Tweedimensionale chalcogeniden van overgangsmetalen (2D TMC's) hebben grote belangstelling getrokken vanwege hun overvloedige materiaalkeuzes en hun mogelijke gebruik in vele gebieden zoals elektronica en opto-elektronica. Als aanvulling op de veel bestudeerde gelaagde TMC's (bijv. MoS₂ ), zijn niet-gelaagde TMC's uniek. Ze vertonen onverzadigde bungelende bindingen aan het oppervlak en sterke binding tussen en tussen de lagen.

Tot dusverre - beperkt door gevestigde bereidingsmethoden - bleef het onderzoek van deze niet-gelaagde TMC-materialen voornamelijk op bulks of polykristallijne films, wat de verkenning van hun fysieke kenmerken en eigenschappen bij de 2D-diktelimiet belemmerde. In een recent artikel gepubliceerd in Science Bulletin , een groep onder leiding van profs. Bilu Liu en Hui-Ming Cheng van het Tsinghua-Berkeley Shenzhen Institute (TBSI) van de Tsinghua University en profs. Junhao Lin en Yue Zhao van de Southern University of Science and Technology hebben een nieuwe dual-metal precursors-methode ontwikkeld, die de controleerbare groei van verschillende niet-gelaagde 2D TMC's realiseert, waaronder Fe_1-x S, Fe_1-x Se, Co_1-x S, Cr_1-x S en V_1-x S.

Bij deze tweevoudige metaalgroeimethode werd het mengsel van metaalchloride met een laag smeltpunt en het overeenkomstige metaalpoeder met een hoog smeltpunt gebruikt als de voorlopers van twee metalen. Tijdens het gasfasereactieproces werd de verdampingssnelheid goed gecontroleerd om een ​​constante metaalbronvoeding te verschaffen en de groei van niet-gelaagde 2D TMC's met dunne dikte te vergemakkelijken. Zeshoekige Fe_{1-x . nemen} S bijvoorbeeld is de dikte tot 3 nm met een laterale afmeting tot>100 m.

Dankzij de ultradunne aard en het vlakke oppervlak van de verkregen vlokken, de structuur en het transportgedrag van Fe_1-x S bij de 2D-diktelimiet werden voor het eerst gemeten. Geavanceerde microscopie-inspecties onthullen dat intrinsieke geordende kationvacatures bestaan ​​in de niet-gelaagde TMC-familie. In schril contrast hiermee zijn anionvacatures (S, Se en Te) bekende dominante puntdefecten in veelvoorkomende gelaagde TMC's zoals MoS₂ . Transportmetingen bij lage temperatuur en theoretische berekeningen laten zien dat 2D Fe_1–x S is een halfgeleider met een smalle bandgap van 20-60 meV. Vergeleken met andere 2D-materialen met smalle bandgap zoals 1T'-MoTe₂ en zwarte fosfor, 2D Fe_1–x S vertoont een betere luchtstabiliteit en thermische stabiliteit. Dit werk lost in wezen het probleem op van het kweken van ultradunne niet-gelaagde materialen en biedt zo een materiële basis voor zowel fundamentele studie als toepassingen van deze opkomende familie van niet-gelaagde 2D-materialen. + Verder verkennen

Luchtstabiliteit van op natrium gebaseerde gelaagde oxide kathodematerialen