Fladt gallium slutter sig til listen over nye 2-D materialer

Forskere ved Rice University og Indian Institute of Science, Bangalore, har opdaget en metode til at lave atomisk fladt gallium, der viser løfte for elektronik i nanoskala.

Rice lab af materialeforsker Pulickel Ajayan og kolleger i Indien skabte todimensionel gallenene, en tynd film af ledende materiale, der er for gallium, hvad grafen er for kulstof.

Ekstraheret til en todimensionel form, det nye materiale ser ud til at have en affinitet for binding med halvledere som silicium og kunne skabe en effektiv metalkontakt i todimensionelle elektroniske enheder, sagde forskerne.

Det nye materiale blev introduceret i Videnskabens fremskridt .

Gallium er et metal med et lavt smeltepunkt; i modsætning til grafen og mange andre 2-D strukturer, det kan endnu ikke dyrkes med dampfasedepositionsmetoder. I øvrigt, gallium har også en tendens til at oxidere hurtigt. Og mens tidlige prøver af grafen blev fjernet fra grafit med klæbende tape, bindingerne mellem galliumlag er for stærke til en sådan simpel tilgang.

Så Rice-holdet ledet af medforfatterne Vidya Kochat, en tidligere postdoktor ved Rice, og Atanu Samanta, en studerende ved Indian Institute of Science, brugt varme i stedet for kraft.

I stedet for en bottom-up tilgang, forskerne arbejdede sig ned fra bulk gallium ved at opvarme det til 29,7 grader Celsius (ca. 85 grader Fahrenheit), lige under grundstoffets smeltepunkt. Det var nok til at dryppe gallium på en glasplade. Da en dråbe kun afkølede en smule, forskerne pressede et fladt stykke siliciumdioxid ovenpå for at løfte blot nogle få flade lag gallenen.

De eksfolierede med succes gallenen på andre substrater, inklusive galliumnitrid, galliumarsenid, silikone og nikkel. Det gjorde det muligt for dem at bekræfte, at bestemte gallenen-substrat-kombinationer har forskellige elektroniske egenskaber og at foreslå, at disse egenskaber kan indstilles til applikationer.

"Det nuværende arbejde udnytter de svage grænseflader mellem faste stoffer og væsker til at adskille tynde 2D-plader af gallium, " sagde Chandra Sekhar Tiwary, hovedefterforsker på det projekt, han afsluttede på Rice, før han blev adjunkt ved Indian Institute of Technology i Gandhinagar, Indien. "Den samme metode kan udforskes for andre metaller og forbindelser med lave smeltepunkter."

Gallenenes plasmoniske og andre egenskaber bliver undersøgt, ifølge Ajayan. "Nær 2-D metaller er svære at udvinde, da disse for det meste er højstyrke, ikke-lagdelte strukturer, så gallenen er en undtagelse, der kunne bygge bro over behovet for metaller i 2-D-verdenen, " han sagde.