journal article·2019Open access

Epitaxial multilayers of alkanes on two-dimensional black phosphorus as passivating and electrically insulating nanostructures

Margherita Bolognesi, Marco Brucale, Andrea Lorenzoni, Federico Prescimone, Salvatore Moschetto, Vladimir V. Korolkov, Matteo Baldoni, Manuel Serrano-Ruiz, Maria Caporali, Francesco Mercuri, Elena Besley, Michele Muccini, Maurizio Peruzzini, Peter H. Beton, Stefano Toffanin

Nanoscale· Volume 11· Issue 37

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.
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Research context

OpenAlex topics: 2D Materials and Applications · MXene and MAX Phase Materials · Graphene research and applications

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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

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