Wissenschaftler bilden flache Tellur

In der Lauf der Dinge so oft in der Wissenschaft, Amey Apte zweidimensionale Tellur auf der Suche war nicht beim Experimentieren mit Materialien an der Rice University. Aber es gab.

„Es ist wie ich versuchte, einen Pfennig zu finden und stattdessen einen Dollar gefunden,“, sagte er.

Apte und seine Kollegen verfilmt Tellur, ein seltenes Metall, weniger als ein Nanometer (Milliardstel Meter) Dick durch schmelzen pudert das Element an der Hochtemperatur und bläst die Atome auf einer Oberfläche. Er sagte, dass das resultierende Material, Tellurene, zeigt Versprechen für die nächste Generation, Nahinfrarot-Solarzellen und anderen opto-elektronischen Anwendungen, für die Manipulation von Licht.

Die schlanke Jackpot wird in 2D Materialien beschrieben.

„Ich habe versucht, ein Übergangsmetall-Dichalcogenide, Wolfram Ditelluride zu wachsen, aber weil Wolfram einen hohen Schmelzpunkt hat, war es schwierig,“ sagte Apte, Doktorand im Labor von Materialwissenschaftler Pulickel Ajayan Reis und Co-Lead-Autor des Papiers. „Aber bemerkte ich einige andere Filme, die mein Interesse geweckt.“

Die anderen Filme erwies sich als ultradünne Kristalle reines Tellur. Weitere Experimente führten die Forscher erstellen Sie das neue Material in zwei Formen: eine große, einheitliche Film über 6 Nanometer dick, die eine Zentimeter Quadratmeter Fläche abgedeckt und ein Dreischicht-atomic-Film, der weniger als ein Nanometer Dicke gemessen.

„Übergangsmetall-Dichalcogenides sind der letzte Schrei in diesen Tagen, aber die sind alle 2D Verbundwerkstoffe“ Ajayan sagte. „Dieses Material ist ein einzelnes Element und zeigt wie viel Strukturreichtum und Vielfalt als eine Verbindung, so dass 2D Tellur aus einem theoretischen und experimentellen Standpunkt aus interessant ist. Einzelnes Element Chalcogen Schichten der atomaren Schlankheit wäre interessant aber nicht viel untersucht worden.“

Mit leistungsstarken Elektronenmikroskop Rices aufgenommene Bilder zeigten, dass die Atomlagen sich gerade als Theorie vorausgesagt, als Graphen-wie sechseckige Platten leicht versetzt zueinander angeordnet hatte. Tellurene, hergestellt in einem 650 Grad Celsius (1.202-Grad Fahrenheit) Ofen durch schmelzen pulvermasse Tellur, erschien auch sanft in einer Weise, die subtil die Beziehungen zwischen den Atomen auf jeder Ebene ändert angeschnallt werden.

„Aus diesem Grund sehen wir verschiedene polytypen, wodurch die Kristallstruktur des Materials bleibt gleich, aber die Atomanordnung kann unterscheiden sich je nach wie die Schichten gestapelt werden,“ sagte Apte. „In diesem Fall die drei polytypen sehen wir unter dem Mikroskop passen theoretisch vorhergesagte Strukturen und haben völlig unterschiedliche Gitter-Arrangements, die jede Phase unterschiedliche Eigenschaften geben.“

„In der Ebene Anisotropie bedeutet auch, dass die Eigenschaften der optischen Absorption, Transmission oder elektrische Leitfähigkeit werden in die zwei Hauptrichtungen unterscheiden“, sagte Rice graduate Student und Co-Lead-Autor Elizabeth Bianco. „Zum Beispiel Tellurene zeigen elektrische Leitfähigkeit bis zu drei Größenordnungen höher als Molybdän-Disulfid, und wäre es sinnvoll in der Optoelektronik.“

Dickere Tellur Filme wurden auch unter Vakuum bei Raumtemperatur über pulsed Laser Deposition, die Atome von Masse gestrahlt und erlaubte ihnen, bilden einen stabilen Film auf einer Fläche von Magnesiumoxid.

Tellurene hätte topologische Eigenschaften mit potenziellen Vorteile für die Spintronik und Magneto-Elektronik. „Tellur Atome sind viel schwerer als Kohlenstoff“, sagte Apte. „sie zeigen ein Phänomen namens Spin-Bahn Kopplung, die ist sehr schwach in leichtere Elemente und ermöglicht viel mehr exotische Physik wie topologische Phasen und Quanteneffekte.“

„Das faszinierende an Tellurene, das unterscheidet ihn von anderen 2D Materialien seine einzigartige kristalline Struktur und hohe Schmelztemperatur ist“, sagt Co-Autor Ajit Roy, Materialwissenschaftler bei der Air Force Research Laboratory bei Wright-Patterson Air Force Base in Dayton, Ohio. „Das können wir zur Erweiterung des Leistungsbereichs der Optoelektronik, thermoelektrische und andere Dünnschicht-Geräte.“

Weitere Informationen:
Amey Apte Et Al. Polytypism in ultra-dünnen Tellur, 2D Materialien (2018). DOI: 10.1088/2053-1583/aae7f6

Teilen Ist Liebe! ❤❤❤ 22 shares ❤❤❤

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

shares