(Phys.org) —Een team van onderzoekers met leden uit Japan, Taiwan en Zwitserland hebben ontdekt dat het mogelijk is om een ​​faseovergang te zien plaatsvinden in een 2D halfgeleidend materiaal met behulp van een scanning transmissie-elektronenmicroscoop (STEM). In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie hun onderzoek en resultaten beschrijven, het team schetst hoe ze de microscoop gebruikten om te kijken hoe een monster van de directe bandgap-halfgeleider molybdeensulfide een faseverschuiving onderging.

Het vermogen om te faseren tussen metaalcapaciteiten en een halfgeleider is een belangrijk kenmerk van een materiaal - een eigenschap die wetenschappers graag beter zouden begrijpen. Tot nu toe echter onderzoekers moesten iets afleiden van wat er gebeurt als een materiaal een faseverschuiving ondergaat, omdat ze het niet echt konden zien zoals het gebeurde. In deze nieuwe poging de onderzoekers laten zien dat het mogelijk is om een ​​faseverschuiving direct te zien door dat te doen met een monster molybdeensulfide. Door dit te doen, ze hebben ontdekt dat atoom-voor-atoom bewegingen deel uitmaken van de verschuiving, in plaats van volledige verschuivingen door een collectief. De onderzoekers suggereren dat hun observaties wijzen op het vooruitzicht om gelaagde 2D-halfgeleiders "in-layer" te maken in plaats van als een reeks stappen waarbij het ene materiaal over het andere wordt gelaagd. Dat zou het mogelijk maken om structuren te creëren met precisie op atomaire schaal.

Molybdeensulfide is polymorf:het kan als metaal of als halfgeleider fungeren, afhankelijk van hoeveel warmte er is. Nog beter kunnen de twee fasen onderling worden omgezet met behulp van atomaire zweefvliegen in de lagen, (een transversale verplaatsing van een van de materialen over de andere), hoewel het nog nooit echt was gezien. Als onderdeel van hun onderzoek hebben het team presteerde ter plaatse vliegtuig glijden tijdens het kijken met behulp van de STEM, waardoor ze een ongekend beeld krijgen van wat er werkelijk gebeurt als een dergelijke faseverschuiving plaatsvindt. De faseverschuiving met het molybdeensulfidemonster trad op vanwege de warmte die door de STEM zelf werd uitgeoefend. Ze suggereren dat een dergelijke techniek ook kan worden gebruikt om faseverschuiving in andere 2D-materialen te induceren.

De onderzoekers melden ook dat ze al hebben gebruikt wat ze hebben geleerd om verschillende prototype nano-apparaten te maken, waarvan er één de functies van een Schottky-diode vervult.

© 2014 Fys.org