Ditellurure de molybdène

Le tellurure de molybdène pulvérulent est noir^[22], tandis que les couches minces ne dépassant pas 500 nm d'épaisseur laissent passer une lumière rouge, les couches encore plus minces apparaissant orange voire transparentes. La limite d'absorption se situe autour de 672 nm, les longueurs d'onde inférieures étant fortement atténuées ; cette limite se situe à 646,5 nm à 77 K, ce qui correspond au rouge profond^[8].

MoTe₂ réfléchit environ 43 % dans l'infrarouge avec un pic à 234,5 cm⁻¹ et un minimum à 245,8 cm^−1[23]. Les raies d'absorption deviennent plus étroites à mesure que la température baisse. À 77 K, les pics d'absorption se trouvent à 1 141 eV, 1 230 eV, 1 489 eV, 1 758 eV, 1 783 eV, 2 049 eV, 2 523 eV, 2 578 eV et 2 805 eV^[24]. Les excitons A et B ont des niveaux d'énergie respectivement à 1,10 eV et 1,48 eV, avec donc une différence de 0,38 eV^[25].

Le tellurure de molybdène massif est semiconducteur à gap indirect de 0,88 eV avec également un gap direct de 1,02 eV. La bande interdite indirecte s'élargit cependant à mesure qu'on affine la couche de MoTe₂ pour tendre vers un matériau bidimensionnel^[26], de sorte qu'une monocouche ou une bicouche de MoTe₂ est un matériau à gap direct^[27]. La bande interdite est réduite dans le tellurure de molybdène déficient en tellure de 0,97 à 0,5^[16]. Le travail de sortie vaut 4,1 eV^[28].

L'α-MoTe₂ hexagonal massif de type n a une conductivité électrique de 8,3 S/cm avec 5 × 10¹⁷ électrons mobiles par centimètre cube tandis que le type p a une conductivité électrique de 0,3 S/cm et une concentration de trous de 3,2 × 10¹⁶ cm^−3[15]. La conductivité électrique est maximum aux environs de 235 K, diminuant lentement quand la température décroît, ainsi que quand elle croît mais avec un minimum vers 705 K, température au-dessus de laquelle la conductivité électrique croît à nouveau avec la température^[22]. La résistivité du β-MoTe₂ monoclinique est de l'ordre de 2 × 10⁻³ Ω cm quand celle de l'α-MoTe₂ est d'environ 2 × 10³ Ω cm^[11], ce qui dénote une nature bien plus métallique^[12]. Les atomes de molybdène sont plus proches les uns des autres dans la forme β, ce qui favorise la circulation des électrons par recouvrement dans la bande de conduction^[29]. À température ambiante, la résistivité du β-MoTe₂ vaut 3,28 × 10⁻⁴ Ω cm^[30]. Le β’-MoTe₂ orthorhombique a une résistance 10 % inférieure à celle du β-MoTe₂ monoclinique, avec une hystérèse autour du point de transition vers 250 K. La résistance décroît à peu près linéairement quand la température décroît. À 180 K, on observe une résistivité de 2,52 × 10⁻⁴ Ω cm^[30], tandis qu'à 0,12 K, le matériau devient supraconducteur^[31]. Dans la mesure où cette structure cristalline brise la symétrie d'inversion, il présente une ferroélectricité qui peut être couplée à sa supraconductivité, ce qui a par exemple permis de créer un commutateur supraconducteur en tellurure de molybdène^[32],[33].

Le tellurure de molybdène s'oxyde progressivement dans l'air pour former du dioxyde de molybdène MoO₂^[7]. À des températures élevées, l'oxydation du MoTe₂ donne du Te₂MoO₇ et du TeMo₅O₁₆^[34]. L'oxydation produit également du trioxyde de molybdène MoO₃, du tellure et du dioxyde de tellure TeO₂^[35].

Lorsqu'il est fortement chauffé, le MoTe₂ laisse échapper des vapeurs de tellure en laissant une phase solide de plus en plus déficiente en tellure jusqu'à obtenir du Mo₂Te₃^[12]. Ce changement perturbe les expériences car les propriétés du matériau sont très sensibles à la teneur en tellure ainsi qu'à la température. La pression de vapeur saturante de Te₂ en présence de MoTe₂ chauffé est approchée par log₁₀ P ≈ 8,398 − 11790/T^[36], la pression P étant exprimée en bars et la température T en kelvins. Le Mo₂Te₃ chauffé libère également de la vapeur de Te₂ sous un pression partielle approchée par log₁₀ P ≈ 5,56 − 9879/T jusqu'à ne laisser que du molybdène métallique^[36].

Les feuillets d'α-MoTe₂ peuvent être séparés et dispersés dans l'eau avec du cholate de sodium comme tensioactif et une sonication, ce qui donne une suspension vert olive. Le ditellurure de molybdène est hydrophobe mais le tensioactif recouvre sa surface avec la partie lipophile de sa molécule^[37].

Des métaux alcalins tels que le lithium sont susceptibles de former des composés d'insertion dans les feuillets d'α-MoTe₂. Cela permet d'envisager l'utilisation de ce matériau comme électrode dans un accumulateur lithium-ion. L'intercalation peut aller jusqu'au Li_1,6MoTe₂ ; ce matériau présente des figures de diffraction aux rayons X semblables à l'α-MoTe₂^[38].

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