シード・クリスタル・ホモゲニティ コントロール モノレイヤ MoS2 と WS2 の横向および垂直ヘテロエピタキシ
Youngdong Yoo1, Zachary P Degregorio1, James E Johns1
1Department of Chemistry, University of Minnesota , Minneapolis, Minnesota 55455, United States.
Journal of the American Chemical Society
|October 22, 2015
まとめ
研究者は,横および垂直の移行金属二カルコゲン化物 (TMDC) ヘテロジャンクションを作成するための2段階の化学蒸気堆積方法を開発しました. この技術は,高度な電子機器のためのモリブデン二硫化物 (MoS2) のシード結晶の成長を正確に制御します.
科学分野:
- 材料科学
- ナノテクノロジー
- 固体物理学
背景:
- 原子的に薄いヘテロジュンクションは 次世代の電子や光電子に不可欠です
- トランジション金属二カルコゲニド (TMDC) モノレイヤは,ユニークな電子および光学特性を提供します.
- 表面汚染は,高品質のヘテロジュンクションを製造する上で大きな課題です.
研究 の 目的:
- TMDC モノレイヤの間の横と垂直のヘテロエピタキシを製造するための制御可能な方法を開発する.
- 化学蒸気堆積 (CVD) を用いたWS2/MoS2ヘテロ結合の選択的合成を調査する.
- ヘテロエピタキシの方向性を制御するための種子欠陥工学を実証する.
主な方法:
- 2段階のCVDプロセスは,Cカットサファイア基板に採用されました.
- モノレイヤーMoS2は二次元 (2D) 種子結晶として成長した.
- 水素キャリアガスは,MoS2のエッジ形態と後のWS2の成長を制御するために使用されました.
主要な成果:
- MoS2上でのWS2の選択的横向ヘテロエピタキシは,超クリーンなMoS2シード (H2を含む) を使用して達成され,鋭い平面内ヘテロジャンクションを形成した.
- WS2のMoS2上の選択的垂直ヘテロエピタキシは,垂直ヘテロジャンクションを形成するエッジ粒子 (H2なし) のMoS2シードを使用して達成された.
- この研究では,シード・クリスタル・エンジニアリングによってWS2/MoS2ヘテロ結合の方向性を正確に制御することが示された.
結論:
- 制御可能な2段階CVDプロセスは,TMDC単層の選択的横向および垂直ヘテロエピタキシを可能にします.
- MoS2単層のシード・デフェクト・エンジニアリングは,ヘテロエピタキシの方向性を制御する鍵です.
- この研究は,高度な電子機器のための2Dヘテロジャンクションアーキテクチャの原子層製造のための新しい経路を提供します.
