研究目的
通过引入分子马达,利用紫外光实现对盘状液晶(DLC)柱状纳米结构电导率的任意调控,从而应用于紫外探测器、存储器件和光学开关。
研究成果
该研究成功展示了通过引入分子马达实现紫外线可控的类金刚石碳(DLC)微条阵列,其电导率具有可调性。电导率随紫外线强度连续变化,使其能够作为光学开关(低紫外线强度下)和具有热擦除功能的存储器件(高紫外线强度下)应用。这推进了DLC在诸如紫外线传感器和时间-温度指示器等光电器件中的使用。
研究不足
DLC材料的高粘度可能限制响应速度和可调性;该器件需要热处理才能恢复,且可能无法瞬间完成;微条带内的紫外线强度衰减可能影响均匀性;长期紫外线照射下的潜在降解情况尚未充分评估。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用毛细桥退润湿法制备掺杂分子马达的定向类金刚石碳微带阵列。该方法因其能精确控制形成与退润湿过程,从而获得高度有序的微结构而被选用。理论模型涉及分子运动对电子轨道重叠及载流子传输的影响。
2:样品选择与数据来源:
样品以三苯乙烯衍生物HAT8作为类金刚石碳材料,手性拥挤烯烃M1作为分子马达进行制备。将不同重量比(2.5至15 wt%)的M1掺杂入HAT8,溶解于浓度约20 mg mL?1的氯苯溶液中。
3:5至15 wt%)的M1掺杂入HAT8,溶解于浓度约20 mg mL?1的氯苯溶液中。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括带结构化柱的硅晶圆、带SiO2层的平整硅基底、氧等离子体仪器(DT-03)、紫外-可见-近红外分光光度计(Lambda 950, Perkin Elmer)、场发射扫描电子显微镜(Hitachi S-4800)、配备CCD相机和Linkam温控台的偏光显微镜(Carl Zeiss Axio Vision SE64)、二维广角X射线衍射仪(Bruker Discover)、Keithley 4200 SCS半导体参数分析仪及Suss PM5分析探针台。材料包含HAT8、M1、氯苯及FAS改性硅模板。
4:3)、紫外-可见-近红外分光光度计(Lambda 950, Perkin Elmer)、场发射扫描电子显微镜(Hitachi S-4800)、配备CCD相机和Linkam温控台的偏光显微镜(Carl Zeiss Axio Vision SE64)、二维广角X射线衍射仪(Bruker Discover)、Keithley 4200 SCS半导体参数分析仪及Suss PM5分析探针台。材料包含HATM氯苯及FAS改性硅模板。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将溶液夹在结构化硅晶圆与平整基底之间,加热至60°C使溶剂蒸发,引发退润湿并形成微带。通过压印在样品上的金电极,在365 nm LED灯不同强度的紫外照射下测量电学性能。热处理包括加热至72°C并以0.1°C min?1速率冷却以实现恢复。
5:1°C min?1速率冷却以实现恢复。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用J-V曲线、循环伏安法、恒流充电曲线及POM/SEM/XRD进行形貌与取向表征分析。统计分析包含重复性测试及紫外强度、掺杂浓度与电流密度的相关性研究。
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获取完整内容-
UV–vis–NIR Spectrophotometer
Lambda 950
Perkin Elmer
Used to obtain absorption spectra of materials.
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Field-Emission Scanning Electron Microscopy
S-4800
Hitachi
Employed to characterize the morphologies of the microstripes.
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Polarized Optical Microscope
Axio Vision SE64
Carl Zeiss
Used to capture POM images for molecular alignment analysis, equipped with a CCD camera and Linkam hot stage.
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2D Wide-Angle X-ray Diffractometer
Discover
Bruker
Executed 2D XRD experiments to study molecular alignment.
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Semiconductor Parameter Analyzer
4200 SCS
Keithley
Used to measure electrical characteristics of the DLC microstripes.
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Analytical Probe Station
PM5
Suss
Equipped with the semiconductor parameter analyzer for electrical measurements.
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Oxygen Plasma Instrument
DT-03
Used to clean silicon wafer substrates by plasma treatment.
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UV LED Lamp
Used for UV irradiation at 365 nm wavelength to activate molecular motors.
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