En gemensam grupp forskare från Skoltech, universitetet i Tromsø (Norges arktiska universitet), Institutet för fasta tillståndskemi och mekanokemi SB RAS (ICHCT SB RAS) genomförde en teoretisk analys av egenskaperna hos ultratunna diamantfilmer. Gruppen bestämde vilka av dem som är lämpliga för displayer med fältemission, detta berättades för informationstjänsten och Skoltechs presstjänst. Studien publiceras i den första kvartilstidskriften ACS Applied Materials & Interfaces.
Dessa platta skärmar utvecklades ursprungligen tillsammans med LCD-skärmar som nu är vanliga. Och tekniken med ultratunna diamantfilmer har potentiella fördelar: det är låg strömförbrukning, bred betraktningsvinkel och tröghet: - pixlar ändrar färg snabbt.
Diaman är en ultratunn diamantfilm som erhålls genom att lägga två eller flera lager grafen ovanpå varandra och fästa atomer av fluor, väte eller några andra element på de yttre ytorna av denna struktur. Som ett resultat böjs grafen och dess lager kombineras till en platt diamant. Ett sådant material kan vara lämpligt för skärmar av datorer, telefoner, tv-apparater och andra enheter med fältemission på grund av dess elektroniska egenskaper. Egenskaperna hos diamanter är dock svåra att beräkna och beror på många parametrar.
Skoltech Universitetslektor från Energy Transition Project Center
”Vi undersökte olika diamanter utifrån inverkan av ett antal faktorer på deras elektroniska egenskaper, och därmed på deras tillämpbarhet i fältemissionsdisplayer. Totalt övervägdes 60 ultratunna diamantfilmer - detta antal erhålls genom att multiplicera tre variabler. För det första kan antalet kollager vara från ett till sex. För det andra, typen av atomer som täcker ytan av filmerna: fluor eller väte. För det tredje kan grafenlager flyttas i förhållande till varandra; i det här fallet studerades fem varianter av deras inbördes orientering."
I sin studie beräknade forskarna en nyckelkaraktär för var och en av de 60 diamantkonfigurationerna, nämligen hur mycket energi som krävs för att slå en elektron från ytan av diamantfilmen. Denna parameter är viktig för fältemissionsskärmar, eftersom de använder elektronstrålning för att lysa upp pixlarna på skärmen. Så ju mindre energi som används, desto bättre. Detta värde beror på materialets så kallade bandgap: vilka energitillstånd som är tillgängliga för elektroner i det och vilka inte. Författarna till studien beräknade också denna zon, och den mest optimala diamantkonfigurationen för skärmar är sex lager, hydrering (det vill säga väte, inte fluor) och orienteringen av kolfilmen med ytan.
Dessutom påverkar ytdipolmoment de elektroniska egenskaperna hos diamaner, inklusive elektronemission. Därför är den erhållna informationen värdefull för utvecklingen av fältemissionsdisplayer och valet av alternativa material för dessa enheter.
Senior forskare vid ICTTM SB RAS, Arctic University of Norway, första författare till studien
"Förutom elektroniska egenskaper har vi bestämt ytdipolmoment genom att skapa ett semikvantitativt tillvägagångssätt baserat på elektronegativitetsskalan utvecklad av mig och professor Oganov vid Skoltech. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att undvika komplexa och långa beräkningar av första principen och att förutsäga reaktiviteten hos ytan av nya tvådimensionella material."
bbabo.ℵet