Forscher der National University of Singapore (NUS) haben eine neuartige phasenselektive heteroepitaktische In-Plane-Strategie für das Züchten zweidimensionaler Übergangsmetalldichalkogenide (2D TMDs) entwickelt. Dieser Ansatz bietet eine vielversprechende Methode für die Phasentechnik von 2D TMDs und die Herstellung von 2D-Heterostrukturgeräten.
2D-TMDs weisen verschiedene polymorphe Strukturen auf, darunter 2H- (trigonal-prismatische), 1T- (oktaedrische), 1T′- und Td-Phasen. Diese Phasen verleihen eine Reihe von Eigenschaften wie Supraleitung, Ferroelektrizität und Ferromagnetismus. Durch Manipulation dieser Strukturphasen können die vielfältigen physikalischen Eigenschaften von TMDs angepasst werden, was eine präzise Kontrolle ihrer Eigenschaften durch das sogenannte Phasen-Engineering ermöglicht.
In dieser Arbeit nutzte ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Andrew Wee vom Fachbereich Physik der NUS-Fakultät für Naturwissenschaften in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern die Molekularstrahlepitaxie (MBE), um Molybdändiselenid (MoSe2)-Nanobänder als In-Plane zu züchten heteroepitaktisches Templat zur Auslösung des Wachstums von H-Phasen-Chromdiselenid (CrSe2).
MBE ist eine Technik zur Erzeugung sehr dünner Materialschichten auf einer Oberfläche durch Ablagerung einzelner Moleküle. Dies ermöglicht eine präzise Kontrolle der Zusammensetzung, Dicke und Struktur der abgeschiedenen Schichten auf atomarer Ebene.
Mithilfe von Ultrahochvakuum-Rastertunnelmikroskopie (STM) und berührungsloser Rasterkraftmikroskopie (nc-AFM) beobachteten die Forscher atomar scharfe Heterostrukturschnittstellen mit Typ-I-Bandausrichtungen und die charakteristischen Defekte von Spiegelzwillingsgrenzen im H- Phasen-CrSe2-Monoschichten. Diese Spiegelzwillingsgrenzen zeigten ein einzigartiges Verhalten innerhalb des begrenzten eindimensionalen elektronischen Systems.
Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation am 26. Februar 2024.
Diese Forschung stellt eine Fortsetzung der laufenden Forschung des Teams zur Phasenstrukturkontrolle und zur Untersuchung der physikalischen Eigenschaften von 2D-Materialien dar.
Dr. Liu Meizhuang, der Erstautor der Forschungsarbeit, sagte: „Wir haben mithilfe dieser In-Plane-Heteroepitaxial-Vorlage auch das phasenselektive Wachstum von H-Phase-Vanadiumdiselenid realisiert. Diese phasenselektive In-Plane-Heteroepitaxial-Methode hat das Potenzial, eine allgemeine und kontrollierbare Möglichkeit zur Erweiterung der Bibliothek von 2D-TMD-Phasenstrukturen zu werden und so die Grundlagenforschung und Geräteanwendungen spezifischer 2D-Phasen voranzutreiben.“
Prof. Wee fügte hinzu: „Die Fähigkeit, die Phase von 2D-lateralen Heterostrukturen zu steuern, eröffnet viele neue Möglichkeiten bei Geräteanwendungen.“
Mehr Informationen:
Meizhuang Liu et al., Phasenselektives heteroepitaxiales Wachstum von H-Phase CrSe2 in der Ebene, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-46087-0