Fabricação de pressão atmosférica de grande porte camada única retangular SnSe flocos

Pesquisa em dois materiais de dimensões (2D) tem floresceu nos últimos anos, desde o isolamento bem sucedido do grafeno, devido à possibilidade de 2D materiais com propriedades elétricas, ópticas e mecânicas superiores sobre suas contrapartes de granel^{1 , 2 , 3 , 4 , 5}. materiais 2D mostram aplicações promissoras optoeletrônicos e dispositivos eletrônicos^6,7, catálise e^8,9, superfície-enhanced Raman de separação da água ^{detecção de espalhamento 10,11}, etc. A grande família de materiais em camadas, que pode ser esfoliada em 2D materiais mostra grande diversidade, variando do grafeno semi metálico para o semicondutor metal de transição dichalcogenides (TMDs ) e preto (BP) de fósforo para o nitreto de boro hexagonal isolantes (h-BN). Estes materiais e estende seus foram bem estudados nos últimos anos e comparecemos muitas novas propriedades e aplicações¹². Outros menos estudados, mas igualmente prometer 2D em camadas de materiais no IIIA-VIA (gás, GaSe e InSe)^13,14 e IVA-VIA (GeS GeSe e SnS)^15,16,17 famílias têm também recentemente recebida atenção.

SnSe pertence a IVA-VIA grupo e cristaliza-se em uma estrutura ortorrômbica, com os átomos organizados no grupo de espaço pnma e minado dentro da camada, como a estrutura de cristal do phosphorene. SnSe é um semicondutor de estreito fosso com um gap de energia de 0,6 eV, mas é mais conhecido por suas propriedades termelétricas mais originais, como é relatado para ter um valor muito alto (termelétrica figura de mérito) de ZT de 2.6 em 923 K^18,19 , que tem sido atribuído à sua estrutura eletrônica única e baixa condutividade térmica. Enquanto em massa SnSe cristais estão disponíveis comercialmente e podem ser cultivadas por métodos conhecidos, tais como o método de Bridgeman-Stockbarger²⁰ ou o método de transporte de vapor químico²¹, crescendo grande porte SnSe alguns-camada e a camada única na dielétrico substratos é mais desafiador. Existem muitos substratos para dar suporte ao crescimento material 2D, tais como grafite pirolítica altamente orientado (HOPG), mica, SiO₂, Si₃N₄e vidro. Dielétricos de₂ SiO baixo custo são os mais comumente usados o substrato, como estes permitem a fabricação de transistores de efeito de campo –, onde os dielétricos servem como parte da porta traseira elétrica. Em nossa experiência, ao contrário de grafeno e TMDs, é difícil obter flocos de SnSe alguns-camada ou camada única pelo método de esfoliação Micromecânico, como granel SnSe tem uma alta do interlayer da energia de ligação²² MEV 32 / Ų, que leva a espessura camadas, mesmo ao longo das bordas dos flocos esfoliadas. Portanto, para estudar as propriedades eletrônicas novela de poucas camadas e única camada SnSe, um método sintético novo, simples e barata para preparar a alta qualidade de grande porte monocamada SnSe cristais em substratos de isolamento é necessário, especialmente porque tem SnSe mostrado grande promessa como um candidato para termelétricos aplicativos para conversão de energia em temperatura moderada e baixa gama¹⁹.

Vários pesquisadores desenvolveram métodos para sintetizar cristais SnSe de alta qualidade. Liu et al . ²³ e Franzman et al ²⁴ usado um método de solução-fase para sintetizar SnSe nanocristais de diferentes formas, tais como pontos quânticos, nanoplates, único nanosheets cristalina, nanoflowers e nanopolyhedra usando SnCl₂ e selênio-alquil-fosfina ou dialquil diselenium como precursores. Baumgardner et al ²⁵ sintetizado coloidal SnSe nanopartículas através da injeção de bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II) em trioctylphosphine quente, e obtiveram nanocristais de ~ 4-10 nm de diâmetro. Boscher et al ²⁶ usado uma técnica de deposição de vapor químico de pressão atmosférica para obter SnSe filmes em substratos de vidro utilizando estanho tetracloreto e dietil Seleneto precursores com um rácio de tetracloreto de estanho 10 maiores que selenieto de dietilo e seus sintetizado SnSe filmes foram cerca de 100 nm de espessura e prata-preto na aparência. Zhao et al . ²⁷ usado transporte deposição de vapor em um sistema de vácuo baixo e sintetizado do único-cristal SnSe nanoplates em substratos de mica e obtidos nanoplates quadrados de 1-6 µm. No entanto, obtenção de camada única SnSe cristais não são possíveis utilizando essas técnicas. Li et al. ²⁸ com sucesso sintetizado monocamada único-cristal SnSe nanosheets usando um método sintético de um pote com SnCl₄ e SeO₂ precursores. No entanto, eles só foram capazes de obter um tamanho lateral de cerca de 300 nm para seus nanosheets. Recentemente publicamos nosso método para crescer alta qualidade, de grande porte monocamada SnSe cristais que são puros de fase²⁹. Este protocolo detalhado destina-se a ajudar novos profissionais a crescer outros de grande porte ultrafinos 2D materiais de alta qualidade usando esta metodologia.