Science Advances:MoS2生长机理研究
纳米技术 纳米 2021-10-29

构建大面积的二维晶体材料对于探索其功能和应用前景非常重要,化学气相沉积生成2D半导体材料(比如MoS2)能够通过卤化物实现,而且相关的生长机理的各种方面被人们广泛研究。

有鉴于此,麻省理工学院孔静、加州大学伯克利分校Cong Su等报道通过实验上的证据说明MoS2的生长动力学与卤有关,生长关系遵循Brønsted-Evans-Polanyi(BEP)规律。

通过研究得到二维材料的生长理论,随后以KI作为生长促进剂,S作为反应原料,在SiO2/Si基底上能够可重复的快速合成完全覆盖SiO2/Si基底的大小接近毫米的MoS2晶体。

本文要点:

(1)

作者根据相关实验结果,建立了MoS2材料的生长模型和机理,其中MoS2的边缘被卤钝化,而且得以通过理论研究得到实验验证。在这种卤化物辅助生长机理中,能垒与Mo-X (X=I, Br, Cl, F, O)化学键的键解离能(Eb)呈现线性变化关系,说明CVD生长过程中Mo-X化学键转变为Mo-S化学键是决速步骤。进一步的,作者提出了理论生长模型,能够进一步的解释实验中观测到与硫浓度有关的生长动力学。

(2)

这种对生长机理的理解有助于进一步帮助人们对快速增长的MoS­2的相关研究,帮助人们实现比目前报道更大尺度的晶体,有助于促进这种材料的实用。

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参考文献

Qingqing, Cong Su*, Nannan Mao, Xuezeng Tian, Juan-Carlos Idrobo, Jianwei Miao, William A. Tisdale, Alex Zettl, Ju Li, Jing Kong*, Revealing the Brønsted-Evans-Polanyi relation in halide-activated fast MoS2 growth toward millimeter-sized 2D crystals, Science Advances, 2021, 7(44), eabj3274

DOI: 10.1126/sciadv.abj3274

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj3274


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