Теллурид кремния — второй после графена кандидат в «материалы будущего»

Кремний является самым распространённым элементом на Земле. Его соединение с теллуром, называемое теллуридом кремния, было открыто в 60-х годах прошлого века — первооткрыватели описали свойства соединения как полупроводникового материала и забыли о нём на целых 40 лет.

Из тьмы забвения теллурид кремния извлекли учёные из университета Брауна, которые, проведя глубокие исследования соединения, систематизировали его как принадлежащее семейству двумерных полупроводниковых материалов. Ныне эти материалы считаются перспективной основой для изготовления электронных устройств и приборов, генерирующих свет, для создания солнечных и аккумуляторных батарей с повышенным КПД.

Теллурид кремния имеет огромный потенциал, поскольку входит в семейство халькогенидов, к которому относится известный молибденит (дисульфид молибдена). Он весьма удачно комбинирует лучшие качества, присущие кремнию как полупроводниковому материалу, со свойствами одноатомных графеноподобных структур.

Монослои теллурида кремния могут быть получены их отделением от кристаллов точно так же, как и слои графена отделяются от графита. Материал оптически прозрачен, имеет красноватый оттенок и является естественным полупроводником р-типа, что в мире двумерных материалов большая редкость. Подобными свойствами обладает только фосфорен – двумерный материал на основе фосфора.

Теллурид кремния имеет пик фотолюминесценции в области красного света, что перспективно для создания на его основе красных светодиодов и полупроводниковых лазеров нового типа, чувствительных фотодатчиков и высокоэффективных солнечных батарей. Кроме того, нанопроводники из теллурида кремния могут стать заменой соединениям лития и магния в составе литий-ионных батарей.

Группа исследователей, возглавляемая профессором химии Кристи Коски, разработала несколько методов управляемого выращивания кристаллов теллурида кремния, обладающих наперёд заданными свойствами. Эти кристаллы могут иметь форму нанолент, квадратных структур и наночастиц, причём каждая форма обладает своим собственным уникальным набором физических, химических и оптических свойств.

Такое разнообразие видов материалов достигается всего лишь изменением температуры печи, в которой проводится осаждение материала из паровой фазы.