Химики получили атомарно тонкий полупроводниковый кристалл

Коллектив ученых из США и Китая синтезировал новый двухмерный материал для наноразмерных фотоэлектронных устройств. Вещество имеет структуру перовскита, в котором проводящие слои разделены органическими фрагментами, что позволяет получать стабильные монослойные кристаллы такого соединения. Работа опубликована в Science.
Авторы синтезировали кристаллы из раствора «органического-неорганического» соединения свинца (C₄H₉NH₃)₂PbBr₄. Ключевым моментом было использование тщательно подобранной смеси растворителей, благодаря чему достигалось равномерная кристаллизация на кремниевой подложке. Вещество осаждалось в виде квадратных пластинок, представлявших собой однин или несколько слоев бромида свинца, разделенных органическими «хвостами».
Полученные структуры характеризовали при помощи атомно-силовой микроскопии и ряда других методов. Характерная толщина кристаллов составляла 1,6 нанометра для одинарных слоев и 3,4 нанометра для двойных. Используя катодолюминисцентную микроскопию, авторы показали, что частота излучения полученных кристаллов зависит от числа слоев. Чем их больше, тем сильнее пик излучения сдвигался в длинноволновую область.
Монослойные кристаллы перовскито-подобных соединений предполагается использовать в ряде приложений фотовольтаики — разделе электроники, занимающимся преобразованием световой энергии. Подобные кристаллы представляют собой «квантовые колодцы», в которых электронная зона имеет двухмерную структуру. Варьируя тип и размер органических «хвостов», разделяющих проводящие слои, можно точно настраивать, например, люминисцентные свойства таких систем.
Ученые отмечают, что подобные материалы синтезировались и раньше, но оставалась нерешенной проблема получения монослойных кристаллов. Ее пытались преодолеть при помощи газофазного осаждения или центрифугирования (spin-coating), но результаты были не слишком хороши.

Тарас Молотилин