![Experimenten met elektronenmicroscopie onthulden meanderende strepen gevormd door metaalatomen van rhenium en niobium in de roosterstructuur van een 2D overgangsmetaal dichalcogenide legering. Krediet: Amin Azizi De onderzoekers zijn vervolgens van plan om de detectie- en opto-elektronische eigenschappen van nieuwe apparaten op basis van de 2D TMD-legering te onderzoeken.](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800/2020/theresearche.jpg)
Experimenten met elektronenmicroscopie onthulden meanderende strepen gevormd door metaalatomen van rhenium en niobium in de roosterstructuur van een 2D overgangsmetaal dichalcogenide legering. Krediet: Amin Azizi
Om de band gap af te stemmen, een sleutelparameter bij het regelen van de elektrische geleidbaarheid en optische eigenschappen van halfgeleiders, ontwikkelen onderzoekers doorgaans legeringen, een proces waarin twee of meer materialen worden gecombineerd om eigenschappen te verkrijgen die anders niet zouden kunnen worden bereikt met een zuiver materiaal.
Maar het construeren van bandafstanden van conventionele halfgeleiders via legering is vaak een raadspel geweest, omdat wetenschappers geen techniek hebben gehad om direct te “zien” of de atomen van de legering in een specifiek patroon zijn gerangschikt of willekeurig verspreid.
Nu, zoals gerapporteerd in Fysieke beoordelingsbrieven, een onderzoeksteam onder leiding van Alex Zettl en Marvin Cohen – senior faculteitswetenschappers in de Materials Sciences Division van het Lawrence Berkeley National Laboratory van het Department of Energy (Berkeley Lab), en hoogleraren natuurkunde aan UC Berkeley – heeft een nieuwe techniek gedemonstreerd die de band gap die nodig is om de prestaties van halfgeleiders voor elektronica van de volgende generatie, zoals opto-elektronica, thermo-elektronica en sensoren, te verbeteren.
Voor de huidige studie onderzochten de onderzoekers monolaag en meerlagige monsters van een 2-D overgangsmetaal dichalcogenide (TMD) materiaal gemaakt van de legering rhenium niobium disulfide.
Experimenten met elektronenmicroscopie onthulden meanderende strepen gevormd door metaalatomen van rhenium en niobium in de roosterstructuur van de 2-D TMD-legering.
Een statistische analyse bevestigde wat het onderzoeksteam had vermoed: dat metaalatomen in de 2-D TMD-legering er de voorkeur aan geven om naast de andere metaalatomen te liggen, ‘wat in schril contrast staat met de willekeurige structuur van andere TMD-legeringen van dezelfde klasse, ‘zei hoofdauteur Amin Azizi, een postdoctoraal onderzoeker in het Zettl-lab aan UC Berkeley.
Berekeningen uitgevoerd in het National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) van Berkeley Lab door Mehmet Dogan, een postdoctoraal onderzoeker in het Cohen-lab aan UC Berkeley, toonden aan dat een dergelijke atomaire ordening de bandafstand van het materiaal kan veranderen.
Optische spectroscopiemetingen uitgevoerd bij Berkeley Lab’s Advanced Light Source onthulden dat de bandafstand van de 2-D TMD-legering extra kan worden afgestemd door het aantal lagen in het materiaal aan te passen. Ook is de bandafstand van de monolaaglegering vergelijkbaar met die van silicium – wat “precies goed” is voor veel elektronische en optische toepassingen, zei Azizi. En de 2-D TMD-legering heeft de extra voordelen dat hij flexibel en transparant is.
De onderzoekers zijn vervolgens van plan om de detectie- en opto-elektronische eigenschappen van nieuwe apparaten op basis van de 2-D TMD-legering te onderzoeken.
Amin Azizi et al. Frustratie en atomaire ordening in een monolaag halfgeleiderlegering, Fysieke beoordelingsbrieven (2020). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.124.096101
Fysieke beoordelingsbrieven
Geleverd door Lawrence Berkeley National Laboratory