Großflächiges epitaxiales Monolayer MoS2

Zwei-dimensionale Halbleiter wie MoS2 sind eine aufstrebende Materialfamilie mit vielfältigen potenziellen Anwendungen in der Elektronik, Optoelektronik und Energieernte. Methoden zum Wachstum über große Flächen sind erforderlich, um den Weg zu Anwendungen zu ebnen. Die Kontrolle über die Gitterorientierung während des Wachstums bleibt eine Herausforderung. Dies ist notwendig, um die Bildung von Korngrenzen zu minimieren oder sogar zu vermeiden, die die elektrischen, optischen und mechanischen Eigenschaften von MoS2 und anderen 2D-Halbleitern beeinträchtigen. Hier berichten wir über das Wachstum von hochwertigem Monolayer MoS2 mit Kontrolle über die Gitterorientierung. Wir zeigen, dass der Monolayer-Film aus verschmelzenden einzelnen Inseln mit begrenzter Anzahl an Gitterorientierungen aufgrund eines epitaxialen Wachstumsmechanismus besteht. Optische Absorptionsspektren, die über große Flächen erfasst wurden, zeigen signifikante Absorption im hochenergetischen Teil des Spektrums, was darauf hinweist, dass MoS2 auch interessant für die Ernte dieses Bereichs des Sonnenlichtspektrums und die Herstellung von UV-sensitiven фотodetektoren sein könnte. Obwohl die Wechselwirkung zwischen dem Wachstumssubstrat und MoS2 stark genug ist, um eine Gitterausrichtung über Van-der-Waals-Wechselwirkungen zu induzieren, können wir das gewachsene Material легко transferieren und Geräte herstellen. Lokale Potenzialmessungen entlang der Kanäle in Feldeffekttransistoren zeigen, dass die einkristallinen MoS2-Körner in unserem Film gut verbunden sind, mit Grenzen, die die elektrische Leitfähigkeit nicht beeinträchtigen. Dies wird auch durch die relativ hohe und längenunabhängige Mobilität in Geräten mit einer Kanallänge von bis zu 80 μm bestätigt.