Los calcogenuros de metales de transición bidimensionales (TMC 2D) han atraído un gran interés debido a sus abundantes opciones de materiales y su posible uso en muchas áreas como la electrónica y la optoelectrónica. Como complemento a las TMC en capas ampliamente estudiadas (p. ej., MoS₂ ), las TMC sin capas son únicas. Presentan enlaces colgantes no saturados en la superficie y una fuerte unión intracapa e intercapa.

Hasta ahora, limitadas por los métodos de preparación establecidos, las investigaciones de estos materiales TMC sin capas permanecieron principalmente en bultos o películas policristalinas, lo que dificultó la exploración de sus características y propiedades físicas en el límite de espesor 2D. En un artículo reciente publicado en Science Bulletin , un grupo dirigido por los Profs. Bilu Liu y Hui-Ming Cheng del Instituto Tsinghua-Berkeley Shenzhen (TBSI) de la Universidad de Tsinghua y los Profs. Junhao Lin y Yue Zhao de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur han desarrollado un método novedoso de precursores de metales duales, que realiza el crecimiento controlable de varios TMC 2D sin capas, incluido Fe_1-x S, Fe_1-x Se, Co_1-x S, Cr_1-x S, y V_1-x S.

En este método de crecimiento de metal dual, la mezcla de cloruro de metal de bajo punto de fusión y el polvo de metal de alto punto de fusión correspondiente se usó como precursores de metal dual. Durante el proceso de reacción en fase gaseosa, la tasa de evaporación se controló bien para proporcionar una fuente de alimentación de metal constante y facilitar el crecimiento de TMC 2D sin capas con un espesor delgado. Tomando Fe_{1–x hexagonal} Como ejemplo, el grosor se reduce a 3 nm con un tamaño lateral de hasta>100 μm.

Gracias a la naturaleza ultrafina y la superficie plana de las escamas obtenidas, la estructura y los comportamientos de transporte de Fe_1-x S en el límite de espesor 2D se midió por primera vez. Las inspecciones de microscopía avanzada revelan que existen vacantes de cationes ordenados intrínsecamente en la familia de TMC sin capas. En marcado contraste, las vacantes de aniones (S, Se y Te) son defectos puntuales dominantes bien conocidos en TMC en capas comunes como MoS₂ . Las mediciones de transporte a baja temperatura y los cálculos teóricos revelan que 2D Fe_1–x S es un semiconductor con una estrecha banda prohibida de 20 a 60 meV. En comparación con otros materiales 2D de banda prohibida estrecha como 1T'-MoTe₂ y fósforo negro, 2D Fe_1–x S muestra mejor estabilidad del aire y estabilidad térmica. Este trabajo resuelve esencialmente el problema del crecimiento de materiales ultrafinos sin capas y, por lo tanto, proporciona una base material tanto para el estudio fundamental como para las aplicaciones de esta familia emergente de materiales 2D sin capas. + Explora más

Estabilidad al aire de materiales de cátodo de óxido en capas a base de sodio