监测硅片中晶体位错的演变

我们可能会想象晶体是完美的结构，但事实上，它们经常受到“缺陷”的困扰。奇怪的是，这种缺陷经常是由于原子进行重组以降低系统能量并获得稳定性而出现的。

“位错可以强烈影响晶体的物理和化学性质。此外，当例如在晶体上施加应变或将原子添加到其表面时，它们会发生“反应” 。因此，研究位错如何反应可以提供重要的见解关于如何解决这些晶体缺陷。二硼化锆 (ZrB 2 )上的硅为此提供了完美的试验台。

这种二维形式的硅具有一系列位错，当少量硅原子沉积在其顶部时，这些位错就会消失。这种转变抑制了由表面上无界硅原子的存在引起的高能量成本，需要四个位错的反应来创造必要的空间来容纳硅片中沉积的原子。由于这需要大量原子的运动并克服位错之间的排斥相互作用，这种转变乍一看似乎不太可能：这是一个名副其实的原子难题，必须解决整合沉积的原子，”Senior 说高等科学技术研究院(JAIST)讲师 Antoine Fleurence，从事二维材料研究。

在 2D Materials 上发表的一项新研究中，Fleurence 博士和他的同事，科学技术院的 Yukiko Yamada-Takamura 教授使用扫描隧道显微镜 (STM) 实时监测沉积硅 (Si) 后硅片中位错的演变其上的原子。

通过这种实时监控，大自然使用的技巧来整合沉积的硅原子并获得无位错的硅片可以确定：硅片经历一系列位错反应，在此期间硅原子在硅片内发生整合. 局部“成核”单域岛然后在整个硅烯片上传播，最终形成无位错的单域结构。

“这项研究提供的位错动力学信息可用于寻找解决类似二维材料、界面和各种纳米材料中结构缺陷的解决方案，”弗莱伦斯博士说。

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