(Invited) Two-Dimensional Pnictogens: Van Der Waals Growth, Stability, and Phase Transformation
Notice bibliographique
Résumé
Pnictogens (P, As, Sb, Bi) emerged as a new class of elemental 2D materials displaying a wide range of electronic and topological properties. With their ns2 np3 valence electronic configuration and sp 3 hybridization, group VA elements are the only elemental group which forms vdW and quasi-vdW structures throughout the entire group, thus providing a rich allotropic system. Light group VA elements crystallize in the semiconducting orthorhombic layered phase (A17) and heavier group VA elements prefer the semi-metallic rhombohedral layered phase (A7). At nanoscale thicknesses, group VA materials undergo various electronic phase transitions. For instance, A17 P – black phosphorus – is a high mobility 2D semiconductor with a thickness-dependent direct band gap gradually varying between 0.3-2 eV as its thickness decreases from bulk to single layer. Similarly, A7 Sb is predicted to exhibit topological semimetal, topological insulator, quantum spin Hall and indirect band gap semiconductor phases at thicknesses between 1 and 22 layers. Despite their highly attractive scientific and technological potential, 2D materials remain scarcely implemented in scalable devices and technologies due to several challenges including among others the lack of large-area and uniform synthesis methods. In fact, many 2D materials exist only in the realm of theoretical predictions and most 2D materials can only be produced by mechanical or chemical exfoliation from bulk crystals, yielding 2D flakes with limited dimensions and poor thickness control. Developing epitaxial growth methods is therefore a crucial step to enable the integration of 2D materials in emerging technologies. With this perspective, this presentation will address the development of the molecular beam epitaxy (MBE) growth of group VA 2D materials on semiconducting and vdW substrates. Furthermore, thermal, ambient and phase stability of these emerging 2D materials is studied using in situ low-energy electron microscopy, transmission electron microscopy, x-ray photoelectron emission microscopy, and ab initio calculations. MBE growth of 2D-Sb and 2D-AsSb is demonstrated on Ge(111) and graphene. Real-time LEEM measurements of the growth dynamics combined with in situ STM allow to determine the nucleation and growth mechanisms on semiconductor and vdW substrates. Subtle behavior during growth or thermal annealing was revealed based on these in situ studies including the metastability and layered-to-layered phase transformation mechanisms of A17 2D-Sb, which was previously considered as an unstable Sb phase. These results provide a deeper understanding of vdW growth of group VA 2D materials and layered-to-layered phase transformation mechanisms.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».