Les structures cristallines adjacentes du diséléniure de rhénium (en haut) et du diséléniure de molybdène forment une hétérostructure de dichalcogénure de métal de transition 2D avec des domaines nettement séparés. Le matériau unique créé à l'Université Rice est prometteur pour les applications optoélectroniques. Crédit :Nanophase Materials Science et Ajayan Research Group
Un laboratoire de l'Université Rice veut que ses produits aient une apparence nette, même à l'échelle nanométrique. Sa dernière création est juste sur la cible.
Le scientifique des matériaux du laboratoire Rice Pulickel Ajayan a créé des flocons bidimensionnels uniques avec deux personnalités distinctes :le diséléniure de molybdène d'un côté d'une division nette avec le diséléniure de rhénium de l'autre.
De toutes les apparences, la matière bicolore aime ça, poussant naturellement, bien que dans des conditions étroites, dans un four de dépôt chimique en phase vapeur.
Le matériau est une hétérostructure bidimensionnelle de dichalcogénure de métal de transition, un cristal avec plus d'un composant chimique. Ce n'est pas inhabituel en soi, mais la frontière nette en zigzag entre les éléments du matériau rapporté dans le journal de l'American Chemical Society Lettres nano est unique.
Les dichalcogénures sont des semi-conducteurs qui incorporent des métaux de transition et des chalcogènes. C'est un composant prometteur pour les applications optoélectroniques comme les cellules solaires, photodétecteurs et dispositifs de détection. Auteur principal Amey Apte, un étudiant diplômé de Rice, dit qu'ils peuvent également être des matériaux appropriés pour l'informatique quantique ou l'informatique neuromorphique, qui imite la structure du cerveau humain.
Une illustration montre plusieurs arrangements de diséléniure de rhénium et de diséléniure de molybdène, qui forment une jonction tranchante comme un rasoir où ils se rencontrent dans un nouveau dichalcogénure de métal de transition créé à l'Université Rice. Cliquez sur l'image pour une version plus grande. Crédit :Ajayan Research Group
Apte a dit bien connu, les hétérostructures atomiquement plates de dichalcogénure de molybdène-tungstène peuvent ressembler davantage à un alliage, avec des frontières diffuses entre leurs domaines cristallins. Cependant, le nouveau matériau — techniquement, 2H MoSe
"Au lieu d'avoir une bande interdite unique basée sur la composition d'un alliage, nous pouvons régler la bande interdite dans ce matériau de manière très contrôlable, " A déclaré Apte. " La forte dissemblance entre deux domaines atomiquement minces adjacents ouvre de nouvelles voies. " Il a déclaré que la plage de tensions s'étendait probablement de 1,5 à 2,5 électron-volts.
La croissance des matériaux impliquait de manière fiable la création d'un diagramme de phase qui exposait comment chaque paramètre - l'équilibre du précurseur de gaz chimique, la température et le temps-affecte le processus. L'étudiante diplômée et co-auteure de Rice Sandhya Susarla a déclaré que le diagramme sert de feuille de route pour les fabricants.
"Le plus gros problème de ces matériaux 2D est qu'ils ne sont pas très reproductibles, " dit-elle. " Ils sont très sensibles à beaucoup de paramètres, car le processus est contrôlé cinétiquement.
"Mais notre processus est évolutif car il est contrôlé thermodynamiquement, " a déclaré Susarla. " Les fabricants n'ont pas beaucoup de paramètres à prendre en compte. Ils n'ont qu'à regarder le diagramme de phase, contrôler la composition et ils obtiendront le produit à chaque fois."
Les chercheurs pensent qu'ils peuvent mieux contrôler la forme du matériau en adaptant le substrat à la croissance épitaxiale. Faire en sorte que les atomes se mettent en place conformément à l'arrangement atomique de la surface permettrait une personnalisation beaucoup plus importante.
