Теллурид кремния - очередное пополнение в семействе двумерных полупроводниковых материалов

Теллурид кремния, полупроводниковый материал, в основе которого находится кремний, самый распространенный элемент на земном шаре, был открыт в 1960-х годах. Чуть позже была опубликована работа, описывающая в общих чертах свойства этого материала, после чего он был незаслуженно забыт и пробыл в таком состоянии более 40 лет. Однако, исследователи из университета Брауна (Brown University) извлекли теллурид кремния из тьмы забвения, провели достаточно подробные исследования его свойств и ввели его в состав семейства двумерных полупроводниковых материалов, которые являются весьма перспективными материалами для изготовления электронных и светоизлучающих устройств, солнечных и аккумуляторных батарей следующего поколения.

«Начиная наши исследования, мы неожиданно обнаружили тот факт, что существует очень мало литературы и научных публикаций, касающихся теллурида кремния» – рассказывает Кристи Коски (Kristie Koski), профессор химии из университета Брауна, – «Это объясняется тем, что в момент открытия этого материала в двухмерных полупроводниковых материалах попросту не было нужды. И о существовании теллурида кремния попросту забыли».

«Но, теллурид кремния имеет огромный потенциал» – рассказывает Кристи Коски, – «Это двумерный полупроводниковый материал из семейства халькогенидов, в которое входит известный всем молибденит (дисульфид молибдена), которые комбинируют лучшие из свойств кремния и одноатомной структуры наподобие структуры графена».

«Привлекательность теллурида кремния увеличивается тем, что монослои этого материала могут быть отделены от кристаллов, точно также, как слои графена отделяются от графита» – объясняет Кристи Коски, – «Материал абсолютно прозрачен и имеет красноватый оттенок. Кроме этого, он является естественным полупроводником p-типа, полупроводником, в котором в роли носителей заряда являются электронные дырки. В мире двумерных материалов это большая редкость, подобными свойствами обладает лишь фосфорен – двумерный вариант фосфора».

Теллурид кремния имеет пик фотолюминесценции в области красного цвета, что делает его привлекательным для создания красных светодиодов и полупроводниковых лазеров нового типа, фотодатчиков и высокоэффективных солнечных батарей.

«Кроме этого нанопроводники из теллурида кремния могут выступить в роли высокоэффективной замены соединений лития и магния в составе литий-ионных аккумуляторных батарей» – рассказывает Кристи Коски.

Группа исследователей, возглавляемая Кристи Коски, разработала несколько методов управляемого выращивания кристаллов теллурида кремния, обладающих заранее заданными свойствами. Эти кристаллы могут принимать форму нанолент, квадратных структур и крошечных наночастиц, каждая из которых обладает своим собственным уникальным набором физических, химических и оптических свойств. А такое разнообразие видов материала было получено всего лишь при помощи изменений температуры в печи, в которой проводится процесс осаждения материала из паровой фазы.

В скором времени исследовательская группа Кристи Коски проведет серию исследований электронных и оптических свойств теллурида кремния, после чего перспективы использования этого материала в самых разных областях науки и техники обретут законченные формы

2. IEEE Spectrum