Många material uppvisar nya egenskaper när de är i form av tunna filmer som består av bara några atomlager. De flesta känner till grafen, den tvådimensionella formen av grafit, men tunnfilmsversioner av andra material har också potential att underlätta tekniska genombrott.

Till exempel, en klass av tredimensionella material som kallas grupp-IV-monokalkogenider är halvledare som fungerar i applikationer som termoelektrisk och optoelektronik bland andra. Forskare skapar nu tvådimensionella versioner av dessa material, i hopp om att de kommer att erbjuda förbättrad prestanda eller till och med nya applikationer.

Nyligen, ett forskargrupp som inkluderar Salvador Barraza-Lopez, docent i fysik vid U of A och Taneshwor Kaloni, en tidigare postdoktoral forskare i Barraza-Lopez lab, har belyst beteendet hos ett av dessa ultratunna material som kallas tin telluride (SnTe). Barraza-Lopez och hans kollegor vid Max-Planck Institute of Microstructure Physics i Tyskland, nyckellaboratoriet för lågdimensionell kvantfysik och Collaborative Innovation Center of Quantum Matter i Kina och RIKEN Center for Emergent Matter Science i Japan publicerade nyligen ett papper om sina resultat i tidskriften Avancerade material .

Forskarna använde ett tunnelmikroskop med variabel temperatur för att studera strukturen och polarisationen av SnTe -tunna filmer som odlats på grafensubstrat. De studerade materialet vid olika temperaturer, från 4,7 Kelvin till över 400 Kelvin. De upptäckte att när SnTe bara är några atomlager tjocka, det bildar en skiktad struktur som skiljer sig från massan, rombformad version av materialet. Arkansas -teamet bidrog till denna forskning genom att tillhandahålla beräkningar som redogör för den kvantmekaniska karaktären hos dessa atomstrukturer, med hjälp av en metod som kallas densitetsfunktionell teori.

Atomerna i ultratunna SnTe skapar elektriska dipoler orienterade längs motsatta riktningar i vartannat atomlager, vilket gör materialet antipolärt, i motsats till bulkprovet där alla lager pekar längs samma riktning. Dessutom, övergångstemperaturen, som är temperaturen vid vilken materialet förlorar denna spontana polarisering, är mycket högre än bulkmaterialets.

"[Dessa fynd] understryker potentialen hos atomtunna g-SnTe-filmer för utveckling av nya spontana polarisationsbaserade enheter, "sa forskarna i tidningen.