Sinds de ontdekking van grafeen in 2004, er is een snel groeiende interesse onder wetenschappers voor de studie van 2D-materialen buiten grafeen. In de familie van chalcogenidematerialen, 2-D-gelaagde overgangsmetaal dichalcogeniden vertonen uitstekende elektronische en optische eigenschappen, uitstekende mechanische flexibiliteit, en uitzonderlijke katalytische prestaties. Tegelijkertijd, chalcogeniden zoals As ₂ S ₃ , Als ₂ Se ₃ , enzovoort., zijn nooit beschouwd als materialen die dergelijke constructies kunnen vormen.

Het kan te wijten zijn aan de beperkingen van de methoden die worden gebruikt voor het bereiden van die materialen. Een groep onderzoekers van het laboratorium van functionele nanomaterialen aan de Lobachevsky State University van Nizhny Novgorod, de Alekseev Nizhny Novgorod State Technical University en de AGH University of Science and Technology (Krakau, Polen) hebben de mogelijkheid aangetoond om structurele honingraatfragmenten in plasma te vormen met behulp van het tweedimensionale arseensulfide-chalcogenide-systemine. Ze hebben hun bevindingen gerapporteerd in een studie met de titel "Infrarood- en Raman-spectroscopiestudie van As-S-chalcogenidefilms bereid door plasma-versterkte chemische dampafzetting."

Ze rapporteren een sterke structurele fotoluminescentie opgewekt door lasers met continue golfwerking met een golflengte van 473 nm en 632,8 nm. De invloed van excitatieparameters, chemische samenstelling, structuur, en annealingsomstandigheden op de intensiteit van fotoluminescentie van de chalcogenidematerialen zijn vastgesteld. Massaspectrometrie en Raman-spectroscopie werden gekoppeld aan kwantumchemische berekeningen om de fragmenten te onthullen die de bouwstenen zijn van de 2-D As-S-materialen.

De onderzoekers stellen een plausibel mechanisme voor vorming en wijziging van de arseensulfide luminescente structurele eenheden voor. Er wordt gesuggereerd dat de eigenschappen van 2-D poolgestructureerd en gelaagd arseensulfide de sleutel zijn tot de vooruitgang naar 2-D lichtgevoelige apparaten.

Scanning-elektronenmicroscopie (SEM) afbeeldingen die typisch zijn voor het arseensulfide met een samenstelling As40S60 worden geïllustreerd in figuur 1 (a) en (b). Het opvallende verschil in oppervlaktemorfologie en structuur is te wijten aan zeer verschillende omstandigheden van plasmaafzetting.

Beide afbeeldingen (la en 1b) illustreren arseensulfidestructuren bestaande uit (As2S2)n-eenheden gevormd in plasma door bolvormige structurele fragmenten met een diameter van ongeveer 100 nm. Figuur 1a toont een materiaal met poolstructuur en figuur 1b toont een 2-D gelaagde structuur, waarvan de theoretische mogelijkheid recentelijk is beschreven. De onderzoekers rapporteren kwantumchemische schattingen van deze structuren samen met experimentele resultaten op het ongewoon brede transparantievenster van deze materialen (0,43-20 m) in vergelijking met die van As2S3 (0,6-11 μm) bereid met traditionele thermische methoden.

Fotoluminescentie van het in plasma bereide arseensulfide werd gemeten door excitatie bij 473 nm en 632,8 nm met behulp van lasers met continue golfwerking bij kamertemperatuur (RT, Figuur 2). De in plasma bereide arseensulfidematerialen werden geanalyseerd met behulp van de massaspectrometriemethode om de belangrijkste structurele fragmenten te onthullen die de luminescentie-intensiteit beïnvloeden. De massaspectroscopiegegevens verduidelijken de belangrijkste structurele fragmenten die de PL-intensiteit van het in plasma bereide arseensulfide beïnvloeden. Volgens de verkregen gegevens, de onderzoekers suggereren dat de belangrijkste reden voor het verschijnen en versterken van de luminescentie in arseensulfidematerialen die in plasma zijn bereid, de (As2S2)n-cyclische structuureenheid is die de rol speelt van een "schijfachtige polariseerbaarheidstensor".

Door zijn eigenschappen, tweedimensionale poolgestructureerde en gelaagde arseensulfide is een veelbelovend materiaal voor de ontwikkeling van 2-D lichtgevoelige apparaten. Deze eigenschappen zijn ook handig bij het maken van veldeffecttransistoren, zeer gevoelige fotodetectoren en gassensoren.