Райс лаборатория добавляет металлические «островки» в двухмерной полупроводник для электроники

Получая в пути, атомы фтора помогают двумерный материал преобразования из полупроводника с металлом таким образом, что может быть весьма полезным для электроники и других приложений. Исследование во главе с Райс материалами учеными Пуликел Аджаяна и ведущий автор Шрутите Радхакришнаны детализирует новый метод для преобразования дисульфида вольфрама из полупроводника в металлическое состояние.

Другие лаборатории добились трансформаций пути добавления элементов к материалу, - процесс, известный как легирование - но изменение никогда прежде не было стабильным. Испытания и расчеты при Райс показали фторирование дисульфида вольфрама замков в новом состоянии, который обладает уникальными оптическими и магнитными свойствами.

Исследователи также отметили эффект трансформации на материал трибологическая свойства — мера трения, смазки и износа. Короче, добавление фтора делает материал более скользким при комнатной температуре.

Работа лаборатории подробно описана в Передовые материалы.

Дисульфид вольфрама является переходный металл дихалькогенида (TMD), атом толщиной полупроводника. В отличие от графена, которая представляет собой плоскую решетку из атомов углерода, TMD включает в себя два элемента, один переходный металл атом (в этом случае, вольфрам) и другие (сера) a халькогена. Материал не является строго плоским; переходный металл слой зажат между халькогеном, образуя трехслойную решетку.

TMDS потенциальные строительные блоки с другими 2D материалов для хранения энергии, электрокатализ и смазки, все из которых находятся под влиянием ныне стабильного фазового превращения.

Поскольку атомы фтора гораздо меньше, чем 0,6-нанометровом пространство между слоями вольфрама и серами, исследователи говорят, что инвазивные атомы своего пути между, нарушая упорядоченную решетку материала. Фтора позволяет серы плоскости скользить таким образом, что или, и полученная в результате торговли электронов между фтором и серы также учитывает уникальные свойства.

Фторировании двумерный дисульфида вольфрама добавляет металлические островки к синтетическому полупроводнику, наряду с уникальными оптическими и магнитными свойствами, по мнению исследователей из Университета Райса. Предоставлено исследовательской группой Аджаян

«Конечно, это был большой сюрприз. Когда мы начали эту работу, фазовое превращение было последним, что мы ожидали увидеть». сказал Радхакришнан, бывший аспирант лаборатории Аджаяна, а ныне инженер-модуль в Intel Corp.. в Хиллсборо, руда.

«Это действительно удивительно, что фрикционные характеристики фторированного дисульфида вольфрама полностью отличаются от фторированной графена, который был изучен до того,»Сказал соавтор Тобин Filleter, доцент кафедры машиностроения в Университете Торонто. «Это мотивация для изучения подобных 2D материалов для изучения такого интересного поведения.»

Исследователи говорят, что фтор, по-видимому, не только уменьшает ширину запрещенной зоны и делает материал более проводящим, но также вызывает дефекты, которые создают металлические «островки» вдоль поверхности материала, которые также проявляют парамагнитные и ферромагнитные свойства.. «Эти области металлического дисульфида вольфрама обладают магнитными свойствами и мешают друг другу., создание интересных магнитных свойств,— сказал Радхакришнан..

В дальнейшем, потому что атомы фтора электрически отрицательны, их также подозревают в изменении электронной плотности соседних атомов. Это изменяет оптические свойства материала., что делает его кандидатом для сенсорных и катализирующих приложений. Радхакришнан предположил, что материалы в их металлической фазе также могут быть полезны в качестве электродов для суперконденсаторов и других приложений для хранения энергии..

Радхакришнан сказал, что различные концентрации фтора изменяют пропорцию изменения металлической фазы., но изменение оставалось стабильным во всех трех концентрациях в лаборатории изучала.

«Фаза преобразования, изменение свойств с функционализацией фтором и его магнитные и трибологические изменения очень интересно,»Сказал Ajayan. «Это может быть распространено и на другие 2D слоистых материалов, и я уверен, что он будет открыть некоторые увлекательные приложения.»

Соавторы бумаги являются Дея Дас и Абхишек Сингх из Индийского института науки; Liangzi Дэн и Пол Чу, профессор физики в Университете Хьюстона; Filleter, Parambath Sudeep и Гийом Колас из Университета Торонто; Sadegh Yazdi из Университета Колорадо, валун; Райс выпускником Chandra Sekhar Tiwary Индийского технологического института Кхарагпуре; и аспирант-Карлос-де-лос-Рейес и Angel Martí, доцент кафедры химии, биоинженерии и науки о материалах и Наноинженерия, Райс.

Источник: новости.рис.эду, Майк Уильямс