6英寸均匀单层MoS2薄膜

二维过渡金属硫属化合物(MoS2、WS2等)作为一类具有直接带隙的半导体,由于具有超高光学响应、强光学物理作用等新奇的物理化学性质,在电子及光电领域具有广阔的应用前景。单层过渡金属硫属化合物的批量制备对于实现其广泛应用具有十分重要的意义。然而当前过渡金属硫属化合物的制备仍面临诸多重大挑战,例如大尺寸均匀性难以实现、单晶畴区小、生长速度缓慢、成本高、转移过程复杂等。近日,北京大学工学院张艳锋教授课题组在大尺寸均匀过渡金属硫化物的可控制备及绿色转移方面取得了重要进展。他们以钼箔和硫粉作为前驱体,在普通钠钙玻璃基底上快速制备出6英寸均匀的单层二硫化钼,并发现玻璃基底中的钠对二硫化钼快速生长过程的促进作用。该课题组创新性地采用钼箔作为金属源,采用“面对面”的前驱体供应方式,实现了上下游前驱体的均匀供应,成功地在普通玻璃衬底上制备出单晶畴区尺寸大于400 µm的6英寸均匀单层二硫化钼薄膜,且生长时间仅为8 min。实验发现,钠钙玻璃表面的钠元素对于二硫化钼的快速生长具有明显的促进作用,同时,DFT计算表明,钠元素吸附在二硫化钼生长的边缘,可以显著降低二硫化钼生长的势垒,从而促进二硫化钼的快速生长。此外,利用玻璃基底的亲水性,他们发展了一种无刻蚀的绿色转移方式,降低了湿法转移过程对样品本身的损坏,对二维过渡金属硫属化合物批量制备及广泛应用具有非常重要的指导意义。该研究成果发表在Nature Communications 杂志上,文章的通讯作者是北京大学工学院的张艳锋老师,第一作者是博士生杨鹏飞

来源:www.x-mol.com

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