High‐Throughput Growth of Microscale Gold Bicrystals for Single‐Grain‐Boundary Studies
High‐Throughput Growth of Microscale Gold Bicrystals for Single‐Grain‐Boundary Studies
复制标题
用于单晶粒边界研究的微型金双晶体的高通量生长
DOI：
10.1002/adma.201902189
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发表时间：
2019
影响因子：
29.4
通讯作者：
Fan, Jonathan A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gan, Lucia T.;Yang, Rui;Traylor, Rachel;Cai, Wei;Nix, William D.;Fan, Jonathan A.
晶界的研究是了解块体金属许多固有物理性质的基础。在这里，使用快速熔体生长制备微尺度薄膜金双晶，作为研究单晶界的模型系统。该材料平台利用标准制造工具，支持每个晶片上数千个双晶的高产生长，每个双晶都包含具有独特倾斜特性的晶界<111>。在每个双晶体中的金晶粒的晶体生长动力学介导的铂梯度，这源于负责金晶体成核的金-铂种子。这种结晶机制导致晶体成核和晶体生长之间的解耦，并确保晶界形成在金微结构的中间，并具有均匀分布的取向差角。据设想，这些双晶体将使系统的研究的电气，光学，化学，热，和机械性能的个别晶界类型。
The study of grain boundaries is the foundation to understanding many of the intrinsic physical properties of bulk metals. Here, the preparation of microscale thin‐film gold bicrystals, using rapid melt growth, is presented as a model system for studies of single grain boundaries. This material platform utilizes standard fabrication tools and supports the high‐yield growth of thousands of bicrystals per wafer, each containing a grain boundary with a unique <111> tilt character. The crystal growth dynamics of the gold grains in each bicrystal are mediated by platinum gradients, which originate from the gold–platinum seeds responsible for gold crystal nucleation. This crystallization mechanism leads to a decoupling between crystal nucleation and crystal growth, and it ensures that the grain boundaries form at the middle of the gold microstructures and possess a uniform distribution of misorientation angles. It is envisioned that these bicrystals will enable the systematic study of the electrical, optical, chemical, thermal, and mechanical properties of individual grain boundary types.
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