Depuis la découverte du graphène en 2004, il y a eu un intérêt croissant parmi les scientifiques pour l'étude des matériaux 2D au-delà du graphène. Dans la famille des matériaux chalcogénures, Les dichalcogénures de métaux de transition en couches 2-D présentent d'excellentes propriétés électroniques et optiques, flexibilité mécanique exceptionnelle, et des performances catalytiques exceptionnelles. À la fois, chalcogénures comme As 2 S 3 , Comme 2 Se 3 , etc., n'ont jamais été considérés comme des matériaux capables de former des structures de ce type.

Cela pourrait être dû aux limitations des méthodes utilisées pour préparer ces matériaux. Un groupe de chercheurs du laboratoire des nanomatériaux fonctionnels de l'université d'État Lobatchevsky de Nijni Novgorod, l'Université technique d'État Alekseev Nizhny Novgorod et l'Université des sciences et technologies AGH (Cracovie, Pologne) ont démontré la possibilité de former des fragments structuraux en nid d'abeille dans le plasma en utilisant la systemine bidimensionnelle de chalcogénure de sulfure d'arsenic. Ils ont rapporté leurs découvertes dans une étude intitulée "Etude de spectroscopie infrarouge et Raman de films de chalcogénure d'As-S préparés par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma".

Ils rapportent une forte photoluminescence structurelle excitée par des lasers à onde continue avec une longueur d'onde de 473 nm et 632,8 nm. L'influence des paramètres d'excitation, composition chimique, structure, et les conditions de recuit sur l'intensité de la photoluminescence des matériaux chalcogénures ont été établies. La spectrométrie de masse et la spectroscopie Raman ont été couplées à des calculs de chimie quantique pour révéler les fragments qui sont les éléments constitutifs des matériaux 2-D As-S.

Les chercheurs proposent un mécanisme plausible de formation et de modification des unités structurales luminescentes du sulfure d'arsenic. Les propriétés du sulfure d'arsenic à structure polaire et en couches en 2D sont suggérées comme la clé pour passer aux dispositifs photosensibles en 2D.

Des images de microscopie électronique à balayage (MEB) typiques du sulfure d'arsenic avec une composition As40S60 sont illustrées sur la figure 1 (a) et (b). La différence frappante dans la morphologie et la structure de la surface est due à des conditions très différentes de dépôt par plasma.

Les deux images (1a et 1b) illustrent des structures de sulfure d'arsenic constituées d'unités (As2S2)n formées dans le plasma par des fragments structurels sphériques d'un diamètre d'environ 100 nm. La figure 1a montre un matériau à structure polaire et la figure 1b illustre une structure en couches 2-D, dont la possibilité théorique a été décrite récemment. Les chercheurs rapportent des estimations de chimie quantique de ces structures ainsi que des résultats expérimentaux sur la fenêtre de transparence inhabituellement large de ces matériaux (0,43-20 m) par rapport à ceux d'As2S3 (0,6-11 m) préparés par des méthodes thermiques traditionnelles.

La photoluminescence du sulfure d'arsenic préparé au plasma a été mesurée par excitation à 473 nm et 632,8 nm en utilisant des lasers à onde continue à température ambiante (RT, Figure 2). Les matériaux de sulfure d'arsenic préparés dans le plasma ont été analysés en utilisant la méthode de spectrométrie de masse pour révéler les principaux fragments structurels affectant l'intensité de la luminescence. Les données de spectroscopie de masse clarifient les principaux fragments structurels affectant l'intensité PL du sulfure d'arsenic préparé par plasma. D'après les données obtenues, les chercheurs suggèrent que la principale raison de l'apparition et de l'amélioration de la luminescence dans les matériaux de sulfure d'arsenic préparés dans le plasma est l'unité de structure cyclique (As2S2)n jouant le rôle d'un « tenseur de polarisabilité en forme de disque ».

En raison de ses propriétés, Le sulfure d'arsenic bidimensionnel structuré en pôles et en couches est un matériau prometteur pour le développement de dispositifs photosensibles 2D. Ces propriétés sont également utiles lors de la création de transistors à effet de champ, photodétecteurs et capteurs de gaz hautement sensibles.