大角度晶界前沿信息_大角度晶界和小角度晶界(2024年11月实时热点)
二重对称蓝宝石上生长的矩形MoS2 2020年,徐华团队在二重对称的a面蓝宝石衬底上,成功生长了高度取向的矩形MoS2晶粒。这一成果发表在《Small》上,文章DOI号为10.1002/smll.202000596。 摘要: 大多数CVD生长的TMD材料由随机取向的晶粒组成,含有许多扭曲的晶界(GBs),这严重影响了它们的电学和光电性能。本文报道了在二重对称a面蓝宝石衬底上生长的高度取向MoS2晶粒的外延生长。得到的MoS2晶粒呈矩形,沿a平面蓝宝石的[1-100]晶体学方向取向排列。研究发现,生长温度对其取向排列和形态演化起着关键作用,高温有利于MoS2种子向有利的取向构型旋转。此外,排列良好的MoS2晶粒的光致发光猝灭表明,MoS2与衬底之间存在强烈的相互作用,导致MoS2的各向异性生长,从而形成矩形晶粒。此外,排列良好的二硫化钼颗粒拼接在一起,没有形成GB,因此对其电输运性质的影响可以忽略不计。本工作的进展将促进大面积TMD单晶薄膜的可控合成和高性能电子器件的可扩展制造。 内容: 取向MoS2的PL强度比不取向的要弱很多,拉曼峰也会红移,作者认为源于衬底给予MoS2更强的应力。 小角度的晶界对器件性能几乎没有影响。 矩形的MoS2畴区比三角形畴区薄0.02 nm,作者认为矩形的MoS2畴区与衬底相互作用更强。 通过延长生长时间,矩形MoS2畴区可以生长为百微米的纳米带。 衬底的应力作用可以通过转移消除。 大角拼接MoS2晶粒的GB区比小角拼接的GB区具有相对更高的化学反应活性,因此可以利用这一特征通过氧化处理来判断GB的稳定性和取向角。 作者提出了三种可能的取向生长机制:(1)气流诱导取向,但作者做了反向气流的对比实验,无相关性;(2)原子台阶诱导取向,但作者观察了台阶方向和MoS2取向,无相关性;(3)各向异性的MoS2-衬底相互作用,DFT计算选取的模型是矩形MoS2团簇,0度占优。 本文单晶生长的本质就是二重对称的衬底导致的各向异性生长。 结论: 二硫化钼畴区的取向和形貌演化对生长温度有很大的依赖性,较高的生长温度能让晶粒向有利的方向旋转。矩形MoS2是由衬底介导的各向异性生长引起的。这项工作提出了未来发展适当的设计衬底的可能,这些衬底可以介导大面积2D TMD单晶膜或1D纳米带的可控合成。
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