Kovalenttisilla sidoksilla 2D-2D-heterorakenteita

06.05.2022

IMDEA-kovalenttisia-2D-2D-heterorakenteita-200-t.jpgMoS2:n 2D-rakenteet on yhdistetty grafeeniin kovalenttisella sidoksella.

Yleisin menetelmä 2D-2D-heterorakenteiden synteesiin on materiaalien suora kasvattaminen päällekkäin.

Tällaisissa atomipinnoituksella rakennetuissa rakenteissa 2D-kerrokset sitoutuvat heikosti toisiinsa van der Waalsin vuorovaikutuksien kautta. Mutta näiden kahden materiaalin rajapinnan hallinnan puute sähköisen y-viestinnän, kemiallisen luonteen tai kerrosten välisen etäisyyden osalta estää siten kestävien monikäyttöisten laitteiden rakentamisen.

Enrique Burzurín ja Emilio M. Pérezin johtama tutkijaryhmä IMDEA Nanocienciassa (Madrid, Espanja) on yhdistänyt ensimmäistä kertaa 2D-materiaalien MoS2:n ja grafeenin kerroksia kovalenttisesti.

Ryhmä on käyttänyt synteettisen kemian työkaluja ompelemaan useita MoS2 -hiutaleita yksikerroksisiin grafeenirakenteisiin käyttämällä bifunktionaalista molekyyliä, jossa on kaksi kiinnityspistettä.

Siirtymämetallidikalkogenidin MoS2:n puolijohtavien ominaisuuksien yhdistelmä grafeenin korkeaan kantajaliikkuvuuteen on erityisen houkutteleva sovelluksia ajatellen.

Ryhmä rakensi kenttävaikutustransistoreja (FET) testatakseen rakenteen sähköisiä ominaisuuksia. He löysivät muutoksen hilajännitteen ominaisuudessa, jossa Dirac-kartio siirtyi kohti positiivisia jännitteitä ja virran pieneneminen minimissä. Kontrollikoe puhtaalla MoS2:lla grafeenin päälle ripustettuna ei osoittanut merkittäviä muutoksia D-kaistan intensiteetissä.

Mielenkiintoista on, että varauksenkantajien liikkuvuus säilyy funktionalisoinnin ja kovalenttisen sidoksen muodostumisen jälkeen MoS2:n ja grafeenin välillä, ollen siten grafeenin dopingin aste, joka on säädettävissä funktionalisointiasteen kautta.

Näiden 2D-2D kovalenttisten heterorakenteiden valmistaminen on suhteellisen helppoa. Yksikerroksisen grafeenilevyn sisältävä piisubstraatti upotettiin funktionalisoidun MoS2:n suspensioon vedessä 35 °C:ssa.

Ensimmäistä kertaa tutkijat ovat käyttäneet kemian työkaluja 2D-materiaalien kovalenttiseen sitomiseen. Tulokset osoittavat kemiallisen lähestymistavan voiman rakentaa MoS2-grafeeniheterorakenteita yli van der Waalsin rakenteiden, joka säilyttää grafeenin kantajien liikkuvuuden korkean suorituskyvyn FET-laitteissa.

Aiheesta aiemmin:

NOEMSejä van der Waalsin heterorakenteilla

Kaksiulotteisia heterorakenteita

24.05.2022Paremman kvanttibitin rakentaminen
23.05.2022Polttokennoja ohentaen
20.05.2022Vetyä ja kvanttielektroniikkaa
20.05.2022Atominohut eriste kuljettaa spinejä
18.05.2022Vikasietoinen kvanttitietokonemuisti timantissa
17.05.2022Kvanttiturhautumista etsien
17.05.2022Topologiaa langattomalle tekniikalle
16.05.2022Leväkenno pyörittää Arm Cortex M0+:aa
13.05.2022Ioninen nestepohjainen säilölaskenta
12.05.2022Nanotekninen mikroskooppikuvaus älypuhelimeen

Siirry arkistoon »