Заказ OnLine : Ваша корзина
Стойкий оловянный двумерный материальчик
Триумфальное шествие двумерных материалов продолжается: исследователи из Китая и США сообщают о первом примере успешного синтеза слоя олова атомной толщины - станена.
Значение результатов эксперимента заключается в том, что, в соответствии с предсказаниями, двумерное олово должно обладать целым рядом необычных электронных свойств, как, например, топологическая изоляция – свободное перемещение электронов вдоль кромок материала без помех со стороны других электронов или атомов, в результате чего не происходит рассеяние тепловой энергии.
Электронная спектроскопия позволила установить, что строением станен напоминает искаженные соты.
До недавнего времени все попытки экспериментального получения станена заканчивались неудачей. Один из участников исследовательского проекта – Цзинь-фен Цзя из Университета Шанхая, поясняет, что фиаско в области получения станена связаны с тем обстоятельством, что обладающее алмазоподобной кристаллической решеткой олово не является слоистым материалом. Он добавляет, что свободный станен не должен быть устойчивым, поэтому квест «получение станена» распадался на три подзадания – во-первых, выбор подходящего субстрата для синтеза пленки станена, во-вторых – необходимо установить, что такая пленка будет обладать двуслойной сотоподобной структурой, в-третьих – экспериментально определить, что электронные свойства пленки соответствуют теоретическим предсказаниям, причем все эксперименты необходимо было проводить in situ при сверхвысоком разрежении.
Главным же ключом, который позволил бы решить все три задания в рамках новой работы, был поиск субстрата, подходящего для конденсации слоя атомов из состава образца высокочистого олова с помощью эпитаксиальных методов. Было обнаружено, что лучше всего для такой цели подходил теллурид висмута (Bi2Ti3). Как говорит Цзя, для станена характерна гексагональная решетка, поэтому поверхность субстрата должна также характеризоваться гексагональной решеткой. Для того, чтобы рост квазидвумерного слоя олова на субстрате был энергетически выгоден, несоответствие субстрата и станена должно быть минимально.
Исследователи вырастили на субстрате слой атомов олова и с помощью сканирующего туннельного микроскопа подтвердили его строение, соответствующе предсказаниям – строение слоя напоминает искаженные соты. Ключевые электронные характеристики станена были определены с помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением. Получив, как предполагается, станен, исследователи в дальнейшем планируют провести измерения параметров транспорта электронов, чтобы выяснить, соответствуют ли реальные квантовые свойства материала предсказаниям.
Говоря о результатах нового исследования, специалист по двумерным материалам из Университета Уорвика (Великобритания) отмечает, что они являются важны этапом в изучении станена, однако существует еще ряд проблем – полученный станен связан с субстратом, что может значительно влиять на его свойства. Он добавляет, что для изучения свойств станена и сравнения предсказаний с реальностью необходимо отделить станен от подложки.
Источник: Nat. Mater., 2015, DOI: 10.1038/nmat4384
