Forskere udvikler en ny strategi til dyrkning af todimensionelle overgangsmetal-dichalcogenider

National University of Singapore (NUS) forskere har udviklet en ny fase-selektiv in-plane heteroepitaxial strategi til dyrkning af todimensionelle overgangsmetal dichalcogenider (2D TMD'er). Denne tilgang giver en lovende metode til fasekonstruktion af 2D TMD'er og fremstilling af 2D heterostrukturenheder.

2D TMD'er udviser forskellige polymorfe strukturer, herunder 2H (trigonal prismatisk), 1T (oktaedrisk), 1T′ og T_d faser. Disse faser giver en række egenskaber såsom superledning, ferroelektricitet og ferromagnetisme. Ved at manipulere disse strukturelle faser kan de rige fysiske egenskaber ved TMD'er tunes, hvilket muliggør præcis kontrol over deres egenskaber gennem det, der er kendt som faseteknik.

I dette arbejde har et forskerhold ledet af professor Andrew Wee fra Institut for Fysik under Det Naturvidenskabelige Fakultet i NUS i samarbejde med internationale partnere brugt molekylær stråleepitaxi (MBE) til at dyrke molybdændiselenid (MoSe_{2 ) nanobånd som en in-plan heteroepitaksial skabelon for at udså væksten af ​​H-fase chromdiselenid (CrSe2 ).}

MBE er en teknik til at skabe meget tynde lag af materialer på en overflade ved at afsætte molekyler et efter et. Dette giver mulighed for præcis kontrol af sammensætningen, tykkelsen og strukturen af ​​de aflejrede lag på atomniveau.

Ved hjælp af ultra-højvakuum scanning tunneling mikroskopi (STM) og ikke-kontakt atomic force microscopy (nc-AFM) teknikker observerede forskerne atomisk skarpe heterostruktur grænseflader med type-I båndjusteringer og de karakteristiske defekter af spejl tvilling grænser i H- fase CrSe₂ monolag. Disse spejltvillinggrænser udviste unik adfærd inden for det begrænsede endimensionelle elektroniske system.

Forskningsresultaterne er publiceret i tidsskriftet Nature Communications den 26. februar 2024.

Denne forskning repræsenterer en fortsættelse af holdets igangværende udforskning af fasestrukturkontrol og fysiske egenskabsstudier af 2D-materialer.

Dr. Liu Meizhuang, den første forfatter til forskningspapiret, sagde:"Vi har også indset den fase-selektive vækst af H-fase vanadiumdiselenid ved hjælp af denne in-plane heteroepitaksiale skabelon. Denne fase-selektive in-plane heteroepitaxiale metode har potentiale til at blive en generel og kontrollerbar måde at udvide biblioteket af 2D-TMD fasestrukturer og derved fremme grundlæggende forskning og enhedsapplikationer af specifikke 2D faser."

Prof. Wee tilføjede:"Evnen til at kontrollere fasen af ​​2D laterale heterostrukturer åbner mange nye muligheder i enhedsapplikationer."

Flere oplysninger: Meizhuang Liu et al., Faseselektiv in-plan heteroepitaksial vækst af H-fase CrSe₂ , Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46087-0

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af National University of Singapore