Трисульфид мышьяка: ученые открыли новый материал для изготовления оптоэлектронных устройств

Двумерные материалы — ультратонкие слои с уникальными свойствами, которые делают их полезными в электронике, сенсорах и катализе. Они могут служить проводниками, полупроводниками или даже диэлектриками. Некоторые двумерные материалы, такие как тальк или дисульфид молибдена, можно получить методом эксфолиации, то есть отслоением ультратонких слоев от объемных форм, которые встречаются в природных минералах.
Однако возможности многих слоистых минералов, с помощью которых можно изготавливать прогрессивные устройства, до сих пор не раскрыты, а потому ученые продолжают их поиск и изучение на территории России. Первые неожиданные результаты принесла международная команда ученых из Томского политехнического университета, университета Шихэцзы, Института материаловедения и инжиниринга г. Нинбо и Университета электронных наук и технологий Китая: им удалось получить тонкие нанометровые чешуйки трисульфида мышьяка из минерала, известного как аурипигмент.

«Под воздействием даже слабого света этот материал достаточно сильно изменяет свои электронные свойства, но при этом не начинает проводить электрический ток, как это обычно происходит в случае полупроводников, используемых в фотоприемных устройствах. Механизм этого процесса другой. При воздействии света в двумерном материале происходит перераспределение зарядов. В результате поверхностный электрический потенциал увеличивается до 80 мВ», — объясняет Гарсия Бальса Аура Самид, соавтор исследования, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий.
Модулирование поверхностного потенциала
Главная суперспособность материала заключается в модулировании поверхностного потенциала: это делает его полезным при разработке фототранзисторов и оптических переключателей нового поколения.
Применение металлических наночастиц — перспективное направление в фотокатализе, сенсорике и оптоэлектронике. Частицы позволяют усиливать взаимодействие света с веществом, стимулируют оптоэлектронный отклик и улучшают фотокаталитические характеристики 2D-материалов.

Чтобы повысить чувствительность полученного материала к свету, исследователи создали гибрид, соединив трисульфид мышьяка с серебряными нанопроволоками. Такая комбинация увеличила эффективность фотокаталитических процессов на 71%.
«В дальнейших исследованиях мы планируем изучить свойства и других ультратонких слоев минералов, добываемых в России, и исследовать свойства комбинаций разных двумерных материалов», — говорит Рауль Родригес, соавтор исследования, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Applied Materials Today.