層制御化学気相成長によるMoS2垂直ヘテロ構造のバン・デル・ワールスエピタキシー

モノレイヤーおよび数層の遷移金属ダイカルコゲナイドの魅力的な半導体および光学特性は、MoS2の例に見られるように、光電子工学アプリケーションの有望な候補としています。これらの層状材料に基づくヘテロ構造の制御可能な成長は、それらの成功したデバイス応用にとって重要です。ここでは、バン・デル・ワールスエピタキシーを介して、さまざまな層状材料（SnS2、TaS2、グラフェン）上での層制御成長を伴うMoS2モノレイヤー/マルチレイヤー垂直ヘテロ構造の直接低温化学気相成長（CVD）合成を報告します。MoCl5および元素硫黄前駆体の部分圧、反応温度、および周囲湿度の慎重な追跡を正確に制御することで、1層から6層までのMoS2垂直ヘテロ構造を大面積で成功かつ再現性高く成長させることができました。モノレイヤーMoS2ヘテロ構造は、横断的高解像度透過電子顕微鏡(HRTEM)により確認され、ラマンおよびフォトルミネッセンス分光法は層制御されたMoS2の成長およびヘテロ構造の電子相互作用を確認しました。ラマン、フォトルミネッセンス、及びエネルギー分散型X線分光（EDS）マッピングは、MoS2層の均一なカバーを確認しました。この反応は、さまざまな光電子工学アプリケーションのためのバン・デル・ワールスエピタキシーを介した遷移金属ダイカルコゲナイドヘテロ構造のスケーラブルな層制御成長に理想的な方法を提供します。