Tvådimensionella (2-D) skiktade material har fått stor uppmärksamhet för sina potentiella tillämpningar sedan experimentell upptäckt av grafen. Teoretiska tvådimensionella elementära halvledare lovar överlägsna funktioner när det gäller tillverkning, rening och dopning. Få lager svart fosfor (BP) är den första 2-D mono-elementära halvledaren med hög elektronisk bärarmobilitet, stark optisk absorption, linjär dikroism, och hög avstämning med externa fält. Dock, den bristfälliga luftstabiliteten och svårigheterna med storskalig tillverkning är återstående problem som hämmar praktiska tillämpningar av fålagers BP. Således, forskare söker möjliga alternativ som också tillåter lågkostnad, storskalig syntes, och erbjuder god miljöstabilitet utan att offra fördelarna med BP.

Professor Wei Ji och hans forskargrupp vid Renmin University i Kina teoretiskt modellerade ytor och gränssnitt för framväxande elektroniska material för att förutsäga fysiska egenskaper hos enheter som består av dessa material. Nyligen, de samarbetade med professor Yang Chai från Hong Kong Polytechnic University för att rapportera en teoretisk studie av en roman, kedjeliknande 2-D-material, nämligen få lager α-tellurium (FL-α-Te), och förutspådde att detta material skulle ha extremt hög bärarrörlighet med en lagrajusterbar bandgap, stark ljusabsorption, blandning av vibrationslägen, lagerberoende energikartor över valens- och ledningsband, bland andra slående egenskaper.

FL-α-Te är ett representativt material av skiktade endimensionella material, som är en ny och snabbt utvecklande kategori av 2-D-material. De undersökte först stabiliteten i tre troligtvis fåfasiga faser med hjälp av toppmoderna densitetsfunktionella teoriberäkningar. Deras beräkning visar att α-tellurium är den mest stabila fasen för tvåskikt och tjockare lager. Med tanke på denna stabilitet, de fann att en kovalentliknande kvasi-bindning (CLQB) dominerar interkedjens interaktion i både intra- och inter-lagers riktningar. Denna CLQB är analog med de interagerade interaktionsinteraktionerna i BP, PtS2 eller PtSe2, visar hybridisering av vågfunktioner men utan extra energivinst.

De lyckades korrelera denna bindning med de lagerberoende geometriska och elektroniska strukturerna och deras resulterande beteenden när det gäller elektrisk, optiska och vibrationsegenskaper. Få lager α-Te har extremt hög hålrörlighet upp till 105 cm2/Vs undantagsvis längs den icke-kovalentbundna (CLQB) riktningen och 103 cm2/Vs för den kovalentbundna riktningen, avstämbar bandgap från 0,31 eV (bulk) till 1,17 eV (2L), anisotropa interkedjiga (-skiktiga) vibrationsbeteenden, en övergång av mellanskjuvskjuv- och andningskraftkonstanter, stor idealstyrka (över 20 procent) och nästan isotrop stark ljusabsorption (upp till 9 procent per lager) från en mycket anisotrop geometri. De fann också inom få lager α-Te att energiytorna för både valens- och ledningsband väsentligen utvecklas från bulk till tvåskikt, uppvisar en "M-liknande" linjeprofil för hålfickan, som vanligtvis finns i topologiska isolatorer, och är idealisk för termoelektrisk.

Detta material erbjuder de flesta av BP:s slående egenskaper tillsammans med bättre miljöstabilitet, en mycket lägre tillverkningskostnad (med våtkemiska metoder) och högre ljusabsorption än BP. I detta scenario, FL-α-Te kan betraktas som en överlägsen efterträdare av BP. Den utomordentligt höga transportörmobiliteten som avslöjas i CLQB-riktningen uppdaterar konceptuellt förståelsen för rollen för icke-kovalenta interaktioner i transportörens rörlighet och kan öppna en ny väg för att söka material med hög mobilitet.