Ingen hindring for applikationer for et bemærkelsesværdigt 2D-materiale

Masseproduktion af store, ensartede plader af enkeltlags molybdændisulfid, MoS2, er svært, hvilket begrænser dens kommercielle anvendelse. A*STAR -forskere har ændret en eksisterende fremstillingsteknik for at muliggøre brug af MoS2 i en række teknologier fra fotoapparater til fleksible, gennemsigtige sensorer.

Det todimensionale materiale har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed på grund af dets ekstraordinære fysiske, elektroniske og optoelektroniske egenskaber, herunder fleksibilitet, gennemsigtighed og halvledende egenskaber. Men fremstiller i stor skala, defektfri enkeltlag af MoS2 er meget udfordrende.

Dongzhi Chi og hans team fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, i samarbejde med kolleger fra National University of Singapore og Indian Institute of Science Education and Research, har ændret en aktuel teknik, kendt som kemisk dampaflejring (CVD), så den nu kan producere ensartet, centimeterstore ark af MoS2-krystaller med store kornstørrelser.

"De fysiske egenskaber ved MoS2 varierer meget med dens tykkelse, " forklarer Chi, "for at bevare sine bemærkelsesværdige elektroniske og fysiske egenskaber har vi brug for en metode, der ensartet kan deponere MoS2 -film over et stort område med høj krystallinitet."

Selvom CVD er en effektiv teknik til fremstilling af store områder, ensartede plader af MoS2 af varierende tykkelse på forskellige underlag, og der er gjort betydelige fremskridt med at forbedre kvaliteten af ​​MoS2 monolag produceret ved hjælp af teknikken, Der har været lidt opmærksomhed på at kontrollere de kemiske dampe ved hjælp af fysiske barrierer under væksten af ​​MoS2-krystaller.

Ved at indføre en nikkeloxid (NiO) barriere, forskerne var i stand til at kontrollere koncentrationen og fordelingen af ​​kemiske dampe under væksten af ​​MoS2-krystaller. Fordi NiO reagerer med molybdæntrioxid (MoO3), en af ​​de kemiske reaktanter, der bruges i vækstprocessen, det fanger og sænker MoO3-koncentrationen, muliggør ensartet aflejring af monolag af MoS2 over et stort område.

"Fordelen ved denne tilgang er den lette implementering samt en reduktion af forurening, og det giver mulighed for kontrol af den kemiske eksponering under vækstprocessen, " siger Chi.

Arbejdet har ført til yderligere fremskridt i fremstillingen af ​​ensartede og store MoS2 monolag, og kan også anvendes på andre todimensionelle materialer.

"Vi søger nu at skalere vores fremstillingsproces til fremstilling af endnu større ark, som kunne bane vejen for næste generation af optoelektroniske og sensorteknologier, "siger Chi.