Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Диселенид вольфрама
СТМ WSe2 на HOPG.jpg
Монослой WSe 2 на графене (желтый) и его атомное изображение (вставка) [1]
Молибденит-3D-шары.png
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ECHA InfoCard100.031.877 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 235-078-7
  • InChI = 1S / 2Se.W
    Ключ: ROUIDRHELGULJS-UHFFFAOYSA-N
  • [Se] = [W] = [Se]
Характеристики
WSe 2
Молярная масса341,76 г / моль
Внешностьот серого до черного твердого вещества
Запахбез запаха
Плотность9,32 г / см 3 [2]
Температура плавления> 1200 ° С
нерастворимый
Ширина запрещенной зоны~ 1 эВ (непрямой, объемный) [3]
~ 1,7 эВ (прямой, монослой) [4]
Структура
hP6 , пространственная группа P6
3/ mmc, № 194 [2]
а  = 0,3297 нм, с  = 1,2982 нм
Тригонально-призматический (W IV )
Пирамидальный (Se 2- )
Термохимия
-185,3 кДж моль -1 [5]
Опасности
Основные опасностиВнешний паспорт безопасности материала
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Диселенид вольфрама представляет собой неорганическое соединение с формулой WSe 2 . [6] Соединение имеет гексагональную кристаллическую структуру, аналогичную дисульфиду молибдена . Каждый атом вольфрама ковалентно связан с шестью лигандами селена в тригональной призматической координационной сфере, в то время как каждый селен связан с тремя атомами вольфрама в пирамидальной геометрии. Связь вольфрам – селен имеет длину 0,2526 нм, а расстояние между атомами селена составляет 0,334 нм. [7] Это хорошо изученный пример слоистого материала . Слои складываются вместе благодаря взаимодействиям Ван-дер-Ваальса . WSe 2является очень стабильным полупроводником в дихалькогенидах переходных металлов VI группы.

Структура и свойства [ править ]

Гексагональный (P6 3 / mmc) полиморф 2H-WSe 2 изотипен гексагональному MoS 2 . Двумерная структура решетки имеет W и Se, периодически расположенные слоями с гексагональной симметрией. Подобно графиту , взаимодействия Ван-дер-Ваальса удерживают слои вместе; однако 2D-слои в WSe 2 не являются атомарно тонкими. Большой размер катиона W делает структуру решетки WSe 2 более чувствительной к изменениям, чем MoS 2 . [8]

В дополнение к типичной полупроводниковой гексагональной структуре WSe 2 существует в другом полиморфе, металлической октаэдрической координационной фазе 1T-WSe 2, основанной на тетрагональной симметрии с одним слоем WSe 2 на повторяющуюся единицу. Фаза 1T-WSe 2 менее стабильна и переходит в фазу 2H-WSe 2 . [8] [9] WSe 2 может образовывать фуллереноподобную структуру.

Синтез [ править ]

Нагревание тонких пленок вольфрама под давлением из газообразного селена и высоких температур (> 800 K) с использованием метода напыления приводит к кристаллизации пленок в гексагональные структуры с правильным стехиометрическим соотношением. [10]

W + 2 Se → WSe 2

Возможные приложения [ править ]

Атомное изображение монослоя WSe 2, демонстрирующее гексагональную симметрию и трехкратные дефекты. Масштабная линейка: 2 нм (0,5 нм на вставке). [11]

Дихалькогениды переходных металлов - это полупроводники с потенциальным применением в солнечных элементах и фотонике. [12] Массовый WSe
2имеет оптическую ширину запрещенной зоны от ~ 1,35 эВ с температурной зависимостью -4.6 × 10 - 4 эВ / К. [13] WSe
2фотоэлектроды стабильны как в кислых, так и в основных условиях, что делает их потенциально полезными в электрохимических солнечных элементах . [14] [15] [16]

Свойства WSe
2монослои отличаются от монослоев объемного состояния, что характерно для полупроводников. Механически расслоенные монослои WSe
2прозрачные фотоэлектрические материалы со свойствами светодиода . [17] Полученные солнечные элементы пропускают 95 процентов падающего света, а одна десятая из оставшихся пяти процентов преобразуется в электрическую энергию. [18] [19] Материал можно изменить с p-типа на n-тип, изменив напряжение на соседнем металлическом электроде с положительного на отрицательное, что позволяет устройствам, изготовленным из него, иметь настраиваемую запрещенную зону. [20]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Чиу, Мин-Хуэй; Чжан, Чендун; Шиу, Хун-Вэй; Чуу, Чжи-Бяо; Чен, Чанг-Сяо; Chang, Chih-Yuan S .; Чен, Цзя-Хао; Чжоу, Мэй-Инь ; Ши, Чи-Канг; Ли, Лайн-Джонг (2015). «Определение ориентации полос в однослойном гетеропереходе MoS 2 / WSe 2 » . Nature Communications . 6 : 7666. arXiv : 1406.5137 . Bibcode : 2015NatCo ... 6.7666C . DOI : 10.1038 / ncomms8666 . PMC  4518320 . PMID  26179885 .
  2. ^ а б Агарвал, МК; Вани, Пенсильвания (1979). «Условия роста и параметры кристаллической структуры слоистых соединений в ряду Mo 1-x W x Se 2 ». Бюллетень материаловедения . 14 (6): 825–830. DOI : 10.1016 / 0025-5408 (79) 90144-2 .
  3. ^ Пракаш, Абхиджит; Аппенцеллер, Йорг (28 февраля 2017 г.). "Извлечение запрещенной зоны и анализ устройств из ионно-жидкостных закрытых WSe2-барьерных транзисторов Шоттки". САУ Нано . 11 (2): 1626–1632. DOI : 10.1021 / acsnano.6b07360 . ISSN 1936-0851 . PMID 28191930 .  
  4. ↑ Юн, Вон Сок; Хан, ЮЗ; Хонг, Сун Чхоль; Ким, Ин Джи; Ли, Джей Ди (2012). «Влияние толщины и деформации на электронные структуры дихалькогенидов переходных металлов: полупроводники 2H- MX 2 ( M = Mo, W; X = S, Se, Te)». Physical Review B . 85 (3): 033305. Bibcode : 2012PhRvB..85c3305Y . DOI : 10.1103 / PhysRevB.85.033305 .
  5. ^ О'Хара, PAG; Льюис, Бретт М .; Паркинсон, Б.А. (июнь 1988 г.). «Стандартная молярная энтальпия образования фторной калориметрии диселенида вольфрама (WSe2). Термодинамика высокотемпературного испарения WSe2. Пересмотренное значение стандартной молярной энтальпии образования молибденита (MoS2)». Журнал химической термодинамики . 20 (6): 681–691. DOI : 10.1016 / 0021-9614 (88) 90019-5 .
  6. ^ Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего / Берлин: Academic Press / De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
  7. ^ Schutte, WJ; Де Бур, JL; Еллинек, Ф. (1986). «Кристаллические структуры дисульфида и диселенида вольфрама». Журнал химии твердого тела . 70 (2): 207–209. Bibcode : 1987JSSCh..70..207S . DOI : 10.1016 / 0022-4596 (87) 90057-0 .
  8. ^ a b Эфтехари, Али (2017). «Дихалькогениды вольфрама (WS 2, WSe 2 и WTe 2): химия материалов и приложения» . Журнал Материалы ХИМИИ . 5 (35): 18299–18325. DOI : 10.1039 / C7TA04268J . ISSN 2050-7488 . 
  9. ^ Ма, Юйцян; Лю, Билу; Чжан, Аньи; Чен, Лян; Фатхи, Мохаммад; Шэнь, Чэньфэй; Аббас, Ахмад Н .; Ге, Минъюань; Мекленбург, Мэтью; Чжоу, Чунву (2015-07-28). «Обратимый фазовый переход полупроводника в металл в монослое WSe 2, выращенном методом химического осаждения из паровой фазы, и его применение в устройствах». САУ Нано . 9 (7): 7383–7391. DOI : 10.1021 / acsnano.5b02399 . ISSN 1936-0851 . PMID 26125321 .  
  10. ^ Pouzet, J .; Bernede, JC; Хеллил, А .; Essaidi, H .; Бенхида, С. (1992). «Получение и определение характеристик тонких пленок диселенида вольфрама». Тонкие твердые пленки . 208 (2): 252–259. Bibcode : 1992TSF ... 208..252P . DOI : 10.1016 / 0040-6090 (92) 90652-R .
  11. ^ Лин, YC; Björkman, TR; Комса, HP; Teng, PY; Ага, СН; Хуанг, ФС; Lin, KH; Jadczak, J .; Хуанг, Ю.С.; Chiu, PW; Крашенинников, А.В.; Суэнага, К. (2015). «Трехкратные вращательные дефекты в двумерных дихалькогенидах переходных металлов» . Nature Communications . 6 : 6736. Bibcode : 2015NatCo ... 6.6736L . DOI : 10.1038 / ncomms7736 . PMC 4396367 . PMID 25832503 .  
  12. ^ Мак, Кин Фай; Шан, Цзе (2016). «Фотоника и оптоэлектроника двумерных полупроводниковых дихалькогенидов переходных металлов». Природа Фотоника . 10 (4): 216–226. Bibcode : 2016NaPho..10..216M . DOI : 10.1038 / nphoton.2015.282 .
  13. ^ Упадхьяюла, LC; Лоферски, JJ; Wold, A .; Giriat, W .; Кершоу, Р. (1968). «Полупроводниковые свойства монокристаллов диселенида вольфрама n- и p-типа (WSe 2 )». Журнал прикладной физики . 39 (10): 353–358. Bibcode : 1968JAP .... 39.4736U . DOI : 10.1063 / 1.1655829 .
  14. ^ Gobrecht, J .; Gerischer, H .; Трибуч, Х. (1978). "Электрохимический солнечный элемент на основе полупроводника вольфрама-диселенида d-диапазона". Berichte der Bunsengesellschaft für Physikalische Chemie . 82 (12): 1331–1335. DOI : 10.1002 / bbpc.19780821212 .
  15. ^ Ся, Фенниан; Ван, Хан; Сяо, Ди; Дубей, Мадан; Рамасубраманиам, Ашвин (2014). «Двумерная материальная нанофотоника». Природа Фотоника . 8 (12): 899–907. arXiv : 1410.3882 . Bibcode : 2014NaPho ... 8..899X . DOI : 10.1038 / nphoton.2014.271 .
  16. ^ Чжан, Синь; Цяо, Сяо-Фэнь; Ши, Вэй; Ву, Цзян-Бинь; Цзян, Де-Шэн; Тан, Пинг-Хэн (2015). «Фононное и комбинационное рассеяние двумерных дихалькогенидов переходных металлов от монослоя, многослойного материала к массивному». Chem. Soc. Ред . 44 (9): 2757–85. arXiv : 1502.00701 . Bibcode : 2015arXiv150200701Z . DOI : 10.1039 / C4CS00282B . PMID 25679474 . 
  17. ^ Ли, Хай; Ву, Джумиати; Инь, Цзунъю; Чжан, Хуа (2014). «Подготовка и применение механически расслоенных однослойных и многослойных нанолистов MoS2 и WSe2». Счета химических исследований . 47 (4): 1067–1075. DOI : 10.1021 / ar4002312 . PMID 24697842 . 
  18. ^ «Диселенид вольфрама показывает потенциал для ультратонких, гибких, полупрозрачных солнечных элементов» . Gizmag.com. 11 марта 2014 . Проверено 17 августа 2014 .
  19. ^ Флориан Aigenr (10 марта 2014). «Атомарно тонкие солнечные элементы» (пресс-релиз). Венский технологический университет . Проверено 18 августа 2014 .
  20. ↑ Ли, Сон Джун; Линь, Чжаоян; Хуанг, Цзинь; Чой, Кристофер; Чен, Пэн; Лю, Юань; Го, Цзянь; Цзя, Чуанчэн; Ван, Илю; Ляо, Цинлян; Шакир, Имран; Дуань, Сидун; Данн, Брюс; Чжан, Юэ; Хуанг, Ю; Дуань, Сянфэн (2020). «Программируемые устройства на основе обратимого твердотельного легирования двумерных полупроводников суперионным йодидом серебра». Природа Электроника . 3 : 630–637. DOI : 10.1038 / s41928-020-00472-х .