研究人员解开了是什么把两种不太可能的材料结合在一起的谜题

多年来，研究人员已经开发出碲化铋(Bi2Te3)薄膜——它将热转化为电或将电转化为冷却——在砷化镓(GaAs)之上，用于制造电子设备的冷却设备。但是，尽管他们知道这是可以做到的，但还不清楚如何做到——因为这对不太可能的材料的原子结构似乎不兼容。现在，北卡罗来纳州立大学和RTI国际研究机构的研究人员已经解开了这个谜团，为该领域的新研究打开了大门。

“我们用最先进的技术来解决一个存在多年的谜题，”詹姆斯·勒博博士说，他是北卡罗来纳州立大学材料科学与工程的助理教授，也是该研究论文的合著者。“现在我们知道发生了什么，我们可以继续研究，微调这些材料的界面，以开发更有效的机制，将电转化为冷却或热转化为电。最终，这将广泛应用于电子设备。”

为了研究这一现象，研究人员必须在GaAs衬底或基础上创造出纳米级的薄膜。首先将砷化镓放置在气相沉积室中。然后，将含有铋和碲的分子引入室中，在那里它们相互反应，并在GaAs表面“生长”成晶体Bi2Te3结构。

采用先进的“超x”x射线光谱学技术结合像差校正扫描透射电子显微镜，研究人员能够确定是什么将Bi2Te3结合到GaAs -这不是他们所期望的。

他们发现，当碲分子被引入气相沉积室时，碲与GaAs衬底发生反应，生成了一个新的表面层碲化镓，只有一个分子厚。然后，Bi2Te3在新的表面层上形成了一层薄膜。

由于碲化镓不能与Bi2Te3反应，研究小组知道化学键无法将它们结合在一起。相反，这两层材料是通过较弱的范德华化学键结合在一起的——这意味着材料是通过较弱的电场结合在一起的。

”,这些材料已经被RTI和数控状态调查之前,最先进的技术应用到LeBeau和他的团队已经发现新的重大深入了解这部电影的发展,“罗摩文卡塔萨布拉曼尼亚RTI国际博士指出,他是论文的合著者。

纸”,金属有机范德华外延生长Bi2Te3/GaAs界面的原子尺度结构和化学的文章发表在《纽约时报》的网络版上应用物理快报．该论文的主要作者是北卡罗来纳州立大学的博士生休斯顿·戴库斯。合著者是北卡罗来纳州立大学博士后瑞恩·怀特;Drs。RTI International的Jonathan Pierce和Rama Venkatasubramanian;和LeBeau。这项研究得到了国防高级研究计划局的支持。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

金属有机范德华外延生长Bi2Te3/GaAs界面的原子尺度结构和化学

作者: J. Houston Dycus, Ryan M. White和James M. LeBeau，北卡罗来纳州立大学;乔纳森·m·皮尔斯和RTI国际公司的Rama Venkatasubramanian

发表:在线2013年2月25日应用物理快报

文摘:本文报道了通过金属有机化学气相沉积在(001)GaAs衬底上生长的Bi2Te3外延薄膜的原子尺度结构和化学性质。利用像差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF STEM)，我们报告了一个由第二相跨越的原子突变界面。进一步，我们证明了HAADF STEM图像强度的解释并不提供一个明确的界面结构。结合原子分辨率成像和光谱分析，我们发现界面物种的身份与终止GaAs悬垂键的Ga-Te双分子层的身份一致。