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La correlación de las configuraciones atómicas, especialmente el grado de desorden (DOD) de los sólidos amorfos con sus propiedades, es un área importante de interés en la ciencia de los materiales y la física de la materia condensada debido a la dificultad de determinar las posiciones exactas de los átomos en dimensiones tridimensionales. estructuras1,2,3,4., Un viejo misterio, 5. Para ello, los sistemas 2D proporcionan información sobre el misterio al permitir que todos los átomos se muestren directamente 6,7.La obtención de imágenes directas de una monocapa amorfa de carbono (AMC) cultivada mediante deposición láser resuelve el problema de la configuración atómica, respaldando la visión moderna de los cristalitos en sólidos vítreos basada en la teoría de redes aleatorias8.Sin embargo, la relación causal entre la estructura a escala atómica y las propiedades macroscópicas sigue sin estar clara.Aquí informamos un ajuste sencillo de DOD y conductividad en películas delgadas de AMC cambiando la temperatura de crecimiento.En particular, la temperatura umbral de pirólisis es clave para el crecimiento de AMC conductivos con un rango variable de saltos de orden medio (MRO), mientras que aumentar la temperatura en 25°C hace que los AMC pierdan MRO y se vuelvan aislantes eléctricamente, aumentando la resistencia de la lámina. material en 109 veces.Además de visualizar nanocristalitos altamente distorsionados incrustados en redes aleatorias continuas, la microscopía electrónica de resolución atómica reveló la presencia/ausencia de MRO y la densidad de nanocristalitos dependiente de la temperatura, dos parámetros de orden propuestos para una descripción completa del DOD.Los cálculos numéricos establecieron el mapa de conductividad en función de estos dos parámetros, relacionando directamente la microestructura con las propiedades eléctricas.Nuestro trabajo representa un paso importante hacia la comprensión de la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales amorfos a un nivel fundamental y allana el camino para los dispositivos electrónicos que utilizan materiales amorfos bidimensionales.
Todos los datos relevantes generados y/o analizados en este estudio están disponibles a través de los respectivos autores previa solicitud razonable.
El código está disponible en GitHub (https://github.com/vipandyc/AMC_Monte_Carlo; https://github.com/ningustc/AMCProcessing).
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Este trabajo fue apoyado por el Programa Nacional Clave de Investigación y Desarrollo de China (2021YFA1400500, 2018YFA0305800, 2019YFA0307800, 2020YFF01014700, 2017YFA0206300), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (U1932153, 51872285, 001, 22075001, 11974024, 11874359, 92165101, 11974388, 51991344) , Fundación de Ciencias Naturales de Beijing (2192022, Z190011), Programa de Jóvenes Científicos Distinguidos de Beijing (BJJWZYJH01201914430039), Programa de Investigación y Desarrollo del Área Clave de la Provincia de Guangdong (2019B010934001), Programa Piloto Estratégico de la Academia de Ciencias de China, Subvención No. XDB33000000 y Academia de Ciencias de China Plan Frontera de Investigación Científica Clave (QYZDB-SSW-JSC019).JC agradece a la Fundación de Ciencias Naturales de Beijing de China (JQ22001) por su apoyo.LW agradece a la Asociación para la Promoción de la Innovación Juvenil de la Academia China de Ciencias (2020009) por su apoyo.Parte del trabajo se llevó a cabo en el dispositivo estable de campo magnético fuerte del Laboratorio de Alto Campo Magnético de la Academia de Ciencias de China con el apoyo del Laboratorio de Alto Campo Magnético de la provincia de Anhui.Los recursos informáticos son proporcionados por la plataforma de supercomputación de la Universidad de Pekín, el centro de supercomputación de Shanghai y la supercomputadora Tianhe-1A.
Estos son los autores principales: Huifeng Tian, ​​​​Yinhang Ma, Zhenjiang Li, Mouyang Cheng, Shoucong Ning.
Huifeng Tian, ​​​​Zhenjian Li, Juijie Li, PeiChi Liao, Shulei Yu, Shizhuo Liu, Yifei Li, Xinyu Huang, Zhixin Yao, Li Lin, Xiaoxui Zhao, Ting Lei, Yanfeng Zhang, Yanlong Hou y Lei Liu
Facultad de Física, Laboratorio Clave de Física del Vacío, Universidad de la Academia de Ciencias de China, Beijing, China
Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad Nacional de Singapur, Singapur, Singapur
Laboratorio Nacional de Ciencias Moleculares de Beijing, Facultad de Química e Ingeniería Molecular, Universidad de Pekín, Beijing, China
Laboratorio Nacional de Física de la Materia Condensada de Beijing, Instituto de Física, Academia de Ciencias de China, Beijing, China