Ученые открывают новые свойства комбинаций 2D-материалов

Несмотря на взрывной рост исследований графена и родственных материалов в последние годы, всевозможные сочетания таких Ван-дер-Ваальсовских кристаллов могут образовывать синтетические материалы, обладающие еще неизвестными свойствами.

Инженеры Пенсильванского университета (Penn State) использовав метод химического осаждения из газовой фазы впервые получили слой кристаллического диселенида вольфрама одноатомной толщины на нескольких слоях эпитаксиального графена, выращенного из карбида кремния.

В статье, вышедшей онлайн в журнале Nano Letters, команда Penn State вместе с коллегами из Техасского университета (UT Dallas), Национальной лаборатории Сандиа, Лаборатории исследований ВМС, учеными с Тайваня и из Саудовской Аравии, показала, что слой диселенида вольфрама образуется из идеально упорядоченных треугольных островков, размерами 1-3 мкм, которые постепенно сливаются в единый кристалл, с длиной стороны до 1 см. По их мнению, применение более крупных печей, чем те, которые использовались в лаборатории, может позволить довести размеры таких кристаллов до уровня промышленных заготовок.

Далее, приложив к полученной слоистой структуре вертикальную разность электрических потенциалов авторы зарегистрировали необычно высокое сопротивление. Как оказалось, примерно половина его обусловлена зазором между слоями, создающим барьер примерно в 1 эВ, который препятствует вертикальному транспорту электронов из WSe₂ в графен.

Подобный барьер может оказаться полезным в будущем при создании новых поколений электронных устройств, таких как транзисторы с вертикальным туннельным эффектом, заявил Робинсон (Joshua Robinson), один из авторов публикации в Nano Letters и заместитель директора центра 2DLM (2-Dimensional and Layered Materials) Пенсильванского университета.

Наиболее интересной особенностью такого зазора ученые считают то, что он позволяет согласовывать между собой слои, атомные решетки которых не совпадают. В случае графена и диселенида вольфрама расхождение между их двумерными кристаллическими решетками достигает 23%, однако «Природа нашла способ, как обойти правила и сгладить большую разницу в межатомных расстояниях», — отметил Робинсон.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI