独立支撑单层非晶碳的合成与性质
材料科学
2021-05-20 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
块体非晶材料已被广泛研究并广泛应用，但其原子排列仍是一个开放问题。尽管通常认为它们是 Zachariasen 连续随机网络，但最近的实验证据在 amorphous silicon 的情况下支持竞争的微晶模型。然而，在二维材料中，相应问题仍未得到解答。在此，我们报道了通过激光辅助化学气相沉积合成的厘米级、独立支撑、连续且稳定的单层非晶碳，其在拓扑上不同于无序石墨烯。与块体材料不同，单层非晶碳的结构可通过原子级分辨率成像确定。通过拉曼和 X 射线光谱以及透射电子显微镜的广泛表征揭示了其完全缺乏长程周期性，以及具有宽分布的键长、键角和五、六、七、八元环的三配位结构。环分布不是 Zachariasen 连续随机网络，而是类似于竞争的（纳米）微晶模型。我们构建了相应模型，使得能够进行符合观测的单层非晶碳性质的密度泛函理论计算。直接测量证实它是绝缘的，其电阻率值与化学气相沉积生长的四方氮化硼相似。独立支撑单层非晶碳出奇地稳定，并变形至高的断裂强度，且没有从断裂点开始的裂纹扩展。这种稳定、独立支撑单层非晶碳的优异物理性质可证明对磁记录设备和柔性电子等应用中的渗透和扩散阻挡层有用。
引用
@article{arxiv.2105.08926,
title = {Synthesis and properties of free-standing monolayer amorphous carbon},
author = {Chee-Tat Toh and Hongji Zhang and Junhao Lin and Alexander S. Mayorov and Yun-Peng Wang and Carlo M. Orofeo and Darim Badur Ferry and Henrik Andersen and Nurbek Kakenov and Zenglong Guo and Irfan Haider Abidi and Hunter Sims and Kazu Suenaga and Sokrates T. Pantelides and Barbaros Özyilmaz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.08926},
year = {2021}
}