室温下硅表面银原子运动行为的非接触式调控机制及运算器件构筑研究
结题报告
批准号:
61864007
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
38.0 万元
负责人:
王仲平
依托单位:
学科分类:
F0408.新型信息器件
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘小青、魏昇、邹龙、李秋婕、徐翃翔
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
室温下利用原子的独特特性构筑具有新颖功能的原子器件是克服现有器件尺寸、工艺极限,研制下一代新型器件的重要途径。申请人提出了在室温下对硅半单胞内单个银原子运动行为实现非接触式可逆调控及构筑运算器件的思路,通过扫描隧道显微镜针尖改变金属原子在硅表面的扩散势垒操纵金属原子运动,建立针尖作用点、针尖下降速度、针尖与硅表面高度对扩散势垒调控的本构关系,理解能垒调控机制;利用针尖操纵金属原子在硅表面上的运动,构成金属原子团簇及阵列,通过金属团簇或阵列与单个银原子间的相互作用对银原子运动行为实现非接触式可逆调控,明确金属团簇类型、尺寸和原子阵列类型对银原子运动行为的影响,理解硅表面银原子运动行为调控的机制;明确硅表面单个银原子的运动行为与金属原子阵列类型的关联性,构筑比较运算器件。这一基础研究有助于在原子水平上理解单原子运动行为及其变化的基本问题,为设计新型基于原子调控的纳米器件和量子器件奠定基础。
英文摘要
At room temperature, using the rich intrinsic properties of atoms to build new types of device with novel functions is an important way to the promotion of electronic devices miniaturization at the nanometer scale. In this project, we propose to non-contact controll intracell diffusion of Ag monomer on Si surface at room temperature and the construction of arithmetic device with the assistance of scanning tunneling microscopy(STM). The diffusion barrier of metal atom in half silicon unit cell can be well adjusted by STM tip. The dependence of manipulation probability on the descent speed of tip and the distance between the tip and the Si surface will be deduced from a series of manipulation experiments to understand the mechanism of atomic movement. Intracell diffusion of silver monomer on Si(111) surface will be non-contact reversible controlled by metal clusters and metal atomic array constructed in the neighbored half silicon unit cell through manipulating metal atoms with STM tip. The influence of the type of metal, the type of atomic array to the intracell diffusion of silver monomers will be systematically investigated to understand the interaction between the metal clusters(atomic array) and the silver atom. The corresponding relationship between metal atomic array and the adsorption morphology of silver atom in the half silicon is established and the arithmetic device will be constructed through non-contact controlling intracell diffusion of Ag monomer on Si surface at room temperature. The performance of this project is helpful to choose suitable atom/solid system for construction of nanometer devices working at room temperature and also can be useful to understand atomic motion behavior at single atomic level to design new type nanometer devices with novel functions.
室温下利用原子的独特特性构筑具有新颖功能的原子器件是克服现有器件尺寸、工艺极限,研制下一代新型器件的重要途径。在500K以下,在硅(111)-(7×7)表面的银原子不与硅原子发生化学反应且在半单胞内具有良好的扩散属性,单个银原子在硅(111)-(7×7)重构表面的半单胞内的扩散势垒约为0.56eV,而在半单胞间的扩散势垒为1.12eV。日本大阪大学的 Yoshiaki Sugimoto在室温下借助于扫描探针在硅半单胞交界处通过靠近表面约3埃的距离可降低相邻硅半单胞间的势垒,从而调控银原子在半单胞间的跃迁概率。本项目通过扫描隧道显微镜针尖改变金属原子在硅表面的扩散势垒以操纵金属原子运动,建立针尖作用点、针尖下降速度、针尖与硅表面高度对扩散势垒调控的本构关系,理解金属原子运动调控机制;基于硅表面相邻半单胞间银原子的相互耦合,通过在目标银原子半单胞周围构建银原子团簇或阵列构型可实现目标半单胞内单个银原子三个不同吸附位点停留时间的调控;以目标银原子周围缺陷半单胞内是否有银原子设定为“1”和“0”作为输入端,以目标Ag原子在半单胞内三个吸附位点的停留时间大小的比较为输出端,实现了三位逻辑比较器原型器件的构筑。以银针尖激发Si(111)-(7×7)表面的电致微弱发光并实现了探测,通过Si(111)-(7×7)表面可控银岛的生长,以银岛的局域表面等离激元与硅表面的耦合作用实现了硅表面针尖激励发光增强的调控。探讨了富勒烯分子在金属表面的属性及调控,发现分子呈现圆形、三瓣形构型分布,通过针尖与分子的相互排斥力实现了富勒烯分子在铜(111)表面吸附构型的调控,以与铜表面[10-1]方向夹角为12°和-12°的右三瓣(定义为“1”)和左三瓣(定义为“0”)构象为信息载体,实现分子开关的构筑。研究结果在《Nano Letters》,《Material Chemistry Frontiers》等国际高质量期刊上发表SCI论文13篇,为以分子之间的相互耦合调控分子、原子内禀特性为载体构筑分子器件探索了新方法、新路径。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1039/d1cp04911a
发表时间:2021
期刊:Phys. Chem. Chem. Phys.
影响因子:--
作者:Siyi Gu;Shizhang Fu;Caimei Gong;Zhongping Wang;Li Wang
通讯作者:Li Wang
Enhanced luminescence of Si(111) surface by localized surface plasmons of silver islands
银岛局域表面等离子激元增强 Si(111) 表面的发光
DOI:10.1088/1361-6528/abf3f0
发表时间:2021-07-16
期刊:NANOTECHNOLOGY
影响因子:3.5
作者:Zhou, Xinxin;Guo, Cong;Wang, Li
通讯作者:Wang, Li
Construction of a Molecular Switch Based on Two Metastable States of Fullerene on Cu(111)
基于Cu(111)上富勒烯两种亚稳态的分子开关的构建
DOI:10.1021/acs.jpcc.0c01189
发表时间:2020-04
期刊:Journal of Physical Chemistry C
影响因子:3.7
作者:Hongxiang Xu;Zhongping Wang;Yan Lu;Sheng Wei;Xiaoqing Liu;Li Wang
通讯作者:Li Wang
Direct observation of copper-induced role on Ullmann reaction by scanning tunneling microscopy
通过扫描隧道显微镜直接观察铜对乌尔曼反应的诱导作用
DOI:10.1016/j.chemphys.2019.02.016
发表时间:2019-06
期刊:Chemical Physics
影响因子:2.3
作者:Xinli Leng;Wei Li;Xiaoqing Liu;Li Wang
通讯作者:Li Wang
Chirality recognition and separation of 4-ethynyltriphenylamine induced by chiral Kagomé network on Cu (1 1 1)
Cu 上手性 Kagom´e 网络诱导的 4-乙炔基三苯胺的手性识别和分离 (111)
DOI:10.1016/j.chemphys.2021.111216
发表时间:2021-04
期刊:Chemical Physics
影响因子:2.3
作者:Luyao Yan;Sihao Li;Xin Song;Zhongping Wang;Yan Lu;Siyi Gu;Xiaoqing Liu;Li Wang
通讯作者:Li Wang
表面氰基聚合反应及调控的研究
  • 批准号:
    22162018
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    35万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王仲平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金