Presión atmosférica fabricación de escamas de gran tamaño SnSe Rectangular de una sola capa

Investigación en dos dimensiones materiales de (2D) ha florecido en los últimos años desde el aislamiento exitoso de grafeno, debido a la posibilidad de materiales 2D con propiedades eléctricas, ópticas y mecánicas superiores sobre sus contrapartes a granel del^{1 , 2 , 3 , 4 , 5}. materiales 2D muestran aplicaciones prometedoras en optoelectrónica y dispositivos electrónicos^6,7, catálisis y agua partir^8,9, superficie-realzada Raman scattering detector ^10,11, etc. la gran familia de materiales de capas que puede ser exfoliados en 2D materiales muestra gran diversidad, desde el grafeno semimetálico hasta el dichalcogenides semiconductor de metal de la transición (TMDs ) y negro fósforo (BP) para el nitruro de boro hexagonal aislante (h-BN). Estos materiales y sus heteroestructuras han sido bien estudiados en los últimos años y han expuesto muchos nuevas propiedades y aplicaciones¹². Otros menos estudiado, pero igualmente prometedor 2D en capas de materiales en el IIIA-VIA (GaS, GaSe y InSe)^13,14 y IVA-VIA (GeS, GeSe y SnS)^15,16,17 familias tienen también recientemente recibida atención.

SnSe pertenece al IVA-a través de grupo y se cristaliza en una estructura ortorrómbica, con los átomos en el grupo pnma y abrochado en la capa, como la estructura cristalina de phosphorene. SnSe es un semiconductor de boquete estrecho con un boquete de la venda de la eV 0,6, pero es más conocida por sus propiedades termoeléctricas más únicos, ya que es divulgada para tener un alto valor ZT (termoeléctrico figura de mérito) de 2.6 a 923 K^18,19 , que se ha atribuido a su estructura electrónica única y baja conductividad térmica. Mientras que a granel SnSe cristales están disponibles comercialmente y pueden ser crecidos por métodos conocidos, como el método de Bridgeman-Stockbarger²⁰ o el método de transporte de vapor químico²¹, cultivar grandes tamaño SnSe algunas capas y una capa de dieléctrico sustratos es más difícil. Existen muchos sustratos para apoyar el crecimiento material 2D, tales como grafito pirolítico altamente orientado (HOPG), mica, SiO₂, Si₃N₄y cristal. Dieléctricos de bajo costo SiO₂ son los más comúnmente utilizados sustrato, estos permiten la fabricación de transistores de efecto de campo, donde los dieléctricos sirven como parte de la puerta trasera eléctrica. En nuestra experiencia, a diferencia de grafeno y TTM, es difícil obtener hojuelas SnSe algunos capa o una capa por el método de exfoliación micromecánica como bulto SnSe tiene una alta energía de enlace²² de 32 meV de la capa intermediaria / Ų, que conduce a de espesor capas, incluso a lo largo de los bordes de las escamas exfoliadas. Por lo tanto, para estudiar las propiedades electrónicas nuevas de pocos y solo capa SnSe, un método sintético nuevo, simple y de bajo costo para preparar cristales de SnSe gran tamaño del monocapa de alta calidad en sustratos aislantes se requiere, sobre todo porque el SnSe tiene demostrado gran promesa como candidato para aplicaciones termoeléctricas para conversión de energía en la gama baja y moderada temperatura del¹⁹.

Varios investigadores han desarrollado métodos para sintetizar SnSe cristales de alta calidad. Liu et al. ²³ y Franzman et al. ²⁴ utiliza un método de la fase de solución para sintetizar SnSe nanocristales de diversas formas, tales como puntos cuánticos, nanoplates, solo nanosheets cristalino, nanoflowers y nanopolyhedra con SnCl₂ y alquil fosfinas de selenio o thioureas diselenium como precursores. Baumgardner et al. ²⁵ había sintetizado nanopartículas coloidales de SnSe inyectando bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II) en caliente trioctylphosphine y obtuvieron nanocristales de ~ 4-10 nm de diámetro. Boscher et al. ²⁶ utiliza una técnica de deposición química de vapor de la presión atmosférica para obtener películas de SnSe sobre substratos de vidrio con tin tetracloruro y dietílico seleniuro precursores con una proporción de tetracloruro de estaño 10 más grande que seleniuro de dietilo y su síntesis SnSe películas fueron alrededor de 100 nm de espesor y plata-negro en aspecto. Zhao et al. ²⁷ utiliza vapor deposición de transporte en un sistema de vacío bajo y sintetizado solo-cristal SnSe nanoplates sobre sustratos de mica y obtuvieron nanoplates cuadrada de 1-6 μm. Sin embargo, obtener una capa SnSe cristales no son posibles con estas técnicas. Li et al. ²⁸ había sintetizado con éxito de una sola capa solo-cristal SnSe nanosheets usando un método sintético de un pote con SnCl₄ y SeO₂ precursores. Sin embargo, sólo fueron capaces de obtener un tamaño lateral de unos 300 nm para su nanosheets. Recientemente hemos publicado nuestro método para crecer de alta calidad, gran tamaño de una sola capa SnSe cristales que son pura fase²⁹. Este protocolo detallado está destinada a nuevos profesionales a crecer otro gran tamaño ultrafinos 2D materiales de alta calidad utilizando esta metodología.