2次元および多層的なガリウムベースの金属酸化物のフォトニック半導体の合成に向けた液体金属ガリンスタンのソノケミストリー

2次元（2D）ナノ構造の科学的分野は、過去10年間に大きな発展を目撃しました。現在までに、さまざまな合成アプローチが開発されています。したがって、この高度な材料ファミリーのさまざまな例外的な特性が発見されました。最近、室温液体金属の天然表面酸化膜は、多数の機能的用途を備えた新規タイプの2Dナノ構造を合成するための新たなプラットフォームであることがわかっています。ただし、これらの材料の開発された合成技術のほとんどは、研究ターゲットとしての2D材料の直接的な機械的剥離に基づいています。この論文は、2Dハイブリッドおよび複雑な多層ナノ構造を調整可能な特性と合成するための容易で機能的なソノケミカルアシストアプローチを報告しています。この方法では、音波とマイクロ流体ガリウムベースの室温液体ガリンスタン合金との激しい相互作用は、ハイブリッド2Dナノ構造の合成のための活性化エネルギーを提供します。微細構造の特性は、イオン合成環境の処理時間と組成を含むソノケミカル合成パラメーターの影響を、Gaxoy/se 2Dハイブリッド構造と、調整可能なフォトニック特性を備えたgaxoy/se多層結晶構造の成長に対する影響を明らかにしています。この手法は、調整可能なフォトニック特性を備えたさまざまなタイプの2Dおよび層状半導体ナノ構造の合成の有望な可能性を示しています。

The scientific field of two-dimensional (2D) nanostructures has witnessed tremendous development during the last decade. To date, different synthesis approaches have been developed; therefore, various exceptional properties of this family of advanced materials have been discovered. It has recently been found that the natural surface oxide films of room-temperature liquid metals is an emerging platform for the synthesis of novel types of 2D nanostructures with numerous functional applications. However, most of the developed synthesis techniques for these materials are based on the direct mechanical exfoliation of 2D materials as research targets. This paper reports a facile and functional sonochemical-assisted approach for the synthesis of 2D hybrid and complex multilayered nanostructures with tunable characteristics. In this method, the intense interaction of acoustic waves with microfluidic gallium-based room-temperature liquid galinstan alloy provides the activation energy for synthesis of hybrid 2D nanostructures. The microstructural characterizations reveal the impact of sonochemical synthesis parameters, including the processing time and composition of the ionic synthesis environment, on the growth of GaxOy/Se 2D hybrid structures and InGaxOy/Se multilayered crystalline structures with tunable photonic characteristics. This technique shows promising potential for synthesis of various types of 2D and layered semiconductor nanostructures with tunable photonic characteristics.