(a, d, g, j) Immagini al microscopio ottico di 2D Fe1–xSe, Co1–xS, Cr1–xS e V1–xS. (b, e, h, k) Immagini HAADF-STEM di 2D Fe1–xSe, Co1–xS, Cr1–xS e V1–xS. (c, f, i, l) Mappe EDS risolte atomiche di elementi Fe, Co, Cr e V. Credito:Science China Press
I calcogenuri di metalli di transizione bidimensionali (TMC 2D) hanno suscitato grande interesse a causa delle loro abbondanti scelte di materiali e del loro possibile utilizzo in molte aree come l'elettronica e l'optoelettronica. A complemento delle TMC stratificate ampiamente studiate (ad es. MoS2 ), i TMC senza livelli sono unici. Esibiscono legami penzolanti insaturi sulla superficie e un forte legame intrastrato e interstrato.
Finora, limitate da metodi di preparazione consolidati, le indagini su questi materiali TMC non stratificati sono rimaste principalmente su bulk o film policristallini, ostacolando l'esplorazione delle loro caratteristiche fisiche e proprietà al limite di spessore 2D. In un recente articolo pubblicato su Bollettino Scientifico , un gruppo guidato dai prof. Bilu Liu e Hui-Ming Cheng del Tsinghua-Berkeley Shenzhen Institute (TBSI) della Tsinghua University e i prof. Junhao Lin e Yue Zhao della Southern University of Science and Technology hanno sviluppato un nuovo metodo per i precursori a doppio metallo, che realizza la crescita controllabile di vari TMC 2D non stratificati, tra cui Fe1-x S, Fe1-x Se, Co1-x S, Cr1-x S e V1-x S.
In questo metodo di crescita a doppio metallo, la miscela di cloruro di metallo a basso punto di fusione e la corrispondente polvere di metallo ad alto punto di fusione è stata utilizzata come precursori a doppio metallo. Durante il processo di reazione in fase gassosa, la velocità di evaporazione è stata ben controllata per fornire un'alimentazione costante della fonte di metallo e facilitare la crescita di TMC 2D non stratificati con spessore sottile. Prendendo Fe1–x esagonali S ad esempio, lo spessore è fino a 3 nm con una dimensione laterale fino a>100 μm.
Grazie alla natura ultrasottile e alla superficie piana dei fiocchi ottenuti, la struttura e i comportamenti di trasporto di Fe1-x S al limite di spessore 2D sono stati misurati per la prima volta. Le ispezioni di microscopia avanzate rivelano che esistono posti vacanti di cationi intrinseci ordinati nella famiglia TMC non stratificata. In netto contrasto, le vacanze di anioni (S, Se e Te) sono ben noti difetti del punto dominante nei comuni TMC a strati come MoS2 . Le misurazioni del trasporto a bassa temperatura e i calcoli teorici rivelano che 2D Fe1–x S è un semiconduttore con un gap di banda stretto di 20–60 meV. Rispetto ad altri materiali 2D a banda stretta come 1T'-MoTe2 e fosforo nero, 2D Fe1–x S mostra una migliore stabilità all'aria e stabilità termica. Questo lavoro risolve essenzialmente il problema della crescita di materiali ultrasottili non stratificati e fornisce quindi la base materiale sia per lo studio fondamentale che per le applicazioni di questa famiglia emergente di materiali 2D non stratificati. + Esplora ulteriormente
