Рисовая лаборатория ученого-материаловеда Пуликеля Аджаяна создала уникальные двумерные хлопья с двумя отличительными чертами: диселенид молибдена с одной стороны резкой перегородки и диселенид рения с другой.
Судя по всему, двухцветному материалу это нравится, поскольку он растет естественным путем – хотя и в жестких условиях – в печи химического осаждения из паровой фазы.
Материал представляет собой 2D гетероструктуру дихалькогенида переходного металла, кристалл с более чем одним химическим компонентом. В этом нет ничего необычного, но резкая зигзагообразная граница между элементами в материале, опубликованном в журнале Nano Letters Американского химического общества, уникальна.
Дихалькогениды – это полупроводники, в состав которых входят переходные металлы и халькогены. Они являются многообещающим компонентом для оптоэлектронных приложений, таких как солнечные элементы, фотодетекторы и сенсорные устройства.
Ведущий автор Эйми Апте, аспирантка Райс, сказала, что они также могут быть подходящими материалами для квантовых вычислений или нейроморфных вычислений, которые имитируют структуру человеческого мозга.
Апте сказал, что хорошо известные атомно-плоские гетероструктуры из дихалькогенида молибдена-вольфрама могут быть более похожими на сплавы с размытыми границами между их кристаллическими доменами. Однако новый материал – технически 2H MoSe2-1T ‘ReSe2 – имеет атомарно острые границы раздела, что дает ему меньшую электронную запрещенную зону, чем другие дихалькогениды.
«Вместо того, чтобы иметь одну уникальную запрещенную зону, основанную на составе сплава, мы можем регулировать ширину запрещенной зоны в этом материале очень контролируемым образом», – сказал Апте. "Сильное различие между двумя соседними атомно тонкими доменами открывает новые возможности."Он сказал, что диапазон напряжений, вероятно, простирается от 1.5 к 2.5 электрон-вольт.
Надежное выращивание материалов включало создание фазовой диаграммы, которая показывала, как каждый параметр – баланс химического прекурсора газа, температура и время – влияет на процесс.
Аспирант Райс и соавтор Сандхья Сусарла сказала, что диаграмма служит дорожной картой для производителей.
«Самая большая проблема в этих 2D-материалах заключалась в том, что они не очень воспроизводимы», – сказала она. «Они очень чувствительны ко многим параметрам, потому что процесс контролируется кинетически.
«Но наш процесс масштабируем, потому что он термодинамически контролируется», – сказал Сусарла. "У производителей не так много параметров, на которые стоит обратить внимание.
Им просто нужно посмотреть на фазовую диаграмму, контролировать состав, и они будут каждый раз получать продукт."
Исследователи считают, что они могут получить дополнительный контроль над формой материала, адаптировав субстрат для эпитаксиального роста.
Если атомы встанут на свои места в соответствии с атомным расположением поверхности, это позволит гораздо больше настраивать.