的态密度,以及相应的FERMI水平,这是Homo的固态类似物的固态类似物。种群分析也可以进行,并提供用于识别重要键合特征的晶体轨道重叠种群(COOP)或汉密尔顿人群(COHP)图。最后,带结构图或能量分散曲线,这些曲线是沿波向量空间中特定方向的波形绘制的能量。
间隙距离≈50nm时石墨烯的电子密度达到极限。与SiO2等极性电介质材料相比,石墨烯可以在更宽的红外频率区域激发表面等离子体极化子(SPP),为辐射传热增强提供极好的通道。[1,21]精心控制石墨烯的几何形状还可以实现诸如超导体[22]、关联绝缘体[23]、原子级离子晶体管[24]、超薄海水淡化膜[25]等特殊材料。理论上,可以通过多层系统[26–28]通过多表面态耦合(如多个等离子体[29,30]或非互易石墨烯等离子体耦合)进一步增强NFTR。[31]在这里,制备多个石墨烯片的间隙桥接悬浮晶体将允许组织等离子体极化子模式。这些耦合的 SPP 为 NFTR 增强提供了一个非常好的通道,因为近乎完美的光子隧穿概率涵盖了很大范围的横向波矢。石墨烯片具有与线性狄拉克带中的费米能级相关的高度可调的耦合 SPP。调整费米能级可使片间等离子体极化子支持所需中远红外频率区域内的光子隧穿,从而实现优化的 NFTR 增强。然而,制备这种多层悬浮系统具有挑战性。许多支撑材料,如 SiO 2 、Si 或 hBN,会将这些表面模式限制在较小的横向波矢中,因为这些结构的折射率更高且损耗更大。在这里,我们研究了石墨烯/SU8/5 层异质结构 (Gr/SU8/5L),因为 SU8 在中远红外频率区域内与真空在光学上相似(第 S6 部分,支持信息)。调整费米能级可以控制 k 空间中 SPP 的形状,从而控制 NFTR 增强。由于石墨烯 SPP 的强耦合,在两个 Gr/SU8/5L 异质结构之间,间隙距离约为 55 nm 时,与 BB 极限相比,增强了约 1129 倍。据我们所知,顶级相关研究显示,在类似的间隙距离下,增强了(相对于其相应的远场极限,远场极限小于 BB 极限),例如在 ≈ 50 nm 时增强了约 100 倍 [17],在 ≈ 42 nm 时增强了约 84 倍 [18],在 ≈ 50 nm 时增强了约 156 倍 [19]。因此,我们的 Gr/SU8/5L 异质结构在类似的间隙距离下实现了近一个数量级的改进。这种巨大的热传递可能会激发热光伏[32]、热管理[33]和新型通信系统[34]等领域的潜在应用。
原子薄材料的高度可调的Moir'E异质结构的出现振兴了二维材料中复杂订单的探索。虽然对二维电子气体(2DEGS)的研究是一种古老的,例如导致发现整数和分数量子厅效应,但由于层之间的晶格间距不匹配或层之间的旋转角度的不匹配引起的Moir'E超级突变性增加了新的复杂性。这是因为纯静电门可以用于调整与完全填充由超级晶格形成的Bloch带所需的电子密度相当的,该级别的波长通常在数十纳米中。(相反,由于少数埃斯特罗姆的晶格尺度周期性,门控能否访问显微镜结构的特征。)除了允许实验者能够在单个样本中访问宽掺杂范围,在这种状态下,传统的2DEG近似将电子分散剂视为有效质量近似中的抛物线,通常不再适当,并且需要考虑到其充实的丰富度,包括与乐队拓扑的现象相连的太多。这些系统的第二个特征是,在相互作用效果等于或超过带宽的相互作用效果中,Moir´e重建的频段通常是“窄”的。因此,Moir´e异质结构已成为探索二维相互作用和拓扑相互作用的重要平台。[2]。)该评论专门用于Moir´e名册的相对较新的参赛者:与六边形硼(HBN)硝酸盐底物对齐的菱形诉状石墨烯(R5G)。首先,让我简要总结实验设置,然后再转向本评论的主要重点:他们的理论分析。(对实验的更详细讨论是在Ashvin Vishwanath的最新评论中(JCCM,2023年12月)。)n -layer菱形石墨烯由石墨烯层组成,这些石墨烯层以楼梯状模式堆叠。沿着堆叠方向捕获物理的层间隧道式汉密尔顿式隧道是让人联想到su-schrieffer-heefer模型,因为低能电子状态是限制在堆栈顶部和底部附近的“零模式”。这些“零模式”的分散体表现出n倍带触摸和从单个石墨烯层∗继承的山谷变性。如果多层的一侧(几乎)与HBN对齐,那么石墨烯和HBN之间的轻微晶格不匹配会强烈修改频带结构,从而导致几乎平坦的频段对垂直位移位移场的应用非常敏感。(许多不同的作品都研究了Pentalyer的单粒子物理;在d的较大值下进行了R5G-HBN [1]的实验,其中单粒子计算名义上给出了Chern数字C =±5的传导带(valleys以相等的和相反的方式,以时间逆转对称性的方式获得了相等和相反的数字),但与其他频段相比隔离很差(这些频段非常小)(非常小)。这使得两个实验结果非常引人注目:
esearchers from France's Institute of Electronics, Microelectronics and Nanotechnology (IEMN) and Siltronic AG in Germany claim the first demonstration of high-current operation (above 10A) for vertical gallium nitride (GaN)-based devices on silicon substrates [Youssef Hamdaoui et al, IEEE Transactions on Electron Devices, vol.72(2025),否。1(1月),P338]。 团队评论说:“二极管提供了一个未经原理的高州河流电流,直径超过11.5a。 这既归因于反向N-FACE欧姆接触的优化,也归因于实施厚的铜电镀,将硅底物代替为散热器。”这些设备使用了完全垂直的,而不是垂直的结构 “伪垂直”是指所有触点在芯片或晶圆的前面进行的设备。 虽然设备主体中的电流流在此类排列中大约垂直,但电流在N-Contact层中横向流动。 结果是流动效应倾向于降低伪垂直设备的能力处理能力。 完全垂直的结构有望更高的击穿电压,并降低了抗压电压。 在硅底物上生产,而不是碳化硅或散装/独立式gan,也应使GAN设备在低成本应用中更具竞争力。 通过金属有机化学蒸气沉积(MOCVD)制备了两个六英寸的gan/si晶状体(图1)。 一个晶圆具有4.5µm轻轻的N掺杂(N - )漂移层。 另一个晶圆具有一个7.4µ流的漂移区域。1(1月),P338]。团队评论说:“二极管提供了一个未经原理的高州河流电流,直径超过11.5a。这既归因于反向N-FACE欧姆接触的优化,也归因于实施厚的铜电镀,将硅底物代替为散热器。”这些设备使用了完全垂直的,而不是垂直的结构“伪垂直”是指所有触点在芯片或晶圆的前面进行的设备。虽然设备主体中的电流流在此类排列中大约垂直,但电流在N-Contact层中横向流动。结果是流动效应倾向于降低伪垂直设备的能力处理能力。完全垂直的结构有望更高的击穿电压,并降低了抗压电压。在硅底物上生产,而不是碳化硅或散装/独立式gan,也应使GAN设备在低成本应用中更具竞争力。通过金属有机化学蒸气沉积(MOCVD)制备了两个六英寸的gan/si晶状体(图1)。一个晶圆具有4.5µm轻轻的N掺杂(N - )漂移层。另一个晶圆具有一个7.4µ流的漂移区域。根据电化学电容 - 电压(ECV)测量值,漂移层中的硅掺杂浓度为3x10 16 /cm 3,净离子化电子密度为9x10 15 /cm。较厚的漂移层应承受更高的电压,但要以更高的抗性为代价。在弱梁暗场模式下使用透射电子显微镜(TEM)的检查确定螺纹位错密度〜5x10 8 /cm 2。霍尔效应测量值的漂移层迁移率为756cm 2 /v-s。P-I-N二极管是制造的,从用作边缘终止的深斜角台面开始。通过血浆反应离子蚀刻(RIE)和电感耦合等离子体(ICP)蚀刻进行深度蚀刻。边缘终止的目的是将电场散布在交界处,并减少泄漏。
基于石墨烯的样品显示量子厅制度1-16中的相关阶段丰富。奇数和均匀的分数量子霍尔状态,在涉及石墨烯 - 己酮氮化硼的样品中已经实现了分数Chern绝缘子。同样感兴趣的是双层样品中的现场诱导的激子冷凝物。已经指出,AB堆叠(Bernal)双层石墨烯(BLG)系统具有方便的参数,可以通过实验调整:除了电子密度和外部施加的磁力纤维外,还可以进行实验调整。由于几个量子数的结合,BLG的中央兰道水平具有将近八倍的变性:普通旋转,山谷的自由度和轨道退化。这些级别中排序的模式是非常丰富而复杂的。已经表明,分数量子霍尔状态17中存在可调相变。电偏置直接控制轨道水平之间的分裂和电子之间的库仑相互作用也受到外部施加磁场的值以及偏置的影响。对整数量子厅状态进行了详细研究,已在这些系统18上进行,并表明适当的紧密结合模型可以捕获水平顺序。最近的进步导致观察到许多分数状态以及它们之间的过渡。这意味着我们可以使用一个物理系统,在该系统中,我们可以调节参数影响分数量子霍尔物理学19-27。在GAAS中的二维电子系统中,众所周知,不可压力的电子液体与电子晶体(所谓的Wigner晶体)之间存在竞争。对于最低的Landau水平的填充因子ν= 1 /3,具有库仑相互作用的电子系统的基态是一种不可压缩的液体,其特性由Laughlin波函数28很好地描述,仅针对小小的细小因素,即基态状态为晶体状态29。确定这些阶段之间的精确边界已证明了困难的问题30。晶体状态在降低温度时以纵向电阻的不同而显示为绝缘状态。当一个降低填充因子时,有实验证据是Wigner晶体重新进入的实验证据。晶体状态的研究很困难,因为破坏了分数量子霍尔液体所需的磁场值很大。晶体状态不是唯一与液态的竞争者。在较高的Landau水平上,已知电子系统还可能形成所谓的条纹或气泡相。作为Wigner Crystal,这种状态破坏了翻译对称性,并且认为它们处于截然不同的物质状态而没有拓扑顺序。他们的实验特征是具有其他各向异性特性的绝缘行为。我们注意到,在二维GAAS电子或孔系统中31–35在几个多体基础状态之间存在丰富的竞争,并且可以通过调谐门电位在1/3处稳定Wigner晶体。石墨烯系统是研究此类竞争阶段的另一个领域,特别是由于其可调性,AB堆叠了双层石墨烯。也已经知道,与较高的Landau水平混合会使竞争偏向Wigner Crystal状态。调整BLG系统以获得n = 0和n = 1特征的Landau水平的退化,可以看作是Landau级别混合的极端例子,尽管没有n>1。因此,可以调整Laughlin State和Wigner Crystal之间的竞争是合理的。在本文中,我们研究了对填充因子ν= 1 /3和ν= 2 /3发生的不可压缩量子霍尔的状态,当系统完全山谷以及在AB堆叠的双层石墨烯系统中旋转极化。有趣的物理学现在是从轨道特征n = 0和n = 1的水平的穿越中出现的。根据目前对级别订购的知识,这应该发生在接近ν= - 3的载荷的中心八位。电子形成一个有效的两个组件系统,具有可调的各向异性相互作用。
摘要:光谱计算机断层扫描标志着医学成像的革命性进步,提供了组织表征和诊断准确性的显着改善。使用双能X射线技术,该方法根据其原子数和电子密度区分材料。频谱成像可从多个能级中获取数据,从而更详细地描绘组织结构,并增强对各种病理状况的识别和理解。与传统成像不同的是依赖于单个能级的传统成像,该方法产生的图像具有多样的对比度,从而可以区分标准扫描中可能看起来相似的组织。本评论探讨了有关光谱计算机断层扫描的发表研究和研究的各种集合,利用了同行评审的期刊和学术教科书,专门研究双能量成像系统,探测器创新和临床应用。获得了所获得的见解,以提供有关此成像技术的基本原理,技术进步和临床实用性的全面概述。强大的搜索策略和明确定义的纳入标准可确保选择高质量的相关资源,以支持本综述中得出的结论。本文旨在对光谱计算机断层扫描的基本原理,技术创新和临床应用进行全面概述。这种能力对于检测和分析各种病理问题(包括肿瘤,血管异常和退化性疾病)特别有价值。2。检测器技术的最新进步显着提高了光谱成像系统的灵敏度和分辨率。这些改进会导致更清晰,更精确的图像,并减少噪声。高级图像重建算法的结合具有进一步的图像质量,从而更好地可视化复杂的解剖学特征,对于准确的诊断和有效的治疗计划至关重要。此外,增强的软件功能现在可以详细介绍组织特性的定量分析,例如衰减系数,有助于评估组织组成并区分良性和恶性生长。光谱计算机断层扫描中的进步代表了医学成像中的关键演变,从而显着提高了诊断评估的准确性和细节。利用双能系统和创新技术,可以实现先进的组织表征,促进知情的临床决策。其广泛的临床应用突出了其在各种专业中的重要性,从而提高了有效诊断和管理各种疾病的能力。随着研究和技术的继续发展,它将在实现更好的健康成果中发挥越来越重要的作用。关键字:计算机断层扫描,光谱成像,组织表征,双能X射线系统1。引言自从五十年前作为一种非侵入性诊断方法首次亮相以来,计算机断层扫描(CT)经历了重大发展。现代CT研究的关键领域是光谱成像,它利用多色X射线的能量信息来增强组织表征。虽然Spectral CT源于早期CT技术,但由于技术的改进,其临床采用率在过去的十年中已大大增长,这使其实际上更可行(Krauss,B。,2015年)。ct数是由X射线的衰减确定的,X射线受材料的质量密度和有效原子数的影响。光谱CT使用数学技术分别计算质量密度和有效原子数,从而收集多个能级的数据。双能计算机断层扫描(DECT)的出现具有显着高级的CT技术,可以解决组织表征的先前局限性,而新的光子计数检测系统为多能成像的进一步改善提供了潜力(Gutjahr,R。,R。,2016年)。本文的目的是对光谱计算机断层扫描的核心原理,技术进步和临床应用进行深入探索。方法本综述研究了一系列关于光谱计算机断层扫描的已发表的研究和研究,这些研究来自同行评审的期刊和学术教科书,这些期刊和学术教科书着眼于双能CT系统,探测器技术,
引言23自2004年24日成功去除石墨烯1以来进行的二维(2D)材料的积极研究导致发现了一种新的,新兴的2D材料,这些材料由碳化物和过渡金属的硝酸盐组成,25种称为Mxenes 2。mxenes是二维材料,具有通用式M n+1 x n t x,其中m是早期过渡26金属(例如,Ti,ti,v,cr),x是碳,氮或碳二氮,T是由O,OH,F,F,27和/或Cl 2组成的表面终止组。由于其引人注目的物理,电子和化学特性,MXENES吸引了巨大的理论28和在各种应用中的实验研究兴趣,例如锂离子电池3,4,气体传感器5,氢存储29 6和热电学7。在这些研究中,将近70%专用于Ti 3 C 2 t X,这是有史以来第一个实验30合成的MXENE 8。迄今为止,它被认为是最全面研究的MXENE。31 Ti 3 C 2 T X可以选择性地从其最大相位与氢氟酸(HF)蚀刻,其中A是元素元素32通常来自元素周期表的第13和14组(对于Ti 3 C 2 T x x)8。由于蚀刻后高反应性Ti表面,33去角质Ti 3 C 2 t X通常由随机分布的表面官能团(即O,OH,F)组成,这些表面官能团统称为34表示为T x 9。然而,由于模拟混合终止表面的复杂性和计算成本,理论研究中的大部分都考虑了Bare Ti 3 C 2 10,11或均匀终止的Ti 3 C 2 T X,具有单个功能性36组4,7,12-14。58这通常被视为MXENES 15的第一代和第二代模型。早期的实验努力,例如粉末X射线衍射(XRD)8,高分辨率透射电子显微镜(TEM)8,9,16和X射线原子对38分布函数(PDF)17,用于洞悉功能组成分的分布。然而,每种方法都因其对氢的不敏感而受到阻碍,这对于理解表面终止15至关重要。40因此,使用由高质量中子总散射法支持的原子对分布函数,Wang等。15 41获得了在不同条件下合成的Ti 3 C 2 t X结构的第一个分辨率,并提出了Ti 3 C 2 T X的多层42结构模型是MXENES的下一代模型。43受Wang等人的作品的启发,几项理论研究的重点是混合功能性44个组终止的影响(O,OH,F)。Caffrey 18提出了一个经验模型,以研究混合终止的Ti 3 C 2 T x和V 2 Ct X结构的结构变化和45个电化学性能的变化,而均匀终止的46个表面的变化。根据Caffrey研究,经验模型再现了与实验数据一致的晶格参数,状态的电子密度和47个工作函数。迄今为止,关于使用簇扩展方法的2D MXENE的表面功能化的最全面的研究和48个组成是由49 Ibragimova等人进行的。19。%和10 wt。%HF。在该研究中,在标准氢电极(SHE)50条件下,最佳O:OH:F组成为50:25:25,具有相似的分布模式,这些模式不受厚度和MXENE类型的影响。51然而,文献中仍然没有调整混合表面终止的设计途径。在PDF表征中使用52个能量色散X射线光谱(EDX),Wang等。15估计多层ti 3 c 2 t x样品中的平均原子比为53 o:f,用48 wt蚀刻时为0.85和1.4。基于54个O:F比率,Wang等。 得出T X的化学计量法,等于O 0.1(OH)0.8 F 1.1和O 0.13(OH)1.04 F 0.83。 此外,55总体结晶度和排序也受HF浓度的影响。 较高的HF浓度在表面终止中产生较高的56 F组成。 直觉上,这与57个可用的f的可能性增加是一致的,可终止HF浓度较高的新鲜蚀刻的Ti表面。 因此,受Wang等人的发现的启发。基于54个O:F比率,Wang等。得出T X的化学计量法,等于O 0.1(OH)0.8 F 1.1和O 0.13(OH)1.04 F 0.83。此外,55总体结晶度和排序也受HF浓度的影响。较高的HF浓度在表面终止中产生较高的56 F组成。直觉上,这与57个可用的f的可能性增加是一致的,可终止HF浓度较高的新鲜蚀刻的Ti表面。因此,受Wang等人的发现的启发。
