p Materiais em camadas bidimensionais (2-D) têm recebido atenção considerável por suas aplicações potenciais desde a descoberta experimental do grafeno. Semicondutores elementares bidimensionais teóricos prometem recursos superiores em termos de fabricação, purificação e dopagem. Few-layer black phosphorus (BP) é o primeiro semicondutor 2-D mono-elementar com alta mobilidade de portadora eletrônica, forte absorção óptica, dicroísmo linear, e alta sintonização com campos externos. Contudo, a estabilidade do ar imperfeita e as dificuldades na fabricação em grande escala são problemas remanescentes que inibem as aplicações práticas de BP de poucas camadas. Assim, pesquisadores buscam possíveis alternativas que também permitam baixo custo, síntese em grande escala, e oferecem boa estabilidade ambiental sem sacrificar as vantagens do BP. p O professor Wei Ji e seu grupo de pesquisa na Universidade Renmin da China modelaram teoricamente superfícies e interfaces de materiais eletrônicos emergentes para prever propriedades físicas de dispositivos compostos por esses materiais. Recentemente, eles colaboraram com o Prof. Yang Chai da Universidade Politécnica de Hong Kong para relatar um estudo teórico de um romance, material 2-D semelhante a uma corrente, nomeadamente α-telúrio de poucas camadas (FL-α-Te), e previu que este material tinha mobilidade de portadora extremamente alta com um intervalo de banda ajustável por camada, forte absorção de luz, mistura de modos vibracionais, mapas de energia dependentes da camada de valência e bandas de condução, entre outras propriedades impressionantes.

p O FL-α-Te é um material representativo de materiais unidimensionais em camadas, que são uma categoria nova e de rápido desenvolvimento de materiais 2-D. Eles primeiro examinaram a estabilidade de três prováveis ​​fases de poucas camadas usando cálculos de teoria funcional de densidade de última geração. Seu cálculo mostra que o α-telúrio é a fase mais estável para camadas bicamada e mais espessas. Dada esta estabilidade, eles descobriram que uma quase-ligação tipo covalente (CLQB) domina a interação entre cadeias em ambas as direções intra e intercamadas. Este CLQB é análogo às interações intercamadas encontradas no BP, PtS2 ou PtSe2, mostrando hibridização de função de onda, mas sem ganho de energia extra.

p Eles conseguiram correlacionar essa ligação com as estruturas geométricas e eletrônicas dependentes da camada e seus comportamentos resultantes em termos elétricos, propriedades ópticas e vibracionais. Poucas camadas α-Te tem mobilidade de orifício extremamente alta até 105 cm2 / Vs excepcionalmente ao longo da direção de ligação não covalente (CLQB) e 103 cm2 / Vs para a direção de ligação covalente, bandgap sintonizável de 0,31 eV (Bulk) a 1,17 eV (2L), comportamentos vibracionais anisotrópicos entre cadeias (camada), um cruzamento de cisalhamento intercalar e constantes de força respiratória, grande resistência ideal (mais de 20 por cento) e absorção de luz forte quase isotrópica (até 9 por cento por camada) de uma geometria altamente anisotrópica. Eles também descobriram dentro de poucas camadas α-Te que as superfícies de energia de ambas as bandas de valência e de condução se desenvolvem substancialmente do volume para a bicamada, exibindo um perfil de linha "semelhante a M" da cavidade do orifício, que geralmente era encontrado em isoladores topológicos, e é ideal para termelétricas.

p Este material oferece a maioria das propriedades marcantes do BP, juntamente com melhor estabilidade ambiental, um custo de fabricação muito menor (com métodos de química úmida) e maior absorção de luz do que os da BP. Neste cenário, FL-α-Te pode ser considerado um sucessor superior do BP. A extraordinariamente alta mobilidade da portadora revelada na direção do CLQB atualiza conceitualmente a compreensão do papel das interações não covalentes na mobilidade da portadora e pode abrir um novo caminho para a busca de materiais de alta mobilidade da portadora.