Kiertymä muokkaa kaistaeroa

Nebraskan yliopiston insinöörit Peter Sutter ja Eli Sutter ovat osoittaneet, että sopiva välikerros vääntää kerrostetut nanomateriaalit uuteen asentoon

Yli vuosikymmenen ajan insinöörit ovat tutkineet ja testanneet erilaisia ohutkalvojen van der Waals –heterorakenteita.

Muutama vuosi sitten, tieteilijät alkoivat tutkia myös van der Waals -pinojen kerrosten toisiinsa kiertämisen vaikutuksia. Havaitut kerrosten väärät kohdistukset tuottivat myös mielenkiintoisia tuloksia - muuntaen materiaalin esimerkiksi suprajohteeksi tai muuttamalla sitä miten puolijohde emittoi valoa.

Saavutus kohtasi kuitenkin huomattavaan haasteen: Huolimatta van der Waals -voimien heikkoudesta, lähekkäiset kerrokset pysyvät mieluummin linjassa toistensa kanssa. Kerrosten kasaaminen manuaalisesti yksi kerrallaan voisi ratkaista ongelman, mutta vaatii äärimmäistä tarkkuutta "Eikä se ei ole skaalautuva millään tarkoituksenmukaisella tavalla", sanoo mekaaniikan ja materiaalitekniikan professori Eli Sutter.”

Joten Sutterit päättivät kokeilla Aalto-yliopiston ja Wyomingin yliopiston kollegoiden kanssa erilaista taktiikkaa: syntetisoida suoraan kiertyneitä pinoja. "Ajattelimme, että jos voisimme ensin kasvattaa jonkin muun kiteen, joka muotoutuisi halutunlaiseksi, niin ehkä tämä välikide, eikä sen alla oleva substraatti, voisi sanella lopputuotteen suunnan", Peter toteaa.

Näin kierryttämien onnistuikin tinasulfidien ja rikin avulla. Kerroksien kiertymäksi saatiin 30 astetta. Ja kun kolmas kerros kiertyy toiset 30 astetta, kokonaiskiertymäksi tulee 60 astetta.

Osoittaakseen lähestymistavan yleistettävyyttä ryhmä sai aikaan saman saavutuksen korvaamalla tinadisulfidisubstraatin kahdella muullakin van der Waals puolijohteella, molybdeenidisulfidilla ja volframidisulfidilla.

Kierretyt heterostruktuurit osoittavat erityisen lupauksen modifioida atomisesti ohuiden puolijohteiden olennaista osaa: niiden kaistaeroja. Valenssi- ja johtamiskaistojen välinen ero on se mikä saa puolijohdemateriaalit johtamaan sähkövirtaa ja absorboimaan tai emittoimaan valoa.

"Joten joitain erittäin mielenkiintoisia ominaisuuksia voi ilmetä, jos pelaat tätä kiertävää peliä", Peter sanoi.

Aiheeseen liittyen Nanobitteja sivuston uusin Katsausartikkeli käsittelee TMDC-materiaaleja ja niiden erilaisia ominaisuuksia ja ulottuvuuksia.

Aiheesta aiemmin:

Moiré-kuviot tuottavat superhiloja

Uusia tiloja grafeenin taikakulmassa