Las capas atómicamente delgadas son de gran interés tecnológico debido a las propiedades electrónicas potencialmente útiles que surgen a medida que el espesor de la capa se acerca al límite 2D. Dichos materiales tienden a formar enlaces débiles fuera de la capa y, por lo tanto, generalmente se supone que no se ven afectados por los sustratos que proporcionan soporte físico.

Para seguir avanzando, sin embargo, Los científicos deben probar rigurosamente esta suposición, no solo para comprender mejor la física de una sola capa, pero también porque la existencia de efectos de sustrato aumenta la posibilidad de ajustar las propiedades de la capa ajustando el sustrato.

Como se informó en la revista Cartas de revisión física , un equipo dirigido por Tai-Chang Chiang de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y su asociado postdoctoral, Meng-Kai Lin, utilizó la fuente de luz avanzada (ALS) de Berkeley Lab para sondear cambios en las propiedades electrónicas de un semiconductor 2D, telururo de titanio, como el espesor de un sustrato, telururo de platino, se incrementó. El telururo de titanio de una sola capa es muy sensible a lo que se encuentra debajo, haciéndolo particularmente útil como caso de prueba para investigar los efectos de acoplamiento del sustrato.

Los resultados mostraron que a medida que aumentaba el espesor del sustrato, se produjo una variación dramática y sistemática en el telururo de titanio de una sola capa. Se suprimió un fenómeno electrónico conocido como onda de densidad de carga, una carga acoplada y una distorsión reticular característica del telururo de titanio de una sola capa.

"Los hallazgos experimentales, combinado con simulaciones teóricas de primeros principios, condujo a una explicación detallada de los resultados en términos de las interacciones mecánicas cuánticas básicas entre la capa única y el sustrato sintonizable, "dijo Lin.

Dado que el vínculo interfacial seguía siendo débil, los investigadores concluyeron que los cambios observados estaban correlacionados con la transformación del sustrato de semiconductor a semimetal a medida que aumentaba de espesor.

"Este estudio sistemático ilustra el papel crucial que juegan las interacciones del sustrato en la física de las películas ultrafinas, ", dijo Lin." La comprensión científica derivada de nuestro trabajo también proporciona un marco para el diseño y la ingeniería de películas ultrafinas para propiedades útiles y mejoradas ".