לחץ אטמוספירי ייצור של פתיתי בשכבה יחידה מדוד גדול מלבני SnSe

מחקר שני החומרים מימד (2D) יש פרחו בשנים האחרונות מאז הבידוד מוצלח של גראפן, בשל האפשרות של חומרים 2D שיש מאפיינים חשמלית, אופטי, מכני מעולה על עמיתיהם שלהם צובר^{1 , 2 , 3 , 4 , 5}. חומרי 2D מראים יישומים מבטיחים בתוך מעגל של מכשירים אלקטרוניים^6,7, זרז ומים פיצול^8,9, ראמאן משופרת השטח פיזור ^{חישה 10,11}, וכו ‘ המשפחה גדול של חומרים שכבתית אשר יכול להיות exfoliated לתוך חומרים דו-ממדיים להראות מגוון רחב, החל הגרפן מתכתי למחצה dichalcogenides מתכות מעבר מוליכים למחצה (TMDs ) שחור זרחן (BP) ניטריד בורון משושה בידוד (h-בסון). חומרים אלה שלהם heterostructures נחקרו היטב בשנים האחרונות ואני הצגתי לראווה רבות הרומן למאפיינים ויישומים¹². השני פחות למד, אבל באותה מידה מבטיחים דו-ממדי שכבתית בחומרים IIIA-דרך^13,(גז, GaSe, וחרקים)¹⁴ ו- IVA-דרך (GeS, GeSe ו SnS)^15,יש משפחות^{17 16,} גם קיבל לאחרונה תשומת לב.

SnSe שייך IVA-דרך קבוצה והיא מתגבשת במבנה האורתורומבית, עם האטומים מסודרים קבוצת מרחב pnma , קרסו בתוך שכבת, כמו מבנה הגביש של phosphorene. SnSe הוא הפער צר מוליך למחצה עם פער הלהקה של 0.6 eV, אבל יותר נודע בזכות תכונותיו תרמואלקטרי ייחודי יותר, כפי שהוא דווח כי ערך (תרמואלקטרי דמותו של הצטיינות) ZT גבוהה מאוד של 2.6-923 K^18,19 , אשר יוחסה אלקטרונית המבנה הייחודי שלה, מוליכות חום נמוכה. בזמן לרשימות תפוצה SnSe קריסטלים הינם זמינים מסחרית, ניתן לגדל על ידי שיטות ידועות, כגון שיטת Bridgeman-Stockbarger²⁰ או שיטת תחבורה אדים כימיים²¹, גדל גדול בגודל SnSe כמה שכבות, שכבה אחת על חומר דיאלקטרי סובסטרטים הוא יותר מאתגרת. ישנם מצעים רבים כדי לתמוך 2D גידול, כגון גרפיט פירוליטי אוריינטציה גבוהה (HOPG), נציץ, SiO₂,₃N סי₄זכוכית. דיאלקטרים₂ SiO נמוכים הם הכי נפוץ המצע, כמו אלה מאפשרים הזיוף שדה – אפקט טרנזיסטורים, איפה דיאלקטרים לשמש חלק השער האחורי חשמל. מניסיוננו, בניגוד גרפן, TMDs, זה קשה להשיג פתיתי SnSe כמה שכבות או שכבה אחת על ידי שיטת קילוף עור micromechanical, כמו בצובר SnSe יש גבוה interlayer מחייב אנרגיה²² מתוך תהליך 32 /², מה שמוביל עבה שכבות, אפילו לאורך קצות שבבי exfoliated. לכן, ללמוד את תכונות אלקטרוניות הרומן של מספר שכבות, שכבה אחת SnSe, שיטה חדשה פשוטה, בעלות נמוכה סינתטי להכין באיכות גבוהה מדוד גדול בשכבה יחידה SnSe קריסטלים על בידוד סובסטרטים נדרשת, במיוחד מאז SnSe יש הראו הבטחה גדולה כמועמד עבור יישומים תרמואלקטרי המרת אנרגיה טווח טמפרטורה נמוכה, בינונית¹⁹.

מספר חוקרים פיתחו שיטות לסנתז גבישים SnSe באיכות גבוהה. ליו. et al. ²³ ו. Franzman et al. ²⁴ נהגה שיטת פתרון שלב לסנתז nanocrystals SnSe של צורות שונות, כגון נקודות קוונטיות, nanoplates, nanosheets גבישי יחיד, nanoflowers, nanopolyhedra באמצעות SnCl₂ ואלקיל-פוספין-סלניום או dialkyl diselenium כמו סימנים מקדימים. . Baumgardner et al. ²⁵ מסונתז colloidal חלקיקי SnSe על ידי הזרקת bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II) לתוך trioctylphosphine חם, השיגו nanocrystals של ~ 4-10 ננומטר בקוטר. . Boscher et al. ²⁶ נוצל טכניקה בתצהיר אדים כימיים לחץ אטמוספירי להשגת SnSe סרטים על מצעים זכוכית באמצעות מבשרי selenide בדיל של tetrachloride ו- diethyl עם יחס tetrachloride פח 10 גדול יותר diethyl selenide, מסונתז שלהם SnSe הסרטים היו בערך 100 ננומטר שחור-כסף מראה ועבה. זאו. et al. ²⁷ בשימוש אדי התצהיר תחבורה בתוך מערכת ואקום נמוך, מסונתז יחיד-קריסטל nanoplates SnSe על מצעים נציץ וקיבלתי nanoplates מרובע של 1-6 מיקרומטר. עם זאת, קבלת SnSe בשכבה יחידה קריסטלים אינן אפשריות באמצעות טכניקות אלה. Li. et al. ²⁸ מסונתז בהצלחה בשכבה יחידה בודדת-קריסטל SnSe nanosheets באמצעות שיטה סינתטית סיר אחד עם SnCl₄ ו- SeO₂ סימנים מקדימים. עם זאת, הם הצליחו רק להשיג גודל לרוחב של 300 ננומטר על nanosheets שלהם. לאחרונה פרסמנו את השיטה שלנו לגדול באיכות גבוהה, מדוד גדול בשכבה יחידה SnSe קריסטלים אשר טהור שלב²⁹. פרוטוקול מפורט זה נועד לעזור למתרגלים חדשים לצמוח מדוד גדול איכותי ודק במיוחד 2D חומרים אחרים באמצעות מתודולוגיה זו.