MoS2 sintético de fase 3R en forma de espada asistido por gas portador pulsado de alta calidad: un material optoelectrónico versátil

La síntesis de un material con la fase polimórfica deseada en un proceso de deposición de vapor químico (CVD) requiere un delicado equilibrio entre varias variables termodinámicas. Aquí, presentamos una metodología para sintetizar MoS2 en fase romboédrica (3R) en una geometría bien definida en forma de espada con longitudes de hasta 120 μm, un ancho uniforme de 2-3 μm y un grosor de 3-7 nm controlando la dinámica del flujo de gas portador desde el modo continuo al modo pulsado durante el proceso de crecimiento CVD. Firmas características como un alto grado de dicromismo circular (∼58% a 100 K), la evolución distinta de picos Raman de baja frecuencia y el aumento de la intensidad de las señales de segundo armónico con un mayor número de capas establecen concluyentemente la fase 3R del material. Un alto valor (∼844 pm/V) de susceptibilidad de segundo orden para espadas de MoS2 de pocas capas de grosor significa el potencial de MoS2 para servir como un medio no lineal atómicamente delgado. Una movilidad de efecto campo de 40 cm²/V-s y una relación Ion/Ioff de ∼106 confirman aún más el estándar de calidad electrónica de este MoS2 en fase 3R. Estos hallazgos son significativos para el desarrollo de dispositivos electrónicos cuánticos emergentes que utilizan física basada en valles y fenómenos ópticos no lineales en materiales en capas.