Neue Strategie für das Wachstum zweidimensionaler Übergangsmetall-Dichalcogenide

Ansatz bietet eine vielversprechende Methode für das Phasen-Engineering von 2D-TMDs und die Herstellung von 2D-Heterostruktur-Bauelementen

30.05.2024

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Zweidimensionale Übergangsmetall-Dichalcogenide (2D TMDs) weisen verschiedene polymorphe Strukturen auf, darunter 2H (trigonal prismatisch), 1T (oktaedrisch), 1T′ und T_d-Phasen. Diese Phasen verleihen eine Reihe von Eigenschaften wie Supraleitfähigkeit, Ferroelektrizität und Ferromagnetismus. Durch Manipulation dieser Strukturphasen können die vielfältigen physikalischen Eigenschaften von TMDs eingestellt werden, was eine präzise Kontrolle ihrer Merkmale durch das so genannte Phase Engineering ermöglicht.

In dieser Arbeit nutzte ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Andrew Wee vom Fachbereich Physik der wissenschaftlichen Fakultät der Nationalen Universität Singapur (NUS) in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern die Molekularstrahlepitaxie (MBE), um Molybdändiselenid (MoSe2)-Nanobänder als heteroepitaktische Vorlage in der Ebene zu züchten und damit das Wachstum von Chromdiselenid (CrSe2) in der H-Phase zu ermöglichen. MBE ist eine Technik zur Erzeugung sehr dünner Materialschichten auf einer Oberfläche, indem Moleküle nacheinander abgeschieden werden. Dadurch lassen sich Zusammensetzung, Dicke und Struktur der abgeschiedenen Schichten auf atomarer Ebene genau steuern.

Mit Hilfe der Ultrahochvakuum-Rastertunnelmikroskopie (STM) und der berührungslosen Rasterkraftmikroskopie (nc-AFM) beobachteten die Forscher atomar scharfe Heterostruktur-Grenzflächen mit Typ-I-Bandausrichtung und den charakteristischen Defekten von Spiegelzwillingsgrenzen in den H-Phasen-CrSe2-Monolagen . Diese Spiegelzwillingsgrenzen zeigten ein einzigartiges Verhalten innerhalb des eingeschränkten eindimensionalen elektronischen Systems.

Diese Forschung ist eine Fortsetzung der laufenden Untersuchungen des Teams zur Kontrolle der Phasenstruktur und der physikalischen Eigenschaften von 2D-Materialien.

Dr. LIU Meizhuang, der Erstautor der Forschungsarbeit, sagte: "Wir haben auch das phasenselektive Wachstum von H-Phasen-Vanadiumdiselenid mit dieser in der Ebene liegenden Heteroepitaxie-Vorlage realisiert. Diese phasenselektive in-plane Heteroepitaxie-Methode hat das Potenzial, ein allgemeiner und kontrollierbarer Weg zur Erweiterung der Bibliothek von 2D-TMD-Phasenstrukturen zu werden und damit die Grundlagenforschung und die Anwendung spezifischer 2D-Phasen voranzutreiben."

Prof. Wee fügte hinzu: "Die Fähigkeit, die Phase von lateralen 2D-Heterostrukturen zu kontrollieren, eröffnet viele neue Möglichkeiten für Bauelementanwendungen."

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