籽晶均匀性调控单层 MoS2 与 WS2 的侧向和垂直异质外延

过渡金属二硫属化物（TMDC）单层之间的异质外延能够制备无界面污染的原子级超薄半导体异质结，这对于下一代电子学和光电子学器件至关重要。在此，我们报道了一种可控的两步化学气相沉积（CVD）工艺，用于在 c 面蓝宝石衬底上实现单层 WS2 与 MoS2 之间的侧向和垂直异质外延。通过精细调控用作二维（2D）籽晶的 MoS2 单层的生长，可选择性实现侧向和垂直异质外延。以氢气作为载气，我们合成了超洁净的 MoS2 单层，从而使单层 WS2 能够从 MoS2 边缘进行侧向异质外延生长，构建出具有原子级共格且界面陡峭的面内 WS2/MoS2 异质结。在不使用氢气的情况下，我们获得了边缘修饰有微小颗粒的 MoS2 单层，从而诱导单层 WS2 在 MoS2 顶部进行垂直异质外延生长，形成垂直 WS2/MoS2 异质结。我们这种由籽晶缺陷工程主导的侧向和垂直原子层异质外延，为原子级可控构筑 2D 异质结架构开辟了一条新途径。