Tweedimensionale (2-D) gelaagde materialen hebben sinds de experimentele ontdekking van grafeen veel aandacht gekregen voor hun mogelijke toepassingen. Theoretische tweedimensionale elementaire halfgeleiders beloven superieure eigenschappen op het gebied van fabricage, zuivering en doping. Weinig-laags zwarte fosfor (BP) is de eerste 2-D mono-elementaire halfgeleider met hoge elektronische draaggolfmobiliteit, sterke optische absorptie, lineair dichroïsme, en hoge afstembaarheid met externe velden. Echter, de gebrekkige luchtstabiliteit en moeilijkheden bij fabricage op grote schaal zijn resterende problemen die praktische toepassingen van BP met weinig lagen belemmeren. Dus, onderzoekers zoeken naar mogelijke alternatieven die ook goedkope, grootschalige synthese, en een goede milieustabiliteit bieden zonder de voordelen van BP op te offeren.

Professor Wei Ji en zijn onderzoeksgroep aan de Renmin University of China hebben theoretisch oppervlakken en interfaces van opkomende elektronische materialen gemodelleerd om de fysieke eigenschappen van apparaten die uit deze materialen zijn samengesteld te voorspellen. Onlangs, ze werkten samen met Prof. Yang Chai van de Hong Kong Polytechnic University om een ​​theoretische studie van een roman te rapporteren, kettingachtig 2D-materiaal, namelijk weiniglaags α-tellurium (FL-α-Te), en voorspelde dat dit materiaal een extreem hoge dragermobiliteit zou hebben met een laagafstembare bandgap, sterke lichtabsorptie, mixen van vibratiemodi, laagafhankelijke energiekaarten van valentie- en geleidingsbanden, onder andere opvallende eigenschappen.

De FL-α-Te is een representatief materiaal van gelaagde eendimensionale materialen, die een nieuwe en snel ontwikkelende categorie van 2D-materialen zijn. Ze onderzochten eerst de stabiliteit van drie waarschijnlijke fasen met weinig lagen met behulp van ultramoderne dichtheidsfunctionaaltheorieberekeningen. Hun berekening laat zien dat α-tellurium de meest stabiele fase is voor dubbellaagse en dikkere lagen. Gezien deze stabiliteit, ze ontdekten dat een covalente quasi-binding (CLQB) de inter-keteninteractie domineert in zowel intra- als interlaagse richtingen. Deze CLQB is analoog aan de gevonden interacties tussen de lagen in BP, PtS2 of PtSe2, met golffunctiehybridisatie maar zonder extra energiewinst.

Ze slaagden erin om deze binding te correleren met de laagafhankelijke geometrische en elektronische structuren en hun resulterende gedrag in termen van elektrisch, optische en trillingseigenschappen. Weinig-laags α-Te heeft een extreem hoge gatenmobiliteit tot 105 cm2/Vs uitzonderlijk langs de niet-covalent-gebonden (CLQB) richting en 103 cm2/Vs voor de covalent-gebonden richting, afstembare bandgap van 0,31 eV (Bulk) tot 1,17 eV (2L), anisotrope inter-keten (-laag) trillingsgedrag, een kruising van tussenlaag afschuiving en ademkracht constanten, grote ideale sterkte (meer dan 20 procent) en bijna isotrope sterke lichtabsorptie (tot 9 procent per laag) vanuit een zeer anisotrope geometrie. Ze ontdekten ook binnen enkele lagen α-Te dat de energie-oppervlakken van zowel valentie- als geleidingsbanden zich substantieel ontwikkelen van bulk tot dubbellaag, het vertonen van een "M-achtig" lijnprofiel van de gatenzak, die gewoonlijk werd gevonden in topologische isolatoren, en is ideaal voor thermo-elektriciteit.

Dit materiaal biedt de meeste opvallende eigenschappen van BP samen met een betere milieustabiliteit, veel lagere fabricagekosten (met natchemische methoden) en hogere lichtabsorptie dan die van BP. In dit scenario, FL-α-Te zou kunnen worden beschouwd als een superieure opvolger van BP. De buitengewoon hoge dragermobiliteit die in de CLQB-richting wordt onthuld, actualiseert conceptueel het begrip van de rol van niet-covalente interacties in dragermobiliteit en kan een nieuwe weg openen voor het zoeken naar materialen met hoge dragermobiliteit.