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Synthèse du phosphorène bleu par épitaxie

par Martrenchard-Barra Séverine - 10 novembre 2018 (modifié le 7 janvier)

Des équipes de l’ISMO et du Synchrotron de SOLEIL, en collaboration avec des chercheurs de de l’Ecole Normale Supérieure et de l’Université Centrale de Floride, ont réussi à fabriquer une structure bi-dimensionnelle (2D) du phosphorène bleu.

Jusqu’à récemment, le phosphorène a été obtenu uniquement par exfoliation mécanique et chimique ; deux techniques qui ne sont pas adéquates pour obtenir de larges couches nécessaires aux applications dans l’industrie électronique.
Le phosphorène bleu est un nouveau matériau bidimensionnel (2D) dont on attend des propriétés optoélectroniques remarquables, notamment un gap accordable en fonction du nombre de couches atomiques et une forte mobilité des porteurs de charge.
Dans ce travail, les chercheurs ont évaporé sous ultravide du phosphore sur un cristal d’or orienté (111). La combinaison de topographies de microscopie à effet tunnel (STM), de clichés de diffraction d’électrons lents (LEED) de spectroscopie de photoélectrons (PES) et des calculs DFT a permis d’identifier la structure atomique de la couche de phosphorène bleu.
Cette étude a permis d’une part de confirmer les premiers résultats expérimentaux de croissance de phosphorène bleu, obtenue peu avant par des groupes chinois. D’autre part, elle a montré l’existence de deux phases différentes de phosphorène bleu induites par l’épitaxie sur le substrat d’or. Ces deux phases présentent toutes les deux la même périodicité « 5x5 » relativement au substrat et sont donc caractérisées par le même cliché de diffraction LEED, mais leur structure atomique locale est différente.
La compréhension exacte de la structure du phosphorène bleu ouvre des perspectives intéressantes pour l’intégration du phosphorène comme matériau 2D dans des dispositifs optoélectroniques

Modèle et image STM expérimentale d’une des deux structures de la couche du phosphorène bleu.

Epitaxial Synthesis of Blue Phosphorene
Small
Wei Zhang, Hanna Enriquez, Yongfeng Tong, Azzedine Bendounan, Abdelkader Kara, Ari P. Seitsonen, Andrew J. Mayne, Gérald Dujardin, Hamid Oughaddou
First published : 29 October 2018

Contact :
Hamid.oughaddou@u-psud.fr