Optisk emission af todimensionalt arsenisk sulfid fremstillet i plasma

Siden opdagelsen af ​​grafen i 2004, der har været en hurtigt voksende interesse blandt forskere i undersøgelsen af ​​2-D materialer ud over grafen. I familien af ​​chalcogenidmaterialer, 2-D-lagdelt overgangsmetal-dichalcogenider demonstrerer fremragende elektroniske og optiske egenskaber, fremragende mekanisk fleksibilitet, og enestående katalytisk ydeevne. På samme tid, chalcogenider som As ₂ S ₃ , Som ₂ Se ₃ , etc., er aldrig blevet betragtet som materialer, der er i stand til at danne strukturer af denne type.

Det kan skyldes begrænsningerne i de metoder, der bruges til at forberede disse materialer. En gruppe forskere fra laboratoriet for funktionelle nanomaterialer ved Lobachevsky State University i Nizhny Novgorod, Alekseev Nizhny Novgorod State Technical University og AGH University of Science and Technology (Krakow, Polen) har påvist muligheden for at danne honeycomb-strukturfragmenter i plasma ved hjælp af det todimensionale arsensulfidsalcogenidsystemin. De har rapporteret deres fund i en undersøgelse med titlen "Infrarød og Raman-spektroskopiundersøgelse af As-S-chalcogenidfilm fremstillet ved plasma-forstærket kemisk dampaflejring."

De rapporterer om en stærk strukturel fotoluminescens, der er spændt på kontinuerlige bølgedriftslasere med en bølgelængde på 473 nm og 632,8 nm. Indflydelsen af ​​excitationsparametre, kemisk sammensætning, struktur, og udglødningsbetingelser for intensiteten af ​​fotoluminescens af chalcogenidmaterialerne er blevet etableret. Massespektrometri og Raman-spektroskopi blev koblet med kvantekemiske beregninger for at afsløre de fragmenter, der er byggestenene i 2-D As-S-materialerne.

Forskerne foreslår en plausibel mekanisme til dannelse og modifikation af de arseniske sulfidlysende strukturelle enheder. Egenskaberne ved 2-D-polstruktureret og lagdelt arsenikssulfid foreslås at være nøglen til at gå videre til 2-D lysfølsomme enheder.

Scanningelektronmikroskopi (SEM) -billeder, der er typiske for arsensulfidet med en sammensætning As40S60, er illustreret i figur 1 (a) og (b). Den markante forskel i overflademorfologi og struktur skyldes meget forskellige betingelser for plasmafældning.

Begge billeder (la og 1b) illustrerer arsensulfidstrukturer bestående af (As2S2) n-enheder dannet i plasma af sfæriske strukturfragmenter med en diameter på ca. 100 nm. Figur 1a viser et polstruktureret materiale, og figur 1b viser en 2-D-struktur, hvis teoretiske mulighed er blevet beskrevet for nylig. Forskerne rapporterer kvantkemiske estimater af disse strukturer sammen med eksperimentelle resultater på det usædvanligt brede gennemsigtighedsvindue for disse materialer (0,43-20 μm) i sammenligning med As2S3 (0,6-11 μm) udarbejdet ved traditionelle termiske metoder.

Fotoluminescens af det plasma-fremstillede arsen-sulfid blev målt ved excitation ved 473 nm og 632,8 nm ved anvendelse af kontinuerlige bølgedrift-lasere ved stuetemperatur (RT, Figur 2). Arsensulfidmaterialerne fremstillet i plasma blev analyseret ved hjælp af massespektrometri-metoden for at afsløre de vigtigste strukturelle fragmenter, der påvirker luminescensintensiteten. Massespektroskopi-data tydeliggør de vigtigste strukturelle fragmenter, der påvirker PL-intensiteten af ​​det plasma-fremstillede arsen-sulfid. Ifølge de indhentede data, forskerne antyder, at hovedårsagen til udseendet og forstærkningen af ​​luminescensen i arsen-sulfidmaterialer fremstillet i plasma er (As2S2) n cyklisk struktur-enhed, der spiller rollen som en "disklignende polariserbarhedstensor."

På grund af dets egenskaber, todimensionel polstruktureret og lagdelt arsenisk sulfid er et lovende materiale til udvikling af 2-D lysfølsomme enheder. Disse egenskaber er også nyttige, når du opretter felt-effekt-transistorer, yderst følsomme fotodetektorer og gassensorer.