Un groupe conjoint de chercheurs de Skoltech, de l'Université de Tromsø (Université norvégienne de l'Arctique), de l'Institut de chimie et de mécanochimie de l'état solide SB RAS (ICHCT SB RAS) a effectué une analyse théorique des propriétés des films de diamant ultrafins. Le groupe a déterminé lesquels d'entre eux conviennent aux écrans à émission de champ, cela a été dit au service d'information et au service de presse de Skoltech. L'étude est publiée dans la revue de premier quartile ACS Applied Materials & Interfaces.
Ces écrans plats ont été développés à l'origine avec les écrans LCD qui sont maintenant courants. Et la technologie des films diamantés ultra-fins présente des avantages potentiels : c'est une faible consommation d'énergie, un grand angle de vision et une inertie : - les pixels changent de couleur rapidement.
Diaman est un film de diamant ultra-mince obtenu en superposant deux ou plusieurs couches de graphène et en attachant des atomes de fluor, d'hydrogène ou d'autres éléments aux surfaces extérieures de cette structure. En conséquence, le graphène est plié et ses couches sont combinées en un diamant plat. Un tel matériau peut convenir aux écrans d'ordinateurs, de téléphones, de téléviseurs et d'autres appareils à émission de champ en raison de ses propriétés électroniques. Cependant, les propriétés des diamants sont difficiles à calculer et dépendent de nombreux paramètres.
Maître de Conférences Skoltech du Centre de Projets Transition Energétique
« Nous avons examiné divers diamants du point de vue de l'influence d'un certain nombre de facteurs sur leurs propriétés électroniques, et donc sur leur applicabilité dans les affichages à émission de champ. Au total, 60 films de diamant ultra-minces ont été considérés - ce nombre est obtenu en multipliant trois variables. Premièrement, le nombre de couches de carbone pourrait être de un à six. Deuxièmement, le type d'atomes qui recouvrent la surface des films : fluor ou hydrogène. Troisièmement, les couches de graphène peuvent être déplacées les unes par rapport aux autres ; dans ce cas, cinq variantes de leur orientation mutuelle ont été étudiées. »
Dans leur étude, les scientifiques ont calculé une caractéristique clé pour chacune des 60 configurations de diamant, à savoir la quantité d'énergie nécessaire pour faire tomber un électron de la surface du film de diamant. Ce paramètre est important pour les écrans à émission de champ, car ils utilisent le rayonnement électronique pour éclairer les pixels de l'écran. Donc moins on utilise d'énergie, mieux c'est. Cette valeur dépend de ce que l'on appelle la bande interdite du matériau : quels états d'énergie sont disponibles électrons qu'il contient et lesquels ne le sont pas. Les auteurs de l'étude ont également calculé cette zone, et la configuration de diamant la plus optimale pour les écrans est six couches, l'hydrogénation (c'est-à-dire l'hydrogène, pas le fluor) et l'orientation du film de carbone avec la surface.
De plus, les moments dipolaires de surface affectent les propriétés électroniques des diamants, y compris l'émission d'électrons. Par conséquent, les informations obtenues sont précieuses pour le développement d'écrans à émission de champ et la sélection de matériaux alternatifs pour ces dispositifs.
Senior Research Fellow de l'ICTTM SB RAS, Arctic University of Norway, premier auteur de l'étude
"En plus des propriétés électroniques, nous avons déterminé les moments dipolaires de surface en créant une approche semi-quantitative basée sur l'échelle d'électronégativité développée par moi-même et le professeur Oganov de Skoltech. Cette approche permet d'éviter des calculs de premier principe complexes et longs et de prédire la réactivité de la surface de nouveaux matériaux bidimensionnels.
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