L'année dernière, Les chercheurs de FLEET du RMIT ont développé une nouvelle méthode révolutionnaire de dépôt de cristaux atomiquement minces (bidimensionnels) à l'aide de métaux en fusion, décrit comme une avancée « une fois par décennie ».

Plus tôt cette année, la même équipe de recherche a étendu la nouvelle méthode des conditions contrôlées aux conditions ambiantes, et a correctement caractérisé les mécanismes de croissance des principaux oxydes d'étain, ce qui devrait permettre un meilleur contrôle de la croissance des oxydes cibles.

La technique développée au RMIT l'année dernière a introduit les métaux liquides (à base de gallium) comme environnement de réaction réussi pour la synthèse de des oxydes atomiquement minces qui n'étaient pas réalisables avec les méthodes antérieures. C'est un processus si simple et peu coûteux qu'il pourrait être fait sur une cuisinière par un non-scientifique.

Alors que l'étude initiale utilisait des coûts coûteux, des alliages spécialement conçus et un environnement souvent étroitement contrôlé, cette dernière recherche a confirmé que des matériaux 2D de haute qualité peuvent être formés dans des conditions ambiantes en utilisant de l'étain liquide moins cher, simplifier la recherche et les applications futures.

Les chercheurs ont également caractérisé le mécanisme de croissance pour la première fois, créer une « feuille de route » de la formation et de la croissance des cristaux. Une telle croissance s'est avérée étonnamment complexe, avec de petites « îles » d'oxydes d'étain (SnOx) se formant sur les plus grandes, monocouches parfaites de monoxyde d'étain 2-D (SnO), avant de s'épaissir et de prendre plus d'oxygène pour devenir du dioxyde d'étain (SnO2).

Applications futures

Ce simple, La méthode reproductible de croissance de cristaux d'oxyde d'étain 2-D peut être étendue à d'autres métaux liquides à bas point de fusion et à leurs alliages.

Ayant bien caractérisé les mécanismes de croissance, les chercheurs pensent qu'il devrait être possible de contrôler le taux de formation d'oxyde en surface par un contrôle minutieux de la teneur en oxygène de l'atmosphère, et donc contrôler le nombre et l'épaisseur des couches d'oxyde et la stoechiométrie résultante.

Les oxydes d'étain sont particulièrement intéressants en tant que matériaux 2-D. Electroniquement, ils peuvent être à la fois des semi-conducteurs de type p (SnO) ou de type n (SnO2), ce qui est d'un grand intérêt pour les concepteurs de transistors à effet de champ (FET).

L'évolution des oxydes d'étain 2-D à la surface de l'étain fondu a été publiée dans Communications chimiques en janvier 2018.

L'étude a été menée en utilisant les installations et l'expertise de l'Australian Microscopy and Microanalysis Research Facility de la RMIT Microscopy &Microanalysis Facility, et le Micro Nano Research Facility du RMIT. Le co-auteur Torben Daeneke a reçu le soutien du programme de recherche du RMIT Vice Chancellor.