Kaksiulotteista piikarbidia ja perovskiittioksinitridia

(22.3.2023) Pitkään teoretisoitu piikarbidin kaksiulotteinen allotrooppi on ollut vaikea saada aikaan.

Teoreetikoiden mukaan pii- ja hiiliatomien kaksiulotteisella hunajakennomaisella kaksiulotteisella piikarbidilla (SiC), tulisi olla korkea mekaaninen sitkeys. Lisäksi 2D-piikarbidin pitäisi helposti absorboida ja emittoida fotoneja.

Nyt Craig Polley Lundin yliopistosta ja kollegat osoittavat, että he voivat kasvattaa suuria alueita 2D-kalvoja piikarbidista sputterointitekniikan avulla.

He ovat saaneet aikaan laaja-alaisen, alhaalta ylöspäin suuntautuvan synteesin yksikiteisen, epitaksiaalisen yksikerroksisen piikarbidin kasvatuksen ultraohuiden siirtymämetallikarbidikalvojen päällä piikarbidisubstraateilla.

Tällä hetkellä piikarbidia ei voida kuitenkaan "vapauttaa" alla olevasta irtomateriaalista ja sen toteuttaminen on jatkotutkimuksen aihe.

Löytömme edustavat ensimmäistä askelta kohti rutiininomaista ja räätälöityä 2D-SiC-yksikerrosten synteesiä ja tämä uusi heteroepitaksiaalinen järjestelmä voi löytää erilaisiasovelluksia aurinkosähköstä topologiseen suprajohtavuuteen.

Ryhmä Kumamoton yliopiston tutkijoita professori Shintaro Idan johdolla ovat puolestaan onnistuneet luomaan kaksiulotteisia nanoarkkeja, joissa on viritettävällä kaistaero.

”Metallioksinitridisiä puolijohteisia nanolevyjä, jotka sisältävät happea, typpeä ja metallia, ei ole paljoa tutkittu. Näistä materiaaleista valmistetuilla ohuilla kalvoilla on parempia toimintoja kuin oksideilla toteutetuilla. Siten niiden synteesillä on valtava vaikutus tällä alalla. Syntetisoimme RP-faasin perovskiittioksinitrideistä nanolevyjä, joiden ominaisuudet, kuten sen kaistaero, ovat vapaasti viritettävät”, kertoo professori Ida.

Nanolevyjen syntetisoinnin jälkeen ryhmä valmisteli "superhilarakenteen", joka koostui vuorotellen syntetisoitujen nanoarkkien ja oksidin (Ca2Nb3O10) nanoarkkien kerroksista.

Testatessaan tämän superhilan ominaisuuksia he havaitsivat, että sillä oli ylivoimainen protonijohtavuus ja erinomainen fotokatalyyttinen aktiivisuus.

"Tämän tutkimuksen tulokset avaavat uusia mahdollisuuksia useiden superhilojen tuottamiseen käyttämällä 2D-nanoarkkitehtuuriin perustuvaa pehmeäkemiallista nanoarkkitehtoniikkaa", professori Ida pohtii.

”Tämä vie meidät askeleen lähemmäksi kestävää yhteiskuntaa, sillä nämä nanolevyt mahdollistaisivat tehokkaan veden jakamisen fotokatalyyttinä ja myös monimutkaisemman ja myös tehokkaamman elektroniikan luomisen.”

Aiheesta aiemmin

Uutta puhtia piikarbidille

Keinoja ja visioita 2D-materiaalien käytölle

Kvanttimittauksia ja lomittumisia

Kun tavoitellaan kvanttitekniikoiden käyttöönottoa, täytyy mittaus- ja tutkimustekniikoiden olla näitä tavoitteita syvemmällä. Lomittuminen on sinänsä yksi tutkimusten kohde mutta se antaa myös mahdollisuuden tarkempiin mittauksiin.

Näistä aiheista kertoo uusin katsausartikkeli


Aiemmat uutiset

Valoemissio ilman teoriaa (21.03.2023)
Northeastern Universityn tutkijat kansainvälisine kumppaneineen ovat tehneet löydön, joka kyseenalaistaa sen mitä tiedämme fotoemission toiminnasta. Tämä luo pohjaa..

Aurinkokennoa rullalta rullalle (20.03.2023)
Swansean yliopiston tutkijat ovat luoneet tavan luoda "täysin tulostettavaa" perovskiittista valosähköistä kalvoa. Tiimi etsi vaihtoehtoa näissä ratkaisuissa tyypillisesti..

Sähköisesti ohjattua passiivista säteilyjäähdytystä (18.03.2023)
Rakennusten ja ajoneuvojen jäähdyttämiseen tarvitaan muuttuvassa ilmastossa yhä energiatehokkaampia tapoja. ”Passiivisen säteilyjäähdytyksen avulla ulkoavaruuden..

Ferrosähköinen HEMT-transistori (17.03.2023)
Noin kuukausi sitten Michiganin yliopiston tutkijat julkistivat ferrosähköisen puolijohteen, jonka nanomittakaavainen ohuus on nykyaikaisten tietojenkäsittelykomponenttien..

Yhden fotonin emittereitä piille (16.03.2023)
Lähitulevaisuudessa kvanttitietokoneiden odotetaan mullistavan laskentatapaamme. Mutta tällaisten uusien kvanttiteknologian sovellusten saavuttamiseksi tarvitaan..