[Publication] Etude de la structure de bande de l’oxyde de silicium 2D, semi-conducteur à large bande interdite
L'oxyde de silicium formé épitaxié sous la forme d’une bicouche sur un substrat de Ru(0001) est un matériau bidimensionnel hexagonal transférable par exfoliation mécanique.Il est pressenti pour être un semi-conducteur à large bande interdite directe avec plusieurs applications potentielles.
Parmi ces applications : l'optoélectronique dans l’UV profond ou l'utilisation comme entité isolante dans des hétérostructures de Van der Waals comme une alternative au nitrure de bore (h-BN).
La condition préalable à ces applications est la connaissance de la structure électronique, que nos chercheurs ont étudiée en combinant la photoémission résolue en angle (ARPES) et la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT).
Ils ont mis en évidence deux types de bande :
- des bandes fortement dispersives liées à la délocalisation électronique dans les plans supérieur et inférieur de la bicouche, avec deux cônes de Dirac rappelant ceux prédits en bicouche de graphène AA-empilé
- des bandes semi-plates issues des ponts chimiques entre ces deux mêmes plans.
Ils ont montré que cette structure de bande résiste à une exposition à l'air et peut être contrôlée par une réexposition à l'oxygène.
Enfin, l’étude expérimentale a permis de définir une largeur de bande interdite minimum de 5 eV pour ce matériau alors que les prédictions des chercheurs conduisent à une valeur maximum de 7,36 eV.
Titre : Dispersing and semi-flat bands in the wide band gap two-dimensional semiconductor bilayer silicon oxide
Auteurs : Geoffroy Kremer, Juan Camilo Alvarez-Quiceno, Thomas Pierron, César González, Muriel Sicot, Bertrand Kierren, Luc Moreau, Julien E Rault, Patrick Le Fèvre, François Bertran,Yannick J Dappe, Johann Coraux, Pascal Pochet, Yannick Fagot-Revurat
Nom de la revue : 2D Materials
Date de parution (en ligne) : 29 avril 2021
Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03218918
Légende de l'image :
(a) Spectre ARPES mesuré sur la bicouche de Van der Waals SiO2 le long de la direction de haute symétrie M-г-M
(b) Structure de bande calculée par DFT le long de ce même chemin
(c) Vue 3D de la structure de la bicouche de SiO2 élaborée sur un substrat de Ru(0001).
