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Flat epitaxial quasi-1D phosphorene chains

Authors :
Azzedine Bendounan
Gérald Dujardin
Alex Smogunov
Abdelkader Kara
Andrew J. Mayne
Hanna Enriquez
Yannick J. Dappe
Hamid Oughaddou
Wei Zhang
Yongfeng Tong
Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO)
Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Groupe Modélisation et Théorie (GMT)
Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
University of Central Florida [Orlando] (UCF)
CY Cergy Paris Université (CY)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Source :
Nature Communications, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2021, 12, pp.5160. ⟨10.1038/s41467-021-25262-7⟩, Nature Communications, Vol 12, Iss 1, Pp 1-7 (2021), Nature Communications, 2021, 12 (1), pp.5160. ⟨10.1038/s41467-021-25262-7⟩
Publication Year :
2020

Abstract

The emergence of peculiar phenomena in 1D phosphorene chains (P chains) has been proposed in theoretical studies, notably the Stark and Seebeck effects, room temperature magnetism, and topological phase transitions. Attempts so far to fabricate P chains, using the top-down approach starting from a few layers of bulk black phosphorus, have failed to produce reliably precise control of P chains. We show that molecular beam epitaxy gives a controllable bottom-up approach to grow atomically thin, crystalline 1D flat P chains on a Ag(111) substrate. Scanning tunneling microscopy, angle-resolved photoemission spectroscopy, and density functional theory calculations reveal that the armchair-shaped chains are semiconducting with an intrinsic 1.80 ± 0.20 eV band gap. This could make these P chains an ideal material for opto-electronic devices.<br />Similarly to graphene, attempts to fabricate phosphorene by epitaxy or starting from a few layers of bulk black phosphorus have failed so far. Here, the authors present a controllable bottom-up approach to grow atomically thin, crystalline 1D flat phosphorus chains on a Ag(111) substrate.

Details

ISSN :
20411723
Volume :
12
Issue :
1
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature communications
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2f4469800b92dbcc53ae731d033465ee