Новый перестраиваемый 2D материал обещает оптоэлектронику

Новый перестраиваемый 2D материал обещает оптоэлектронику

Исследователи из лаборатории Университета Райса работают над тем, чтобы продукты выглядели четкими даже в наноразмерном масштабе. Это самое новое творение лаборатории.

Смежные кристаллические структуры диселенида рения (вверху) и диселенида молибдена образуют резкий двухсторонний гетероструктурный домен с двухвалентным дихектрульгеном из двух переходных металлов с дихентруктогенидом переходного металла , Уникальный материал, созданный в Университете Райса, является перспективным для применения в оптоэлектронике. (Предоставлено Центром нанофазных материаловедения и Ajayan Research Group)

Исследователь материалов из рисовой лаборатории Пуликель Аджаян разработал эксклюзивные двумерные (2D) чешуйки двух разных личностей: диселенид молибдена, образующий одну сторону резкого разрыва с диселенидом рения с другой.

Судя по тому, что двухтонному материалу это нравится, он растет естественным образом – хотя и в трудных условиях – в печи для химического осаждения из паровой фазы.

Материал представляет собой двухмерную дихалькогенидную гетероструктуру с переходным металлом, кристалл с более чем одним химическим элементом. Само по себе это не редкость, но четкая зигзагообразная граница между элементами в материале, описанном в журнале Американского химического общества Nano Letters является отличительной.

Дихалькогениды представляют собой полупроводники, которые включают переходные металлы и халькогены. Они являются благоприятным компонентом для оптоэлектронных приложений, таких как фотоприемники, солнечные элементы и чувствительные устройства. Ведущий автор Ами Апте, аспирант Райс, сказал, что они также могут быть идеальными материалами для нейроморфных или квантовых вычислений, которые имитируют структуру человеческого мозга.

Апте сказал, что хорошо известные атомно-плоские гетероструктуры молибден-вольфрам-дихалькогенид могут быть более похожими на сплавы с диффузными границами между их кристаллическими доменами. Тем не менее, новый материал – в принципе, 2H MoSe 2 -1T 'ReSe 2 – состоит из атомарно острых границ, которые дают ему меньшую запрещенную зону, чем другие дихалькогениды.

Вместо того, чтобы иметь одну уникальную запрещенную зону, основанную на составе сплава, мы можем настроить запрещенную зону в этом материале очень управляемым способом . Сильное различие между двумя смежными атомно тонкими доменами открывает новые возможности.

Эми Апте, ведущий автор исследования и аспирант, Университет Райса

Он сказал, что диапазон напряжений был в основном между 1,5 и 2,5 электрон-вольт.

Выращивание материалов надежно включало формирование фазовой диаграммы, которая предписывала, как каждый параметр – температура, баланс предшественника химического газа и время – влияет на процесс. Аспирантка Райс и соавтор Сандхья Сусарла сказала, что эта диаграмма служит дорожной картой для производителей.

Самая большая проблема в этих 2D материалах заключается в том, что они не очень воспроизводимы. Они очень чувствительны ко многим параметрам, потому что процесс кинетически контролируется. Но наш процесс является масштабируемым, потому что он термодинамически контролируется . У производителей не так много параметров для просмотра. Им просто нужно посмотреть на фазовую диаграмму, контролировать состав, и они будут получать продукт каждый раз.

Сандхья Сусарла, соавтор исследования и аспирант, Университет Райса

Ученые считают, что они могут лучше контролировать форму материала, изменяя субстрат для эпитаксиального роста. Приспособление атомов к месту в соответствии с собственной атомной установкой на поверхности позволило бы улучшить настройку.

Соавторами статьи являются аспирантка Райс Лукас Сасси; бывший докторский научный сотрудник Чонвон Юн, в настоящее время старший научный сотрудник Корейского института фундаментальных наук; Палаш Бхарадвадж, доцент Texas Instruments по электротехнике и вычислительной технике; выпускник Чандра Сехар Тивари, в настоящее время доцент Индийского технологического института, Харагпур; и Джеймс Тур, T.T. и W.F. Чао Кафедра химии, профессор компьютерных наук, материаловедения и наноинженерии; Аравинд Кришнамурти, Раджив Калия, Айитиро Накано и Прия Вашишта из Университета Южной Калифорнии, а также Джордан Хахтел и Хуан Карлос Идробо из Национальной лаборатории Ок-Риджа.

Аджаян является председателем факультета материаловедения и наноинженерии Райс, профессором Бенджамина М. и Мэри Гринвуд Андерсон в области инженерии и профессором химии.

Исследование было поддержано Министерством энергетики, Управлением науки, фундаментальных энергетических наук и Управлением научных исследований ВВС.

Источник: https://www.rice.edu/

Source link