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La corrélation des configurations atomiques, en particulier le degré de désordre (DOD) des solides amorphes avec leurs propriétés, est un domaine d'intérêt important en science des matériaux et en physique de la matière condensée en raison de la difficulté de déterminer les positions exactes des atomes dans un environnement tridimensionnel. structures1,2,3,4., Un vieux mystère, 5. À cette fin, des systèmes 2D donnent un aperçu du mystère en permettant d'afficher directement tous les atomes 6,7.L’imagerie directe d’une monocouche amorphe de carbone (AMC) développée par dépôt laser résout le problème de la configuration atomique, confortant ainsi la vision moderne des cristallites dans les solides vitreux basée sur la théorie des réseaux aléatoires8.Cependant, la relation causale entre la structure à l’échelle atomique et les propriétés macroscopiques reste floue.Nous rapportons ici un réglage facile de la DOD et de la conductivité dans les couches minces AMC en modifiant la température de croissance.En particulier, la température seuil de pyrolyse est essentielle pour la croissance des AMC conducteurs avec une plage variable de sauts d'ordre moyen (MRO), tandis qu'une augmentation de la température de 25 °C fait perdre le MRO aux AMC et deviennent électriquement isolants, augmentant ainsi la résistance de la feuille. matériel en 109 fois.En plus de visualiser des nanocristallites hautement déformés intégrés dans des réseaux aléatoires continus, la microscopie électronique à résolution atomique a révélé la présence/absence de MRO et la densité de nanocristallites dépendante de la température, deux paramètres d'ordre proposés pour une description complète de la DOD.Des calculs numériques ont établi la carte de conductivité en fonction de ces deux paramètres, reliant directement la microstructure aux propriétés électriques.Nos travaux représentent une étape importante vers la compréhension de la relation entre la structure et les propriétés des matériaux amorphes à un niveau fondamental et ouvrent la voie à des dispositifs électroniques utilisant des matériaux amorphes bidimensionnels.
Toutes les données pertinentes générées et/ou analysées dans cette étude sont disponibles auprès des auteurs respectifs sur demande raisonnable.
Le code est disponible sur GitHub (https://github.com/vipandyc/AMC_Monte_Carlo ; https://github.com/ningustc/AMCProcessing).
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Ce travail a été soutenu par le Programme national clé de R&D de Chine (2021YFA1400500, 2018YFA0305800, 2019YFA0307800, 2020YFF01014700, 2017YFA0206300), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (U1932153, 51872285, 001, 22075001, 11974024, 11874359, 92165101, 11974388, 51991344) , Fondation des sciences naturelles de Pékin (2192022, Z190011), Programme des jeunes scientifiques émérites de Pékin (BJJWZYJH01201914430039), Programme de recherche et de développement dans les domaines clés de la province du Guangdong (2019B010934001), Programme pilote stratégique de l'Académie chinoise des sciences, subvention n° XDB33000000 et Académie chinoise des sciences Plan frontière de recherche scientifique clé (QYZDB-SSW-JSC019).JC remercie la Fondation chinoise des sciences naturelles de Pékin (JQ22001) pour son soutien.LW remercie l'Association pour la promotion de l'innovation des jeunes de l'Académie chinoise des sciences (2020009) pour son soutien.Une partie des travaux a été réalisée dans le dispositif à champ magnétique puissant et stable du Laboratoire de champ magnétique élevé de l'Académie chinoise des sciences, avec le soutien du Laboratoire de champ magnétique élevé de la province d'Anhui.Les ressources informatiques sont fournies par la plate-forme de calcul intensif de l'Université de Pékin, le centre de calcul intensif de Shanghai et le supercalculateur Tianhe-1A.
Ces auteurs sont les auteurs suivants : 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 et Lei Liu
École de physique, Laboratoire clé de physique du vide, Université de l'Académie chinoise des sciences, Pékin, Chine
Département de science et d'ingénierie des matériaux, Université nationale de Singapour, Singapour, Singapour
Laboratoire national des sciences moléculaires de Pékin, École de chimie et d'ingénierie moléculaire, Université de Pékin, Pékin, Chine
Laboratoire national de Pékin pour la physique de la matière condensée, Institut de physique, Académie chinoise des sciences, Pékin, Chine