Araştırmalar gösteriyor ki: yüzey kusurları 2D malzemelerin büyümesinin anahtarıdır!
Büyük çabalara rağmen, elektronik alanında kullanılmak için yeterince büyük iki boyutlu malzemeler oluşturmak hala bir zorluktur.Şimdi, Penn State Üniversitesi araştırmacıları, gelecekte gerçekleştirilmesi beklenen iki boyutlu malzemeler sınıfının kalitesini iyileştirmenin bir yolunu keşfettiler. Ölçekte büyüme.
Konstantin Novoselov ve Andre Geim, alışılmadık özelliklere sahip iki boyutlu büyük bir grafenden bir karbon atomu katmanını soymak için basit bir bant kullandığından malzeme. Bu küçük grafen parçaları üzerinde çok sayıda bilimsel araştırma yapılmış olsa da, grafen katmanlarını endüstriyel ölçekte büyütmek zordur.
Yeni nesil elektronik ürünler için tasarlanan malzemeler arasında, geçiş metali dihalidleri adı verilen bir grup yarı iletken ön plandadır. TMD'ler yalnızca birkaç atom kalınlığındadır, ancak ışık yaymada çok etkilidir, bu da onları ışık yayan diyotlar, fotodetektörler veya tek foton yayıcılar gibi optoelektronik cihazlar için aday yapar. Penn State Üniversitesi'nde malzeme bilimi ve elektronik profesörü ve Ulusal Bilim Vakfı için bir malzeme inovasyon platformu olan Penn State'in 2d kristal Konsorsiyumu yöneticisi Joan Redwing şunları söyledi:
Nihai hedefimiz, tungsten dialkilen veya molibden disülfür pulları ile tek katmanlı filmler yapmak ve daha sonra bunları kimyasal buhar biriktirme ile biriktirmektir, böylece tüm gofret üzerinde mükemmel bir tek kristal katman oluşturulabilir.Sorun, atomların standartta olmasından kaynaklanmaktadır. Bir alt tabaka (safir gibi) üzerinde biriktirme organizasyonu.
- Resim, hata kontrolünün yönünü göstermek için bor nitrür yüzeyi ve tungsten atomları tarafından tutturulmuş üçgen alanı göstermektedir. Resim: Xiaotian Zhang / Penn State
TMD'lerin kristal yapısı nedeniyle, tüm alt tabakaya yayılmaya başladıkları için üçgenler oluşur. Üçgenler, eşit olasılıkla ters yöne bakabilir. Kesintisiz bir tabaka oluşturmak için çarpıştıklarında ve kaynaştıklarında, oluşturdukları sınır büyük bir kusur gibidir ve kristalin elektronik ve optik özelliklerini büyük ölçüde azaltır. Elektronlar veya delikler gibi taşıyıcılar, inversiyon alanının sınırı olarak adlandırılan bu kusurla karşılaştıklarında dağılırlar ki bu her zaman klasik bir TMD büyümesi sorunu olmuştur.
"ACS Nano" ve "Physical Review B" de yayınlanan araştırmada, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği, Fizik, Kimya ve Mühendislik Bilimi ve Mekanik Bölümü'nden araştırmacılar, TMD'lerin altıgen bor nitrür üzerinde büyümesi durumunda Yüzeyde, TMD'lerin% 85'i veya daha fazlası aynı yönü gösterecektir.
Olağanüstü bir fizik, malzeme bilimi, mühendislik ve kimya profesörü olan Vin Crespi ve ekibi bunun neden olduğunu açıklamak için simülasyonlar yaptı. Altıgen bor nitrürün yüzeyindeki bor eksikliği olan veya azot eksikliği olan atomların boşluklarının tungsten veya molibden metal atomlarını yakalayabildiğini ve üçgeni daha uygun bir yöne yönlendirebildiğini buldular. Safirde yetiştirilen iki boyutlu TMD'lerle karşılaştırıldığında, geliştirilmiş malzeme daha yüksek fotolüminesans emisyon özelliğine ve daha yüksek elektron hareketliliğine sahiptir. Redwing şunları söyledi: Bir sonraki adımımız, gofretler üzerinde altıgen bor nitrür yetiştirmek için bir işlem geliştirmektir. Şu anda yaptığımız şey bu. Kusurları kontrol etmek ve geniş yüzeylerde tek kristal katmanları büyütmek zor. Birçok kuruluş bu sorunu inceliyor.
