Forskare från National University of Singapore (NUS) har utvecklat en ny fasselektiv in-plane heteroepitaxial strategi för att odla tvådimensionella övergångsmetalldikalkogenider (2D TMD). Detta tillvägagångssätt ger en lovande metod för faskonstruktion av 2D TMD:er och tillverkning av 2D heterostrukturenheter.
2D TMD:er uppvisar olika polymorfa strukturer, inklusive 2H (trigonal prismatisk), 1T (oktaedrisk), 1T′ och Td faser. Dessa faser ger en rad egenskaper såsom supraledning, ferroelektricitet och ferromagnetism. Genom att manipulera dessa strukturella faser kan de rika fysiska egenskaperna hos TMD:er ställas in, vilket möjliggör exakt kontroll över deras egenskaper genom vad som kallas fasteknik.
I detta arbete använde en forskargrupp under ledning av professor Andrew Wee från institutionen för fysik under naturvetenskapliga fakulteten NUS, i samarbete med internationella partners, molekylär strålepitaxi (MBE) för att odla molybdendiselenid (MoSe2 ) nanoband som en heteroepitaxiell mall i planet för att sådd tillväxten av H-fas kromdiselenid (CrSe2 ).
MBE är en teknik för att skapa mycket tunna lager av material på en yta genom att avsätta molekyler en efter en. Detta möjliggör en exakt kontroll av sammansättningen, tjockleken och strukturen hos de avsatta lagren på atomnivå.
Med hjälp av ultrahögvakuum scanning tunneling microscopy (STM) och icke-kontakt atomic force microscopy (nc-AFM) tekniker, observerade forskarna atomärt skarpa heterostrukturgränssnitt med typ-I-bandinriktningar och de karakteristiska defekterna hos spegeltvillinggränser i H- fas CrSe2 monolager. Dessa spegeltvillinggränser uppvisade unikt beteende inom det begränsade endimensionella elektroniska systemet.
Forskningsresultaten har publicerats i tidskriften Nature Communications den 26 februari 2024.
Denna forskning representerar en fortsättning på teamets pågående utforskning av fasstrukturkontroll och fysiska egenskapsstudier av 2D-material.
Dr. Liu Meizhuang, den första författaren till forskningsartikeln, sa:"Vi har också insett den fasselektiva tillväxten av H-fas vanadindiselenid med hjälp av denna heteroepitaxiella mall i planet. Denna fasselektiva heteroepitaxiella metod i planet har potential att bli ett allmänt och kontrollerbart sätt att utöka biblioteket av 2D-TMD-fasstrukturer, och därigenom främja grundläggande forskning och enhetstillämpningar av specifika 2D-faser."
Prof. Wee tillade:"Förmågan att kontrollera fasen av 2D laterala heterostrukturer öppnar många nya möjligheter i enhetsapplikationer."
Mer information: Meizhuang Liu et al, Fas-selektiv in-plan heteroepitaxial tillväxt av H-fas CrSe2 , Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46087-0
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av National University of Singapore
