Des chercheurs du Trinity College Dublin, L'Irlande a montré que PtSe2, un dichalcogénure de métal de transition peu étudié a un potentiel pour une variété d'utilisations. En particulier, PtSe2 est un excellent capteur de gaz haute performance, et la fabrication est compatible avec les fonderies de puces de silicium.

Chercheurs du Graphene Flagship, travaillant au centre AMBER à Trinity College Dublin, Irlande en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Siegen, Allemagne, et Université de Vienne, L'Autriche, ont démontré des capteurs de gaz ultrarapides et hautement sensibles utilisant du séléniure de platine (PtSe2). Ce matériau – un dichalcogénure de métal de transition (TMD) – a un potentiel prometteur dans différents domaines de la nanoélectronique, y compris l'optoélectronique ainsi que la détection. Cette recherche, Publié dans ACS Nano , démontre le potentiel du PtSe2 dans une gamme d'applications, et présente ce matériel peu étudié comme un excellent candidat pour une enquête plus approfondie.

Le nouveau TMD a été créé en utilisant une méthode de conversion des métaux, dans lequel un film mince de platine est converti en PtSe2 par conversion thermiquement assistée dans de la vapeur de sélénium à 400 °C. PtSe2 rejoint maintenant la classe croissante des TMD stables. Georg Duesberg, du Trinity College de Dublin, est le chercheur principal de l'étude. Il a déclaré :« Nous avons effectué une étude de sélection des matériaux, pour vérifier quelques combinaisons de matériaux différentes. La conversion des métaux est utile dans la quête de nouveaux matériaux, car c'est simple à faire. Parmi les autres combinaisons qui ont fonctionné, beaucoup immédiatement oxydés, ils n'étaient donc pas stables. Nous avons eu beaucoup de chance de trouver un sweet spot avec ce matériau, et de pouvoir le synthétiser à grande échelle."

L'un des avantages de PtSe2 est la méthode de fabrication, qui est compatible avec la fabrication de puces de silicium. « Nous cultivons le PtSe2 à 400 °C, ce qui le rend potentiellement adapté au traitement dit de fin de ligne (BEOL). Cela signifie qu'il peut être combiné avec des architectures d'appareils existantes pour ajouter de nouvelles fonctionnalités, " a déclaré Niall McEvoy, un chercheur du Trinity College Dublin qui a réalisé les expériences de croissance. Le traitement BEOL vient après la fabrication proprement dite des circuits intégrés d'une puce de silicium, Il est crucial que la température soit inférieure à 450 °C, pour préserver la fonctionnalité du circuit intégré. "C'est très intéressant pour la poussée du Flagship vers les applications industrielles, " a ajouté Duesberg. " Cela peut potentiellement être cultivé sur une puce. Vous pouvez imaginer utiliser ce matériel pour l'Internet des objets, capteurs et ainsi de suite."

Pour démontrer les applications possibles du nouveau matériau, les chercheurs ont testé ses performances dans la détection du NO2. "Tous nos matériaux cultivés localement sont testés en tant que capteurs de gaz. PtSe2 a montré d'excellents résultats, haute sensibilité, excellent temps de réponse et récupération presque complète, " a déclaré Kangho Lee, un chercheur du Trinity College de Dublin qui a réalisé les expériences de détection de gaz. Les molécules de gaz adsorbées à la surface du PtSe2 modifient sa conductivité, baisser la résistance. Les chercheurs ont découvert que le PtSe2 avait une sensibilité extrêmement élevée, mesurant 100 ppb de NO2 à température ambiante. Le capteur était également extrêmement rapide pour réagir au gaz – détectant de faibles quantités de gaz en quelques secondes seulement – ​​et se rétablissant complètement en une minute lorsque l'atmosphère inerte a été restaurée.

Pour les applications de détection commerciales, le capteur ne doit réagir qu'à des gaz spécifiques, afin que les changements dans les conditions environnementales puissent être surveillés. McEvoy est optimiste quant au fait que le PtSe2 peut être traité pour avoir les propriétés de détection sélectives nécessaires. "Avec quelques étapes de traitement supplémentaires, engendrer la sélectivité, PtSe2 pourrait potentiellement être utilisé dans un large éventail d'applications de détection de produits chimiques industriels, ", a-t-il déclaré. Une voie potentielle vers la détection sélective pourrait être l'ajout de groupes chimiques sensibles au gaz choisi.