journal article·2009-08-11

Chemical Synthesis of Two-Dimensional Iron Chalcogenide Nanosheets: FeSe, FeTe, Fe(Se,Te), and FeTe2

Karl D. Oyler, Xianglin Ke, Ian T. Sines, Peter Schiffer, Raymond E. Schaak

Chemistry of Materials· Volume 21· Issue 15
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Abstract

Transition metal chalcogenides are important materials because of their range of useful properties and applications, including as thermoelectrics, magnetic semiconductors, superconductors, quantum dots, sensors, and photovoltaics. In particular, iron chalcogenides have received renewed attention following the discovery of superconductivity in PbO-type β-FeSe and related solid solutions. This paper reports a low-temperature solution chemistry route to the synthesis of β-FeSe, β-FeTe, FeTe 2, and several members of the β-Fe(Se,Te) solid solution. The samples were analyzed by powder XRD, TEM, EDS, SAED, SEM with elemental mapping, AFM, and SQUID magnetometry. Consistent with the layered crystal structures, the FeSe, FeTe, and Fe(Se,Te) products are predominantly two-dimensional single-crystal nanosheets with thicknesses of approximately 2−3 nm and edge lengths ranging from 200 nm to several micrometers. FeTe 2 forms a mixture of nanosheets and one-dimensional sheet-derived nanostructures. None of the samples are superconducting, which could be due to size effects, nonstoichiometry, or low-level impurities.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Iron-based superconductors research · Quantum Dots Synthesis And Properties · 2D Materials and Applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemistry

Department of Physics

Materials Research Institute

The Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania 16802

References (69)

Show source-provided references
1. Wood C. · Rep. Prog. Phys. · 1988 · 51 · 45910.1088/0034-4885/51/4/001 ↗
2. Poudel B. · Science · 2008 · 320 · 63410.1126/science.1156446 ↗
3. Dietl T. · Semicond. Sci. Technol. · 2002 · 17 · 37710.1088/0268-1242/17/4/310 ↗
4. Fischer Ø. · Appl. Phys. · 1978 · 16 · 110.1007/BF00931416 ↗
5. Niu H. J. · Phys. Rev. B · 2004 · 69 · 9
6. Murray C. B. · J. Am. Chem. Soc. · 1993 · 115 · 870610.1021/ja00072a025 ↗
7. Malik M. A. · Chem. Mater. · 2001 · 13 · 91310.1021/cm0011662 ↗
8. Schöning M. J. · Electroanalysis · 2007 · 19 · 202910.1002/elan.200703955 ↗
9. Ennaoui A. · Sol. Energy Mater. Sol. Cells · 1993 · 29 · 28910.1016/0927-0248(93)90095-K ↗
10. Huynh W. U. · Science · 2002 · 295 · 242510.1126/science.1069156 ↗
11. Mitzi D. B. · Adv. Mater. · 2008 · 20 · 365710.1002/adma.200800555 ↗
12. Takemura Y. · J. Appl. Phys. · 1997 · 81 · 517710.1063/1.365162 ↗
13. Wu X. J. · Thin Solid Films · 2008 · 516 · 611610.1016/j.tsf.2007.11.012 ↗
14. Wu X. J. · J. Appl. Phys. · 2008 · 103 · 11350110.1063/1.2936977 ↗
15. Hsu F. C. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2008 · 105 · 1426210.1073/pnas.0807325105 ↗
16. McQueen T. M. · Phys. Rev. B · 2009 · 79 · 01452210.1103/PhysRevB.79.014522 ↗
17. Yeh K. W. · EPL · 2008 · 84 · 3700210.1209/0295-5075/84/37002 ↗
18. Mizuguchi Y. · Appl. Phys. Lett. · 2009 · 94 · 01250310.1063/1.3058720 ↗
19. Mizuguchi Y. · Appl. Phys. Lett. · 2008 · 93 · 15250510.1063/1.3000616 ↗
20. Zhang S. B. · Supercond. Sci. Technol. · 2009 · 22 · 4
21. Patel U. · Appl. Phys. Lett. · 2009 · 94 · 310.1063/1.3093838 ↗
22. Feng Q. J. · Appl. Phys. Lett. · 2006 · 88 · 01250510.1063/1.2159561 ↗
23. Pol S. V. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1678110.1021/jp0764889 ↗
24. Han Z. H. · Mater. Res. Bull. · 2000 · 35 · 182510.1016/S0025-5408(00)00376-7 ↗
25. Yang J. · Chem. Mater. · 2001 · 13 · 84810.1021/cm0005945 ↗
26. Liu A. P. · Solid State Commun. · 2006 · 138 · 53810.1016/j.ssc.2006.04.008 ↗
27. Xie Y. · Chem. Mater. · 2001 · 13 · 392710.1021/cm010115h ↗
28. Zhang W. X. · Mater. Lett. · 2001 · 47 · 36710.1016/S0167-577X(00)00268-8 ↗
29. Zhang J. H. · J. Appl. Phys. · 1993 · 73 · 571810.1063/1.353602 ↗
30. Qian X. F. · Mater. Lett. · 2001 · 48 · 10910.1016/S0167-577X(00)00288-3 ↗
31. Kong X. · J. Alloys Compd. · 2005 · 390 · 23610.1016/j.jallcom.2004.07.054 ↗
32. Campos C. E. M. · Solid State Commun. · 2002 · 123 · 17910.1016/S0038-1098(02)00232-6 ↗
33. Tian M. L. · Appl. Phys. Lett. · 2003 · 83 · 162010.1063/1.1601692 ↗
34. Tian M. L. · Nano Lett. · 2006 · 6 · 277310.1021/nl0618041 ↗
35. Wu F. Y. · J. Appl. Phys. · 2007 · 101 · 09G11110.1063/1.2711407 ↗
36. Chou N. H. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 814010.1021/ja801949c ↗
37. Vasquez Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1186610.1021/ja804858u ↗
38. Dawood F. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 42410.1021/ja808455u ↗
39. Mitzi D. B. · Nature · 2004 · 428 · 29910.1038/nature02389 ↗
40. Schaak R. E. · Chem. Mater. · 2002 · 14 · 145510.1021/cm010689m ↗
41. Kleinfeld E. R. · Science · 1994 · 265 · 37010.1126/science.265.5170.370 ↗
42. Rouse J. H. · Chem. Mater. · 2000 · 12 · 250210.1021/cm000291a ↗
43. Giannelis E. P. · Adv. Mater. · 1996 · 8 · 2910.1002/adma.19960080104 ↗
44. Seo J. W. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2007 · 46 · 882810.1002/anie.200703175 ↗
45. Geim A. K. · Nat. Mater. · 2007 · 6 · 18310.1038/nmat1849 ↗
46. Schaak R. E. · Chem. Mater. · 2000 · 12 · 251310.1021/cm0004073 ↗
47. Saupe G. B. · Chem. Mater. · 2000 · 12 · 155610.1021/cm981136n ↗
48. Novoselov K. S. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2005 · 102 · 1045110.1073/pnas.0502848102 ↗
49. Li Y. D. D. · J. Am. Chem. Soc. · 2002 · 124 · 141110.1021/ja012055m ↗
50. Gautam U. K. · Chem. Commun. · 2005 · 31 · 399510.1039/b506676j ↗
51. Alexandre M. · Mater. Sci. Eng. R-Rep. · 2000 · 28 · 110.1016/S0927-796X(00)00012-7 ↗
52. Pavlidou S. · Prog. Polym. Sci. · 2008 · 33 · 111910.1016/j.progpolymsci.2008.07.008 ↗
53. Leroux F. · Chem. Mater. · 2001 · 13 · 350710.1021/cm0110268 ↗
54. Liu Z. P. · Langmuir · 2007 · 23 · 86110.1021/la062345m ↗
55. Talapin D. V. · Nano Lett. · 2001 · 1 · 20710.1021/nl0155126 ↗
56. Qu L. H. · Nano Lett. · 2004 · 4 · 46510.1021/nl035211r ↗
57. Hägg G. · Z. Phys. Chem. B · 1933 · 22 · 45310.1515/zpch-1933-2240 ↗
58. Lu W. G. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1011210.1021/ja052286j ↗
59. Zhang G. Q. · Cryst. Growth Des. · 2009 · 9 · 14510.1021/cg7012528 ↗
60. Wang W. Z. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1379210.1021/ja054861p ↗
61. Finlayson D. M. · Proc. Phys. Soc., B · 1956 · 69 · 86010.1088/0370-1301/69/8/121 ↗
62. Schaak R. E. · Chem. Mater. · 2000 · 12 · 342710.1021/cm000495r ↗
63. Kobayashi Y. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 214210.1021/nl0708260 ↗
64. Shi L. · Cryst. Growth Des. · 2008 · 8 · 352110.1021/cg700909v ↗
65. Sales B. C. · Phys. Rev. B · 2009 · 79 · 09452110.1103/PhysRevB.79.094521 ↗
66. Bao, W.; Qiu, Y.; Huang, Q.; Green, M. A.; Zajdel, P.; Fitzsimmons, M. R.; Zhernenkov, M.; Fang, M.; Qian, B.; Vehstedt, E. K.; Yang, J.; Pham, H. M.; Spinu, L.; Mao, Z. Q. (2008, arXiv:0809.2058v1 (pre-print).
67. Wang, M. J.; Luo, J. Y.; Huang, T. W.; Chang, H. H.; Chen, T. K.; Hsu, F. C.; Wu, C. T.; Wu, P. M.; Chang, A. M.; Wu, M. K. (2009, arXiv:0904.1858v1 (pre-print).
68. Margadonna S. · Chem. Commun. · 2008 · 43 · 560710.1039/b813076k ↗
69. Pomjakushina, E.; Conder, K.; Pomjakushin, V.; Bendele, M.; Khasanov, R. (2009, arXiv:0905.2115v1 (pre-print).