Afmasker egenskaberne af 2-D materialer

Det er nu muligt at dyrke ultratynde plader af molybdendisulfid i stort område, et todimensionalt (2D) materiale, der lover den næste generation af elektroniske og optoelektroniske enheder, takket være et nyt twist på en standardmetode udviklet af A*STAR -forskere.

Molybdendisulfid, en af ​​en familie af såkaldte halvledende overgangsmetalldichalcogenider (TMDC'er), har tiltrukket stor opmærksomhed som et 2D -materiale, takket være dens bemærkelsesværdige elektroniske og optoelektroniske egenskaber. Men at forberede atomareal tynde lag af store arealer af TMDC'er er notorisk svært, med konventionelle vækstmetoder, såsom mekanisk eksfoliering og fysisk dampaflejring, der giver enkeltlagsfilm kun få mikrometer i størrelse.

For at overvinde begrænsningen af ​​et sådant nyttigt materiale, Dongzhi Chi og Hongfei Liu fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering søgte efter en måde at ændre en standardfremstillingsteknik, at vokse i høj kvalitet, millimeterstørrelse enkeltlags molybdendisulfid-nanosheets.

"Vækstmekanismen for 2D -film er stadig ikke fuldt ud forstået og er en stor hindring for deres store anvendelse i elektroniske applikationer, "siger Chi." Voksende 2D-materialer i stort område muliggør fremstilling af integrerede kredsløb i stor skala ved hjælp af konventionelle halvlederbehandlingsmetoder. "

Ved at ændre kemisk dampaflejring-et fremstillingsværktøj, der bruges i alt fra solbriller til kartoffelchips og grundlæggende for fremstilling af store dele af nutidens elektroniske enheder-var de i stand til at dyrke et-lags molybdendisulfid-nanosheets med stærkt forøget kornstørrelse.

"Mindre kornstørrelser resulterer i strukturelle defekter, så enheder fremstillet med sådanne materialer fungerer dårligt, "forklarer Chi." Større kornstørrelse 2D TMDC'er, imidlertid, minimere disse fejl og føre til forbedret ydeevne. "

I et trykreaktionskammer, pulveriseret molybdentrioxid og svovl blev fordampet. For at oprette større kornstørrelser, forskerne øgede temperaturen i reaktionskammeret og brugte en silicium- eller kvartsskygge maske, holdt over et safirunderlag, indirekte at levere molybdæn -trioxid og svovldampe til den fremadskridende molybdendisulfid -vækstfront på substratet.

Krusninger blev indført i enkeltlags molybdendisulfid-nanosheets ved at belyse dem med en laser. Disse krusningskonstruktioner forudsiges at have en betydelig effekt på det elektroniske, mekanisk, og transportegenskaber af molybdendisulfid i et lag.

For at sammenligne enkeltlags molybdendisulfid-nanosheets og deres laserinducerede krusningsstrukturer, forskerne brugte en række karakteriseringsværktøjer, herunder Ramanspredning og fotoluminescensspektroskopi samt atomkraftmikroskopi.

"At studere disse materialer kan føre til opdagelsen af ​​ny fysik og også hjælpe med fremstilling af elektroniske og optoelektroniske enheder med nye funktioner og forbedrede præstationer, "siger Chi.