研究人员开发新型原子薄材料热测试

先进材料，包括只有几个原子厚的二维或“原子薄”材料，对微电子技术的未来至关重要。现在，洛斯阿拉莫斯国家实验室的一个团队开发了一种直接测量此类材料热膨胀系数的方法，即材料在加热时膨胀的速率

这一见解有助于解决微电子材料（如计算机芯片）的热相关性能问题。这项研究发表在ACS Nano上

由于二维材料很薄，到目前为止，测量它们的热膨胀只能通过间接或使用一种称为基底的支撑结构来实现。这些限制导致了热膨胀测量值的巨大差异

通过在实验装置中使用四维扫描透射电子显微镜，再加上非圆形电子束和复杂的计算分析，该团队准确地确定了材料中的热膨胀

微电子，包括计算机芯片，是一种依赖半导体材料的微小规模电子产品，如团队实验的二硒化钨

考虑到新兴微电子器件所需的材料和结构的进步，以及任何此类器件中产生的热量，需要深入了解组成二维材料的热膨胀等关键特性

该团队使用金属有机化学气相沉积法生长二硒化钨，这是一种利用热量将气体结合在一起，在2英寸直径的玻璃表面上留下只有三个原子厚的材料沉积物的技术

薄膜样品在进行4D电子显微镜实验时被加热到1000华氏度以上，该实验的数万个衍射图案产生了一个数据集，当通过计算分析时，该数据集从统计上揭示了材料结构变化的性质和程度

金属有机化学气相沉积等合成方法在大规模微电子制造中具有很大的适用性。由于设备产生的热量可能导致退化，因此了解通过此类技术制造的二维材料的热行为，以及它与块状类似材料的性能的比较，有助于预测该材料在热负载下的实际应用环境中的表现

“我们的发现证实，二维二硒化钨的热膨胀确实与我们在大块材料中看到的热膨胀更一致，”综合纳米技术中心科学家兼论文通讯作者Michael Pettes说

“这是有希望的，因为其价值与微电子集成的现有半导体中使用的传统材料相似。”