Kaksiulotteista piikarbidia ja perovskiittioksinitridia

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 erilaisia sovelluksia 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