Strutture cristalline adiacenti di diseleniuro di renio (in alto) e diseleniuro di molibdeno formano un'eterostruttura di dicalcogenuro di metallo di transizione 2D con domini nettamente separati. Il materiale unico creato presso la Rice University è promettente per le applicazioni optoelettroniche. Credito:Nanophase Materials Science e Ajayan Research Group
Un laboratorio della Rice University vuole che i suoi prodotti abbiano un aspetto nitido, anche su scala nanometrica. La sua ultima creazione è proprio sul bersaglio.
Il laboratorio di ricerca dei materiali del Rice, Pulickel Ajayan, ha creato scaglie bidimensionali uniche con due personalità distinte:diseleniuro di molibdeno su un lato di una netta divisione con diseleniuro di renio sull'altro.
Da tutte le apparenze, al materiale bicolore piace così, cresce naturalmente, anche se in condizioni ristrette, in un forno a deposizione di vapore chimico.
Il materiale è un'eterostruttura di dicalcogenuro di metallo di transizione 2-D, un cristallo con più di un componente chimico. Non è insolito di per sé, ma il netto confine a zigzag tra gli elementi nel materiale riportato sulla rivista dell'American Chemical Society Nano lettere è unico.
I dichalcogenuri sono semiconduttori che incorporano metalli di transizione e calcogeni. Sono un componente promettente per applicazioni optoelettroniche come celle solari, fotorivelatori e dispositivi di rilevamento. L'autore principale Amey Apte, uno studente laureato in riso, hanno detto che potrebbero anche essere materiali adatti per il calcolo quantistico o il calcolo neuromorfico, che emula la struttura del cervello umano.
Un'illustrazione mostra diverse disposizioni di diseleniuro di renio e diseleniuro di molibdeno, che formano una giunzione affilata come un rasoio dove si incontrano in un nuovo dicalcogenuro di metallo di transizione creato alla Rice University. Clicca sull'immagine per una versione più grande. Credito:Ajayan Research Group
Apte ha detto ben noto, eterostrutture dicalcogenuro di molibdeno-tungsteno atomicamente piatte possono essere più simili a leghe, con confini diffusi tra i loro domini cristallini. Però, il nuovo materiale, tecnicamente, 2H MoSe 2 -1T' ReSe 2 -ha interfacce atomicamente nitide che gli conferiscono un gap di banda elettronico più piccolo rispetto ad altri dicalcogenuri.
"Invece di avere un unico band gap basato sulla composizione di una lega, possiamo sintonizzare il band gap in questo materiale in un modo molto controllabile, " Ha detto Apte. "La forte dissomiglianza tra due domini adiacenti atomicamente sottili apre nuove strade." Ha detto che la gamma di tensioni probabilmente si estende da 1,5 a 2,5 elettronvolt.
La crescita dei materiali in modo affidabile ha comportato la creazione di un diagramma di fase che stabiliva come ciascun parametro:l'equilibrio del precursore del gas chimico, la temperatura e il tempo influenzano il processo. La studentessa laureata e co-autrice della Rice, Sandhya Susarla, ha affermato che il diagramma funge da tabella di marcia per i produttori.
"Il problema più grande in questi materiali 2-D è che non sono molto riproducibili, " ha detto. "Sono molto sensibili a molti parametri, perché il processo è cineticamente controllato.
"Ma il nostro processo è scalabile perché è controllato termodinamicamente, " Ha detto Susarla. "I produttori non hanno molti parametri da guardare. Devono solo guardare il diagramma di fase, controlla la composizione e otterranno il prodotto ogni volta."
I ricercatori pensano di poter ottenere un ulteriore controllo sulla forma del materiale adattando il substrato per la crescita epitassiale. Avere gli atomi in posizione in accordo con la disposizione atomica della superficie consentirebbe una personalizzazione molto maggiore.
