Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Кристаллы, изменяющие форму: различная стабильность в различных формах монослоев селенида галлия

Кристаллы, изменяющие форму: различная стабильность в различных формах монослоев селенида галлия

Опубликовал: Admin, 27-12-2020, 13:19, Нанотехнологии, 155, 0

Кристаллы, изменяющие форму: различная стабильность в различных формах монослоев селенида галлия

Недавно было обнаружено, что монослой селенида галлия имеет альтернативную кристаллическую структуру и имеет множество потенциальных применений в электронике. Понимание его свойств имеет решающее значение для понимания его функций. Теперь ученые из Японского передового института науки и технологий и Токийского университета исследовали его структурную стабильность, электронные состояния и трансформации кристаллических фаз.

Твердые материалы состоят из симметричного расположения атомов, которые придают такие свойства, как проводимость, прочность и долговечность. Изменения размера могут изменить это расположение, тем самым изменив общие свойства материала. Например, электрические, химические, оптические и механические свойства некоторых материалов могут изменяться по мере того, как мы приближаемся к наномасштабу. Наука теперь позволяет нам изучать различия в свойствах в разных измерениях прямо с монослой (атомный) уровень.

Селенид галлия (GaSe) представляет собой слоистый металл-халькогенид, который, как известно, имеет политипы, которые различаются последовательностью расположения слоев, но не полиморф, который имеет другое расположение атомов внутри слоя. GaSe вызвал большой интерес в областях физических и химических исследований из-за его потенциального использования в фотопроводимости, преобразовании дальнего инфракрасного диапазона и оптических приложениях. Обычно монослой GaSe состоит из атомов галлия (Ga) и селена (Se), связанных ковалентно, причем атомы Se выступают наружу, образуя структуру, подобную тригональной призме, называемую P-фазой. Часть той же исследовательской группы ранее сообщила о новой кристаллической фазе GaSe с помощью просвечивающей электронной микроскопии в Анализ поверхности и интерфейса , в котором атомы Se расположены тригонально антипризматическим образом по отношению к атомам Ga, называемые AP-фазой, с симметрией, отличной от обычной P-фазы (см. Рисунок 1). Из-за новизны этой однослойной структуры очень мало известно о том, как она меняет свою форму. Более того, как вариации внутрислойной структуры таких соединений влияют на стабильность?

Чтобы ответить на этот вопрос, г-н Хирокадзу Нитта и профессор Юкико Ямада-Такамура из Японского передового института науки и технологий (JAIST) исследовали структурная устойчивость и электронные состояния фаз монослоя GaSe с использованием расчетов из первых принципов, в их последнем исследовании в Физическая проверка B .

Хирокадзу Нитта говорит: «Мы узнали черезПервопринципные расчеты показывают, что эта новая фаза является метастабильной, а стабильность по отношению к обычной фазе в основном состоянии меняется на противоположную при приложении растягивающей деформации, что, по нашему мнению, в значительной степени связано с тем фактом, что мы видели эту фазу, образованную только на границе раздела пленка-подложка ».

Чтобы сравнить структурную стабильность P- и AP-фаз GaSe, исследователи сначала вычислили Полную энергию При различных постоянных решетки в плоскости, которые представляют размер элементарной ячейки в кристалле, учитывая что его структура представляет собой решетку, организованную сеть атомов. Была вычислена самая низкая энергия, которая соответствует наиболее стабильному состоянию, и в этом состоянии P-фаза оказалась более стабильной, чем AP-фаза.

Затем , чтобы исследовать, могут ли AP и P фазы превращаться друг в друга, они определили энергетические барьеры, которые материал должен пересечь, чтобы измениться, и дополнительно выполнили расчеты молекулярной динамики, используя как суперкомпьютер (см. Рисунок 2). Они обнаружили, что энергетический барьер для фазового перехода монослоев GaSe P-фазы и AP-фазы велик, вероятно, из-за необходимости разрыва и создания новых связей, что запрещает прямой переход из P-фазы в AP-фазу. Расчеты также показали, что относительную стабильность монослоев GaSe P-фазы и AP-фазы можно обратить вспять путем приложения деформации растяжения или силы растягивающего типа.

Подчеркивая важность и будущие перспективы своего исследования, профессор Ямада-Такамура говорит: «Слоистые халькогениды представляют собой интересные двумерные материалы после графена, имеющие большое разнообразие и особенно ширину запрещенной зоны. Мы только что обнаружили новый полиморф (не политип) слоистый монохалькогенид. Его физические и химические свойства еще предстоит открыть ».

В совокупности результаты этого исследования описывают электронную структуру менее известной структуры GaSe, которая может дать представление о поведении подобных эпитаксиально выращенных монослоев, раскрывая еще один секрет о неизвестных членах семейства GaSe и родственных монохалькогенидах.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии