Forbedret forståelse af banebrydende 2-D-teknik med flydende metal

Sidste år, FLEET-forskere ved RMIT udviklede en banebrydende ny metode til at deponere atom-tynde (todimensionale) krystaller ved hjælp af smeltede metaller, beskrevet som et 'engang-i-et-årti' fremskridt.

Tidligere i år, det samme forskerhold udvidede den nye metode fra kontrollerede til omgivende forhold, og har korrekt karakteriseret vækstmekanismerne for centrale tinoxider, hvilket skulle muliggøre forbedret kontrol af måloxidvækst.

Teknikken, der blev udviklet på RMIT sidste år, introducerede flydende metaller (galliumbaserede) som et vellykket reaktionsmiljø til syntese af ønskelige, atom-tynde oxider, der var uopnåelige ved anvendelse af tidligere metoder. Det er en proces så billig og enkel, at den kunne gøres på et køkkenkomfur af en ikke-videnskabsmand.

Mens den indledende undersøgelse brugte dyrt, specialdesignede legeringer og et ofte tæt kontrolleret miljø, denne seneste forskning har bekræftet, at 2-D-materialer af høj kvalitet kan dannes under omgivende forhold ved hjælp af billigere flydende tin, forenkling af fremtidig forskning og applikationer.

Forskere karakteriserede også vækstmekanismen for første gang, skabe et 'vejkort' over krystaldannelse og vækst. En sådan vækst viste sig overraskende kompleks, med små 'øer' af tinoxider (SnOx), der dannes på større, perfekte 2-D tinmonoxid (SnO) monolag, før tykning og optagelse af mere ilt for at blive tindioxid (SnO2).

Fremtidige applikationer

Denne enkle, gentagelig metode til dyrkning af 2-D tinoxidkrystaller kan udvides til andre flydende metaller med lavt smeltepunkt og deres legeringer.

Efter at have karakteriseret vækstmekanismer korrekt, forskere mener, at det burde være muligt at kontrollere hastigheden af ​​dannelse af overfladeoxid ved omhyggelig kontrol af atmosfærens iltindhold, og dermed kontrollere antallet og tykkelsen af ​​oxidlag og den resulterende støkiometri.

Tinoxider er af særlig interesse som 2-D materialer. Elektronisk, de kan være både p-type (SnO) eller n-type (SnO2) halvledere, som er af stor interesse for field effect transistor (FET) designere.

Udvikling af 2-D tinoxider på overfladen af ​​smeltet tin blev offentliggjort i Kemisk kommunikation i januar 2018.

Undersøgelsen blev udført ved hjælp af faciliteterne og ekspertisen fra Australian Microscopy and Microanalysis Research Facility ved RMIT Microscopy &Microanalysis Facility, og Micro Nano Research Facility hos RMIT. Medforfatter Torben Daeneke modtog støtte fra RMIT-vicekanslerens stipendiatordning.