Diséléniure de molybdène

Le cristal est constitué de couches atomiques de molybdène Mo⁴⁺ situées entre deux couches d'ions séléniure Se²⁻ en formant une structure prismatique trigonale dans le matériau massif, qui devient octaédrique une fois exfolié en feuillets élémentaires, de sorte qu'on rencontre les deux structures^[6]. Dans le matériau massif, MoSe₂ cristallise donc dans le système hexagonal, groupe d'espace P6₃/mmc (n^o  194) avec comme paramètres de maille, a = 328,4 ± 0,1 pm et c = 1292,7 ± 0,4 pm et comme nombre d'unités par maille, Z= 2^[7]. Les deux atomes de molybdène occupent les sites 2(c) : ± (1/3, 2/3, 1/4) tandis que les quatre atomes de sélénium sont en 4(f) : (1/3, 2/3, z ; 1/3, 2/3, 1/2-z) avec z(Se) = 62,10 ± 0,03 pm. Ces résultats donnent comme distances interatomiques pour MoSe₂ dans les plans :

• Mo - 6Se = 252,7 pm (prisme trigonal)
• Mo - 6Mo = Se - 6Se = 328,9 pm
• Se - 1Se = 333,5 pm

et entre les plans

• Se -3Se = 366,0 pm

Cette structure correspond à presque le même paramètre z pour les atomes du chalcogène à celles reportées pour la forme hexagonale de MoS₂^[8],[9] et pour la forme basse température de MoTe₂^[10],[11].

La synthèse du MoSe₂ fait intervenir une réaction directe entre le molybdène et le sélénium en tube scellé à haute température :

Mo + 2 Se → MoSe₂.

On utilise un halogène comme le brome et l'iode pour purifier le composé à basse pression (de l'ordre de 1,3 Pa à 0,8 Pa) et à haute température (600 °C à 700 °C). Il doit être chauffé très progressivement afin d'éviter toute explosion en raison du caractère exothermique de cette réaction. Le MoSe₂ cristallise dans une structure hexagonale au fur et à mesure que le matériau refroidit^[6]. Le sélénium en excès peut être éliminé par sublimation sous vide^[12].

Il est possible de produire des feuillets bidimensionnels de diséléniure de molybdène par exfoliation de cristaux massifs à l'aide ruban adhésif ou par dépôt chimique en phase vapeur^[13]. La mobilité des électrons dans le MoSe₂ bidimensionnel est plus élevée que celle du disulfure de molybdène MoS₂. Le MoSe₂ bidimensionnel adopte des structures semblables à celles du graphène, bien que ce dernier ait une mobilité des électrons plusieurs milliers de fois supérieure. Contrairement au graphène, cependant, le MoSe₂ bidimensionnel a un gap direct, permettant d'envisager des applications dans les transistors et les photodétecteurs.

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