Morphological and structural engineering of niobium selenide nanostructures via chemical vapor transport

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Beitragende

  • Nour Abdelrahman - , Physikalische Chemie und Elektrochemie, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Palestine Technical University, Kadoorie, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) (Autor:in)
  • Daniel Wolf - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Alexey Popov - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Sandra Schiemenz - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Romain Giraud - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Spintec (Autor:in)
  • Ammar Soliman - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Joseph Dufouleur - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Samuel Froeschke - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Bernd Büchner - , Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Michael Mertig - , Professur für Physikalische Chemie, insbesondere Mess- und Sensortechnik (gB/KSI) (PC6), Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.V. Meinsberg (Autor:in)
  • Silke Hampel - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)

Abstract

We demonstrate a method for engineering niobium selenide (Nb-Se) nanostructures by systematically adjusting the growth parameters in a bottom-up chemical vapor transport (CVT) process, and study their influence on the feature of the resulting products, such as composition, morphology and phase. Thermodynamic calculations were performed to optimize the growth process. Using either, I2 or NbCl5 as transport agent resulted in the formation of high quality NbSe2 nanocrystals or Nb2Se9 nanowires respectively. Different growth temperatures lead to formation of NbSe2 at ( T 1 = 1000 °C, T 2 = 800 °C) and (NbSe4)3I at ( T 1 = 600 °C, T 2 = 400 °C). This study explored also the effect of the amount of transport agent as well as the nature and the pre-growth thermal oxidation duration of the substrates on the morphology, the growth mode and the distribution of the deposited crystals over the substrates. The chemical composition and morphology of the nanocrystals were analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and Raman spectroscopy. The high crystalline quality was confirmed by high-resolution transmission electron microscopy. Charge transport measurements of metallic NbSe2 nanostructures revealed a small excess resistance below 6.5 K, attributed to inhomogeneous superconductivity, due to either local charge puddles or to quantum fluctuations in highly-crystalline 2D superconductors. Nb2Se9 nanowires were found insulating.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer100966
FachzeitschriftMaterials Today Nano
Jahrgang36
PublikationsstatusVeröffentlicht - Dez. 2026
Peer-Review-StatusJa

Schlagworte

ASJC Scopus Sachgebiete

  • Elektronische, optische und magnetische Materialien - Charge transport properties, CVT, Morphology, Nanocrystals, Nanostructures, Nanowires, Niobium selenide, Superconductivity, Transport agent
  • Biomaterialien - Charge transport properties, CVT, Morphology, Nanocrystals, Nanostructures, Nanowires, Niobium selenide, Superconductivity, Transport agent
  • Physik der kondensierten Materie - Charge transport properties, CVT, Morphology, Nanocrystals, Nanostructures, Nanowires, Niobium selenide, Superconductivity, Transport agent
  • Werkstoffchemie - Charge transport properties, CVT, Morphology, Nanocrystals, Nanostructures, Nanowires, Niobium selenide, Superconductivity, Transport agent

Schlagwörter

  • Charge transport properties, CVT, Morphology, Nanocrystals, Nanostructures, Nanowires, Niobium selenide, Superconductivity, Transport agent