Epitaxial multilayers of alkanes on two-dimensional black phosphorus as passivating and electrically insulating nanostructures
Source abstract
Abstract
Mechanically exfoliated two-dimensional (2D) black phosphorus (bP) is epitaxially terminated by monolayers and multilayers of tetracosane, a linear alkane, to form a weakly interacting van der Waals heterostructure. Atomic force microscopy (AFM) and computational modelling show that epitaxial domains of alkane chains are ordered in parallel lamellae along the principal crystalline axis of bP, and this order is extended over a few layers above the interface. Epitaxial alkane multilayers delay the oxidation of 2D bP in air by 18 hours, in comparison to 1 hour for bare 2D bP, and act as an electrical insulator, as demonstrated using electrostatic force microscopy. The presented heterostructure is a technologically relevant insulator-semiconductor model system that can open the way to the use of 2D bP in micro- and nanoelectronic, optoelectronic and photonic applications.
Source: openalex_inverted_index · Quality: candidate unverified · Source record ↗
Research context
OpenAlex topics: 2D Materials and Applications · MXene and MAX Phase Materials · Graphene research and applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (ISMN) - Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
40129 Bologna
Italy
School of Physics and Astronomy
University of Nottingham
Nottingham NG7 2RD
UK
Istituto di Chimica dei Composti Organometallici (ICCOM) - Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
Florence
School of Chemistry
Funding
H2020 European Research Council · Consiglio Nazionale delle Ricerche
References (72)
Show source-provided references
1. Tran · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2014 · 89 · 23531910.1103/PhysRevB.89.235319 ↗
2. Fukuoka · J. Phys. Soc. Jpn. · 2015 · 84 · 12100410.7566/JPSJ.84.121004 ↗
3. Takao · Physica B+C · 1981 · 105 · 9310.1016/0378-4363(81)90222-9 ↗
4. Liang · Nano Lett. · 2014 · 14 · 640010.1021/nl502892t ↗
5. Maruyama · Physica B+C · 1981 · 105 · 9910.1016/0378-4363(81)90223-0 ↗
6. Warschauer · J. Appl. Phys. · 1963 · 34 · 185310.1063/1.1729699 ↗
7. Keyes · Phys. Rev. · 1953 · 92 · 58010.1103/PhysRev.92.580 ↗
8. Na · ACS Nano · 2014 · 8 · 1175310.1021/nn5052376 ↗
9. Wang · Nano Lett. · 2014 · 14 · 642410.1021/nl5029717 ↗
10. Du · ACS Nano · 2014 · 8 · 1003510.1021/nn502553m ↗
11. Tran · Sci. Adv. · 2017 · 3 · e160317910.1126/sciadv.1603179 ↗
12. Ameen · Sci. Rep. · 2016 · 6 · 2851510.1038/srep28515 ↗
13. Wang · Nano Lett. · 2014 · 14 · 642410.1021/nl5029717 ↗
14. Wu · ACS Nano · 2015 · 9 · 807010.1021/acsnano.5b01922 ↗
15. Li · Nat. Nanotechnol. · 2014 · 9 · 37210.1038/nnano.2014.35 ↗
16. Kriegel · Appl. Opt. · 2016 · 55 · 928810.1364/AO.55.009288 ↗
17. Huber · Nat. Nanotechnol. · 2016 · 12 · 20710.1038/nnano.2016.261 ↗
18. Lee · Nanomaterials · 2016 · 6 · 19310.3390/nano6110193 ↗
19. Luo · Nanotechnology · 2016 · 27 · 43400210.1088/0957-4484/27/43/434002 ↗
20. Wood · Nano Lett. · 2014 · 14 · 696410.1021/nl5032293 ↗
21. Fonsaca · Sci. Rep. · 2017 · 7 · 1016510.1038/s41598-017-10533-5 ↗
22. Passaglia · Chem. Mater. · 2018 · 30 · 203610.1021/acs.chemmater.7b05298 ↗
23. Telesio · Nanotechnology · 2018 · 29 · 29560110.1088/1361-6528/aabd8d ↗
24. Kuriakose · 2D Mater. · 2018 · 5 · 03200110.1088/2053-1583/aab810 ↗
25. Artel · npj 2D Mater. Appl. · 2017 · 1 · 610.1038/s41699-017-0004-8 ↗
26. Chen · Nat. Commun. · 2015 · 6 · 731510.1038/ncomms8315 ↗
27. Deng · ACS Nano · 2014 · 8 · 829210.1021/nn5027388 ↗
28. Tang · J. Phys. Chem. C · 2018 · 122 · 702710.1021/acs.jpcc.8b01476 ↗
29. Tang · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2018 · 20 · 2933310.1039/C8CP06170J ↗
30. Liu · Appl. Phys. Lett. · 2018 · 112 · 04390110.1063/1.5016868 ↗
31. Chen · 2D Mater. · 2018 · 5 · 04503110.1088/2053-1583/aadf40 ↗
32. Huang · Appl. Phys. Lett. · 2016 · 108 · 08310110.1063/1.4942368 ↗
33. Geim · Nature · 2013 · 499 · 41910.1038/nature12385 ↗
34. Yuan · ACS Nano · 2015 · 9 · 55510.1021/nn505809d ↗
35. Carvalho · Nat. Rev. Mater. · 2016 · 1 · 1606110.1038/natrevmats.2016.61 ↗
36. Sun · Nat. Nanotechnol. · 2015 · 10 · 98010.1038/nnano.2015.194 ↗
37. Zhu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2018 · 57 · 216010.1002/anie.201711357 ↗
38. Abellán · Angew. Chem., Int. Ed. · 2016 · 55 · 1455710.1002/anie.201604784 ↗
39. Zhao · Adv. Mater. · 2017 · 29 · 160399010.1002/adma.201603990 ↗
40. Ryder · Nat. Chem. · 2016 · 8 · 59710.1038/nchem.2505 ↗
41. Korolkov · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 138510.1038/s41467-017-01797-6 ↗
42. Vishnoi · ChemPhysChem · 2017 · 18 · 298510.1002/cphc.201700789 ↗
43. Wang · J. Phys. Chem. C · 2017 · 121 · 1808410.1021/acs.jpcc.7b06678 ↗
44. Facchetti · Mater. Lett. · 2009 · 4 · 64
45. Koopman · Nano Lett. · 2014 · 14 · 169510.1021/nl402603c ↗
46. Durso · Org. Electron. · 2013 · 14 · 308910.1016/j.orgel.2013.07.019 ↗
47. Benincori · Chem. – Eur. J. · 2010 · 16 · 908610.1002/chem.200903546 ↗
48. Bolognesi · Sol. Energy Mater. Sol. Cells · 2016 · 155 · 43610.1016/j.solmat.2016.06.044 ↗
49. Zhang · Nano Lett. · 2010 · 10 · 473810.1021/nl1032556 ↗
50. Svatek · Nano Lett. · 2015 · 15 · 15910.1021/nl503308c ↗
51. Zhang · Chem. – Eur. J. · 2004 · 10 · 141510.1002/chem.200305334 ↗
52. Schollmeyer · Langmuir · 2003 · 19 · 504210.1021/la026989f ↗
53. Ciesielski · Angew. Chem., Int. Ed. · 2014 · 53 · 1035510.1002/anie.201402696 ↗
54. Thibaudau · Surf. Sci. Lett. · 1993 · 281 · L30310.1016/0039-6028(93)90844-A ↗
55. McGonigal · Appl. Phys. Lett. · 1990 · 57 · 2810.1063/1.104234 ↗
56. Wawkuschewski · Langmuir · 1993 · 9 · 277810.1021/la00035a008 ↗
57. Michel · Z. Phys. B Condens. Matter · 1989 · 76 · 9910.1007/BF01323491 ↗
58. Yamada · J. Phys. Chem. B · 2000 · 104 · 602110.1021/jp994061z ↗
59. Haar · J. Phys. Chem. Lett. · 2016 · 7 · 271410.1021/acs.jpclett.6b01260 ↗
60. PubChem, Open Chemistry Database, Compound Summary for CID 12592 Tetracosane, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tetracosane
61. Lange · Inorg. Chem. · 2007 · 46 · 402810.1021/ic062192q ↗
62. Nečas · Cent. Eur. J. Phys. · 2012 · 10 · 181
63. Sresht · ACS Nano · 2015 · 9 · 825510.1021/acsnano.5b02683 ↗
64. Siu · J. Chem. Theory Comput. · 2012 · 8 · 145910.1021/ct200908r ↗
65. Plimpton · J. Comput. Phys. · 1995 · 117 · 110.1006/jcph.1995.1039 ↗
66. Lorenzoni · Nanoscale · 2018 · 10 · 937610.1039/C8NR02341G ↗
67. Island · 2D Mater. · 2015 · 2 · 01100210.1088/2053-1583/2/1/011002 ↗
68. Kim · Sci. Rep. · 2015 · 5 · 898910.1038/srep08989 ↗
69. Gerson · Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. · 1992 · 48 · 73710.1107/S0108768192005032 ↗
70. Zhang · J. Phys. Chem. C · 2009 · 113 · 1882310.1021/jp907062n ↗
71. Favron · Nat. Mater. · 2015 · 14 · 82610.1038/nmat4299 ↗
72. Albar · J. Phys Chem. C · 2018 · 122 · 2757510.1021/acs.jpcc.8b10167 ↗