Forma cúbica de Pb(2-x) Sn(x) S2 estabilizada a través de la reducción de tamaño a la nanoescala

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Nanotecnología La nanotecnología es la nanotecnología.
• Química del estado sólido.

Sus antecedentes:

• El diagrama de fase PbS-SnS típicamente muestra una inestable estructura cúbica de sal de roca para PbSnS(2).
• La masa PbSnS(2) existe como una fase ortorrómbica distorsionada, lo que limita sus propiedades electrónicas.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar nanocristales Pb(2-x) Sn(x) S(2) cúbicos de una sola fase y estables.
• Investigar las propiedades estructurales, de composición y electrónicas de estos nuevos nanocristales.
• Explorar su potencial para aplicaciones en el infrarrojo cercano.

Principales métodos:

• Síntesis coloidal de inyección en caliente modificada.
• Análisis por difracción de rayos X en polvo (PXRD), difracción de electrones y función de distribución de pares (PDF) para la caracterización estructural.
• Microscopía electrónica de transmisión de barrido/espectroscopia dispersiva de energía (STEM/EDS), ICP-AES y EELS para composición elemental.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para el análisis de la brecha de banda.

Principales resultados:

• Se han sintetizado con éxito nanocristales cúbicos monofásicos Pb(2-x) Sn(x) S(2) (0,40 < x < 1).
• Confirmó la estructura cúbica de sal de roca a pesar de la inestabilidad de la masa.
• Se observaron lagunas sintonizables en las bandas cercanas al IR (0,52-0,57 eV) debido al confinamiento cuántico.
• Estabilidad térmica demostrada hasta ~300°C.

Conclusiones:

• Se logró la síntesis de una fase metastable de sal de roca cúbica metastable de Pb(2-x) Sn(x) S(2) en forma de nanocristal.
• Los nanocristales exhiben efectos de confinamiento cuántico, lo que lleva a deseables brechas de banda para aplicaciones cercanas al IR.
• Estos materiales ofrecen potencial para dispositivos optoelectrónicos debido a su estructura única y propiedades sintonizables.