laboratório de arroz acrescenta ‘ilhas’ metálicos para semicondutores bidimensional para a eletrônica

Ao ficar no caminho, átomos de flúor ajudar a transformar um material bidimensional a partir de um semicondutor de um metal de uma forma que poderia ser muito útil para a electrónica e outras aplicações. Um estudo conduzido por Rice materiais cientista Pulickel Ajayan e principal autor Sruthi Radhakrishnan detalha um novo método para transformar dissulfeto de tungstênio partir de um semicondutor a um estado metálico.

Outros laboratórios têm alcançado a transformação pela adição de elementos para o material de - um processo conhecido como a dopagem - mas a mudança nunca antes foi estável. Os testes e os cálculos mostraram no arroz a fluoração de fechaduras de tungsténio dissulfureto no novo estado, que tem propriedades ópticas e magnéticas únicas.

Os pesquisadores também observaram o efeito da transformação do material de tribológico propriedades - uma medida de atrito, lubrificação e desgaste. Em resumo, adição de flúor torna o material mais escorregadio à temperatura ambiente.

O trabalho do laboratório é detalhada em Materiais avançados.

Tungsten dissulfeto é um dichalcogenide metal de transição (TMD), um átomo de semicondutores de espessura. Ao contrário grafeno, que é uma estrutura plana de átomos de carbono, um DTM incorpora dois elementos, um um metal de transição átomo (nesse caso, tungstênio) e o outro (enxofre) uma calcogeno. O material não é rigorosamente plana; a camada de metal de transição é ensanduichada entre o calcogeno, a formação de uma estrutura de três camadas.

DTMs são blocos de construção potenciais com outros materiais 2D para armazenamento de energia, electrocatálise e lubrificação, todos os quais são influenciados pela transformação de fase agora estáveis.

Como os átomos de flúor são muito menores do que o espaço de 0.6 nanômetros entre as camadas de tungsténio e enxofre, os pesquisadores disseram que os átomos invasivos trabalhar seu caminho entre, perturbando estrutura ordenada do material. O flúor permite que os planos de enxofre para deslizar esta forma ou que, e o comércio resultante de electrões entre o flúor e enxofre também é responsável para as propriedades únicas.

Fluoridating bidimensional dissulfureto de tungsténio adiciona ilhas metálicos para o semicondutor sintético, juntamente com as propriedades ópticas e magnéticas únicas, de acordo com pesquisadores da Universidade Rice. Cortesia do Grupo de Pesquisa Ajayan

“Certamente foi uma grande surpresa. Quando começamos este trabalho, uma transformação de fase foi a última coisa que esperava ver.”, disse Radhakrishnan, um ex-aluno de pós-graduação no laboratório de Ajayan e agora um engenheiro módulo da Intel Corp. em Hillsboro, Minério.

“É realmente surpreendente que as características de atrito de dissulfeto de tungstênio fluorado são totalmente diferentes do grafeno fluorado que foi estudado antes,”Disse o co-autor Tobin Filleter, um professor associado de engenharia mecânica da Universidade de Toronto. “Esta é uma motivação para o estudo de materiais 2D semelhantes para explorar tal comportamento interessante.”

Os pesquisadores disseram que o flúor parece não só diminuir o bandgap e tornar o material mais condutor, mas também causa defeitos que criam metálicos “ilhas” ao longo da superfície do material que também exibem propriedades paramagnéticas e ferromagnéticas. “Essas regiões de dissulfureto de tungsténio metálico são magnéticas e eles interferem uns com os outros, criando propriedades magnéticas interessantes,”Radhakrishnan disse.

Mais distante, porque os átomos de flúor são electricamente negativo, eles também são suspeitos de alterar a densidade de elétrons dos átomos vizinhos. Que altera as propriedades ópticas do material, tornando-se um candidato para aplicações de detecção e de catálise. Radhakrishnan sugerido os materiais podem também ser úteis na sua fase metálica como eléctrodos para supercapacitores e outras aplicações de armazenamento de energia.

Radhakrishnan disse diferentes concentrações de flúor alterar a proporção de alteração da fase metálica, mas a mudança manteve-se estável em todas as três concentrações estudadas laboratório.

“A transformação de fase, mudar em propriedades com funcionalização por flúor e suas mudanças magnéticas e tribológicas são muito emocionantes,”Ajayan disse. “Isso pode ser estendido a outros materiais 2D em camadas e tenho certeza que ele vai abrir algumas aplicações cativantes.”

Os co-autores do documento são Deya Das e Abhishek Singh do Indian Institute of Science; Liangzi Deng e Paul Chu, um professor de física na Universidade de Houston; Filleter, Parambath Sudeep e Guillaume Colas, da Universidade de Toronto; Sadegh Yazdi, da Universidade do Colorado, Pedregulho; Arroz aluno Chandra Sekhar Tiwary do Instituto Indiano de Tecnologia Kharagpur; ea estudante Carlos de los Reyes e Angel Martí, um professor de química, bioengenharia e ciência dos materiais e nanoengineering, de arroz.

Fonte: notícias.arroz.edu, por Mike Williams