Выделение слоистых материалов

Выделение слоистых материалов

По крайней мере 3 варианта выделения 2-D структур возможно с предлагаемым нами оборудованием:  (1) с границы раздела «вода»-воздух за счет горизонтального осаждения на планарную подложку или (2) за счет ролового выделения на гибкую основу, а также с границы раздела двух несмешивающихся жидкостей за счет выделения под малым углом, рис. 1.1.

1.1 1.2 

Рис. 1: 1 -  Схематичное изображение процесса выделения монослоя слоистого материала с границы раздела двух несмешивающихся жидкостей (слева) и 2 - одновременное выделение двух различных слоистых материалов.

Новые материалы с уникальными свойствами могут быть получены из двухмерно-организованных структур. Приведем лишь пару примеров.  Для формирования плотноупакованного слоя из «нанолисточков» 2-D материала предпочтительно  использовать суспензии, содержащие наночастицы определенной геомертии. Можно привести работу [Battulga Munkhbat et all. NATURE COMMUNICATIONS (2020) 11:4604, pp.2-8. Transition metal dichalcogenide metamaterials with atomic precision],  в которой демонстрируется анизотропное травление дисульфида молибдена (Transition Metal Dichalcogenide, TMD) в смеси перекиси водорода аммиака и воды в соотношении 1:1:10. Etching along certain crystallographic axes resulted in  that the obtained edges are nearly atomically sharp and exclusively zigzag-terminated, рис. 2.

Рис. 2: TEM image of an etched MoS2 flake.

Анизотропное химическое травление идет вдоль определенных кристаллографических направлений, следовательно, «чешуйки» материала также будут иметь определенную кристаллографическую ориентацию, что будет благоприятствовать формированию плотной упаковке «наночешуек» в монослое при сжатии. Далее такие слои могут быть использованы для построения новых материалов и разработке применений на их основе.

Следует также  указать на возможность формирования мультислоев из чередующихся 2-D материалов (Рис. 1.2), образующих своего рода 3-D суперрештки. Поскольку противоположно заряженные электроны и дырки в полупроводниках сильно притягиваются друг к другу электрически, они могут образовывать прочно связанные пары. Эти композитные частицы (e-h-связь) называются экситонами, и они открывают новые пути к проводимости без сопротивления при комнатной температуре. Чередующиеся слои легированы избыточными электронами (легированные n) и избыточными дырками (легированные p), и они образуют трехмерные экситоны. Исследование предсказывает [М. Ван дер Донк и др]. Трехмерная электронно-дырочная сверхтекучесть в сверхрешетке, близкая к комнатной температуре. PHYSICAL REVIEW B 102, 060503 (R) (2020)] сверхтоки экситонов будут течь в этой системе при температурах до -3 ° C. Это новое полупроводниковое устройство на сверхрешетке, например, основанное на альтернативных материалах WS2 / WSe2, могло бы стать основой радикально нового класса сверхнизкой энергии электроники со значительно меньшим потреблением энергии на вычисление, чем обычная кремниевая КМОП электроника. Такая новая электроника будет основана на новых типах проводимости при переключении между нулем и единицей (двоичное переключение), которое может происходить без сопротивления при комнатной температуре.