Hindistan Elm İnstitutu tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Solda: Plitəli miqyaslı davamlı CrCl₃ filmi (əlavə: epitaksial böyümə). Sağda: IISc əsas binasının qarşısında slyuda üzərində böyümüş film. Müəllif: Vivek Kumar

Hindistan Elm İnstitutunun (IISc) tədqiqatçıları böyük bir irəliləyiş olaraq, santimetr miqyaslı lövhələr üzərində yüksək keyfiyyətli 2D maqnit materialları (2D-MM) yetişdirmək üçün bir üsul hazırladılar. Sahədəki əvvəlki yanaşmalar mikrometr ölçülü lopa yetişdirməklə məhdudlaşırdı. Bu irəliləyiş onların sərt disklərdə və sensorlarda istifadə olunan yeni nəsil elektronika və spintronika materiallarına inteqrasiyası üçün yol açır.

2D-MM-lər tək atom təbəqəsi miqyasında maqnetizmlərini saxlaya bilirlər. Toplu 2D-MM materiallarından təbəqələrin soyulmasını əhatə edən mexaniki aşındırma kimi mövcud proseslər texnoloji inteqrasiya üçün deyil, yalnız tədqiqat məqsədləri üçün yaxşı işləyir.

Vafli miqyaslı böyümə çətinliklərinin öhdəsindən gəlmək

Ölçülən istehsal üçün bu materialların geniş miqyasda yetişdirilməsi lazımdır. Bu, adətən, (prekursor) materialların buxarlarının isti bir səth üzərindən keçirildiyi və atomik olaraq yenidən düzülərək nazik bir material təbəqəsi əmələ gətirdiyi Buxar Çökmə metodlarından istifadə etməklə həyata keçirilir. Substrat adlanan bu səth, materialın səmərəli şəkildə böyüməsinə kömək edən bir baza kimi çıxış edir. Lakin, bu metodlardan istifadə edərək lövhə miqyaslı istehsal 2D-MM-lər üçün çətindir, çünki böyümə zamanı hətta kiçik qüsurlar belə materialın atom quruluşunu və maqnit xüsusiyyətlərini poza bilər.

Advanced Materials jurnalında dərc olunmuş bir araşdırmada , IISc-də Fizika kafedrasının dosenti Akşay Sinqh və onun komandası, maraqlı maqnit düzülüşünə malik, təmsilçi və fizika baxımından zəngin 2D-MM kimi xrom xloridini (CrCl3) yetişdirmək üçün bir texnika hazırladılar. Onlar Fiziki Buxar Daşınması Çöküntüsü (PVTD) adlanan yeni bir texnikadan istifadə etdilər ki _, bu texnikada material buxarlanana qədər qızdırılır, sonra daşınır və yüksək nizamlı, yaxşı düzülmüş kristallar əmələ gətirmək üçün səthə yenidən çökdürülür.

“Tədqiqatçılar sintezi sehr kimi düşünürlər; onlar aylarla, illərlə mübarizə aparacaqlar və birdən gözəl böyüməyə başlayacaqlar”, – deyə Sinqh bildirir.

Quraşdırmada əsas dizayn dəyişiklikləri

Bu “sehrli” sintezi təmin etmək üçün komanda dörd əsas yeniliyə diqqət yetirdi: istənməyən radiasiya istiliyinin azaldılması, daşıyıcı qaz axını sürətinin ənənəvi limitlərdən çox artırılması, böyümə zamanı material tədarükünün dinamik şəkildə idarə olunması və sistemdən oksigen və nəmin ciddi şəkildə aradan qaldırılması.

Fizika kafedrasının ilk müəllifi və doktorantı Vivek Kumar, bu texnika üzərində ilk dəfə 2023-cü ildə doktorantı və ikinci müəllifi Abhishek Jangid ilə birlikdə işləməyə başlayıb. 2D maqnit CrCl3-ün yetişdirilməsi üçün ilk cəhdlər _zəif nəticələr verdi və bu da onu qurğunu yenidən dizayn etməyə sövq etdi. Əvvəlcə o, sobanın yerləşdiyi kameranı qaraldırdı və oksigen və nəmin sintez olunmuş materiala zərər verməsinin qarşısını almaq üçün xüsusi filtrlər hazırladı. Almaniyadakı bir tədqiqat qrupundan ilhamlanaraq, qaz sızması boru uclarında muftalar istifadə edilərək aradan qaldırıldı.

Buna baxmayaraq, komanda işığa məruz qalma səbəbindən səthdə aşınma müşahidə etdi. Onlar artıq işığı sobadakı rezistiv qızdırıcı elementlərdən çıxan radiasiya emissiyaları ilə əlaqələndirdilər. Böyümə borusunu alüminium folqa ilə örtmək üçün sadə bir həll yolu tapıldı.

Düzgün substratı və axını tapmaq

Tədqiqatçılar həmçinin müxtəlif substratların istehsala necə təsir etdiyini araşdırdılar. Silisium dioksid və sapfir substratlarını sınaqdan keçirdikdən sonra komanda sintetik slyudanın ən yaxşı nəticələr verdiyini müəyyən etdi. Slyuda, zəif qüvvələr tərəfindən bir-birinə yapışdırılan və səthində yerinə yetirilməmiş əlaqələri olmayan təbəqələrdən ibarətdir ki, bu da onu CrCl3 ilə yüksək dərəcədə uyğunlaşdırır _. Slyudanın kristal təbiəti həmçinin böyümə üçün yaxşı nizamlı bir səth təmin edir. “Bu, Lego kimidir; əgər Lego parçalarının yerləşdirilməli olduğu divar strukturlaşdırılmayıbsa, yetişdirəcəyiniz material strukturlaşdırılmayacaq”, Kumar izah edir.

Kumar həmçinin çox yüksək daşıyıcı qaz axını sürətlərindən istifadə etməyi təklif etdi – qeyri-ənənəvi bir yanaşma – bu da minimal səth pürüzlülüyü ilə birləşmiş və əhəmiyyətli dərəcədə daha hamar təbəqələr əldə etməyə səbəb oldu.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Simulyasiyalar və daha geniş tətbiqlər

Komanda materialı müxtəlif naxışlarda yetişdirə və yetişdirilən filmləri digər substratlara köçürə bildi ki, bu da bu materialların elektron platformalara inteqrasiyası üçün vacib bir addım idi.

Əsas mexanizmləri araşdırmaq üçün komanda, Kimya Mühəndisliyi kafedrasının dosenti Anant Qovind Rajan ilə əməkdaşlıq edərək, sıxlıq funksional nəzəriyyəsi hesablamalarına və maşın öyrənmə molekulyar dinamikasına əsaslanan genişmiqyaslı simulyasiyalarla təcrübələri birləşdirdi. “Simulyasiyalar göstərdi ki, F‑slyuda daha asan diffuziyaya və nizamlı zəncir əmələ gəlməsinə imkan verir ki, bu da 2D CrCl3 böyüməsinin açarıdır _, eyni zamanda materialın oksigenə və nəmə həssaslığını izah edir”, – Qovind Rajan deyir.

“Biz [böyüyən] 2D maqnit materiallarını nümayiş etdirdik, lakin bu iş axını və ya proses havaya və ya işığa həssas istənilən materiala tətbiq oluna bilər”, Sinqh əlavə edir.

Nəşr detalları

_{Vivek Kumar və digərləri, Xüsusi Buxar Çöküntüsü 2D Maqnetik CrCl3 –} ün Böyük Taxıllı, Plitəli Ölçülü Epitaksial Böyüməsini Açır , Qabaqcıl Materiallar (2026). DOI: 10.1002/adma.202514405

Jurnal məlumatları: Qabaqcıl materiallar 

Əsas anlayışlar

MaqnetizmSəth və səthlərarası hadisələr2 ölçülü sistemlərKristal sistemlərMaqnit sistemləri

Hindistan Elm İnstitutu tərəfindən təmin edilib