Förra året, FLEET-forskare vid RMIT utvecklade en banbrytande ny metod för att avsätta atomtunna (tvådimensionella) kristaller med hjälp av smälta metaller, beskrivs som ett "en gång i ett-decennium" framsteg.

Tidigare i år, samma forskargrupp utökade den nya metoden från kontrollerade till omgivande förhållanden, och har korrekt präglat tillväxtmekanismerna för viktiga tennoxider, vilket bör möjliggöra förbättrad kontroll av måloxidtillväxt.

Tekniken som utvecklades vid RMIT förra året introducerade flytande metaller (galliumbaserade) som en framgångsrik reaktionsmiljö för syntesen av önskvärda, atomtunna oxider som var ouppnåeliga med tidigare metoder. Det är en så billig och enkel process att den kan göras på en köksspis av en icke-vetenskapsman.

Medan den första studien använde dyrt, specialdesignade legeringar och en ofta hårt kontrollerad miljö, denna senaste forskning har bekräftat att högkvalitativa 2-D-material kan formas i omgivande förhållanden med hjälp av billigare flytande tenn, förenkla framtida forskning och tillämpningar.

Forskare präglade också tillväxtmekanismen för första gången, skapa en "vägkarta" över kristallbildning och tillväxt. Sådan tillväxt visade sig förvånansvärt komplex, med små "öar" av tennoxider (SnOx) som bildas på större, perfekta 2-D tennmonoxid (SnO) monoskikt, före förtjockning och mer syre för att bli tennioxid (SnO2).

Framtida applikationer

Denna enkla, repeterbar metod för odling av 2-D-tennoxidkristaller kan expanderas till andra flytande metaller med låg smältpunkt och deras legeringar.

Med korrekt karaktäriserade tillväxtmekanismer, forskare tror att det borde vara möjligt att kontrollera hastigheten på ytoxidbildning genom noggrann kontroll av atmosfäriskt syrehalt, och följaktligen kontrollera antalet och tjockleken av oxidskikt och resulterande stökiometri.

Tennoxider är av särskilt intresse som 2-D-material. Elektroniskt, de kan vara både halvledare av p-typ (SnO) eller n-typ (SnO2), som är av stort intresse för fälteffekttransistordesigner (FET).

Utveckling av 2-D tennoxider på ytan av smält tenn publicerades i Kemisk kommunikation i januari 2018.

Studien genomfördes med hjälp av faciliteter och expertis från Australian Microscopy and Microanalysis Research Facility vid RMIT Microscopy &Microanalysis Facility, och Micro Nano Research Facility vid RMIT. Medförfattare Torben Daeneke fick stöd från RMIT-rektorens forskarprogram.