Síntesis físico-química de un material 2D y su caracterización estequiométrica: PbBr2-HOPG

Abstract

[EN] Two-dimensional materials are arousing intense fundamental and applied research aiming to understand their properties and develop new technologies. The future development of photosensors, optoelectronic devices, relates to the understanding of superconductivity, magnetism, electron transport, and their manipulation at the nanometric scale. As the atomic monolayer has been reached, the electronic properties of materials change completely. The interfaces of these two-dimensional materials are determining factors in the physicochemical properties of a material. Since two-dimensional materials are only a few atoms thick and, thanks to that, they are sensitive to small perturbations in their environment, this allows easier control of their optoelectronic properties than in 3D materials. In this context, one of the challenges to be solved is the controlled and easy synthesis of materials and interfaces enabling mass production.

This project fits into this field of research and is focused on the synthesis and characterization of monolayers of a two-dimensional material, PbBr2. These layers have been synthesized by Ultra High Vacuum Vapor Deposition on a chemically inert support substrate such as graphite. These layers have been characterized by the Auger Electron Spectroscopy technique. Its stoichiometric composition is compared using the same technique with a PbBr2 powder sample, confirming that the sample maintains its stoichiometric composition during UHV deposition.

In addition, our analysis has allowed us to identify the brittleness of PbBr2 since the intensity and shape of the emitted AES spectra change as a function of the measurement time.

[ES] Los materiales bidimensionales están en auge en una intensa investigación fundamental y aplicada con el objetivo de comprender sus propiedades y desarrollar nuevas tecnologías. El desarrollo futuro de fotosensores, dispositivos optoelectrónicos se relaciona con la comprensión de la superconductividad, el magnetismo, el transporte de electrones y su manipulación a nivel nanométrico.

A medida que se alcanza la monocapa atómica, las propiedades electrónicas de los materiales cambian significativamente. Las interfaces de estos materiales bidimensionales son factores determinantes en las propiedades fisicoquímicas de un material. Dado que los materiales bidimensionales tienen solo unos pocos átomos de espesor y, gracias a eso, son sensibles a pequeñas perturbaciones en su entorno, permite tener un control más sencillo de sus propiedades optoelectrónicas que en los materiales 3D. En este contexto, uno de los retos a resolver es la síntesis controlada y sencilla de materiales e interfaces que permitan la producción en masa.

Este proyecto encaja en este campo de investigación y está enfocado a la síntesis y caracterización de monocapas de un material bidimensional, PbBr2. Estas capas se han sintetizado por deposición de vapor en Ultra Alto Vacío sobre un sustrato de soporte químicamente inerte como el grafito. Estas capas se han caracterizado mediante la técnica de Espectroscopía Electrónica de Auger. Su composición estequiométrica es comparada mediante la misma técnica con una muestra de polvo de PbBr2 confirmando que la muestra mantiene su composición estequiométrica durante la deposición en UHV.

Ademas, nuestro análisis nos sugiere una posible la fragilidad del PbBr2 ya que la intensidad y forma de los espectros AES emitidos cambian en función del tiempo de medición.