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Une des approches plus courantes pour obtenir les films cristal 2D utilise une exfoliation mécanique de gros matériaux1,2,3,4,5. Bien que les films cristal 2D avec cristallin de haut qualité peuvent être facilement obtenus à l’aide de cette méthode, scalable 2D crystal films ne sont pas disponibles par le biais de cette approche, ce qui est désavantageuse pour les applications pratiques. Dans des publications antérieures, il a été démontré qu’en utilisant le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), uniforme et de grande surface cristal 2D films peuvent être préparé6,7,8,9. La croissance directe du graphène sur substrats de saphir et couche-nombre-contrôlable MoS2 films en répétant le même cycle de croissance sont également démontrée à l’aide de la CVD croissance technique10,11. Dans une publication récente, dans le plan WSe2/MoS2 hétéro-structure flocons sont également fabriqués en utilisant la CVD croissance technique12. Bien que la technique de la croissance de CVD est prometteuse dans la fourniture de films cristal 2D évolutive, l’inconvénient majeur de cette technique de croissance est que différents précurseurs doivent être situé pour différents cristaux 2D. Les conditions de croissance varient également entre les différents cristaux 2D. Dans ce cas, les processus de croissance vont devenir plus compliqués quand la demande se développe pour les hétéro-structures cristallines 2D.
Par rapport à la technique de la croissance de CVD, la sulfuration de métaux de transition antérieur films a fourni une approche similaire mais beaucoup plus simple de la croissance pour TMDs13,14. Étant donné que le procédé de croissance implique seulement dépôt métallique et la procédure suivante de sulfuration, c’est possible de faire pousser différentes TMDs à travers les même processus de croissance. En revanche, la contrôlabilité numéro de couche des cristaux 2D peut également être atteint en changeant les épaisseurs de métal de transition antérieur. Dans ce cas, contrôle numéro optimisation et couche de croissance vers le bas pour une seule couche sont nécessaires pour différentes TMDs. comprendre les mécanismes de croissance est également très important pour la mise en place de TMD hétéro-structures complexes à l’aide de cette méthode.
Dans cette étude, le MoS2 et le WS2 films sont préparés selon des procédures similaires de croissance des dépôts métalliques suivie par la procédure de sulfuration. Avec les résultats obtenus par la sulfuration de films Mo dans les conditions suffisantes et déficient de soufre, les deux mécanismes de croissance sont observées au cours de la procédure de sulfuration15. En vertu de la condition suffisante de soufre, un film de2 MoS uniform et couche-nombre-contrôlable peut être obtenu après la procédure de sulfuration. Lorsque l’échantillon est sulfurisé sous la condition de soufre déficient, le soufre de fond n’est pas suffisant pour former un film de2 MoS complète telle que la ségrégation de l’oxyde de Mo et coalescence sera le mécanisme dominant dès les premiers stades de croissance. Un échantillon avec des grappes d’oxyde Mo couverts par quelques couches de MoS2 sera obtenu après la procédure de sulfuration15. Par le biais de metallisation séquentielle et procédures suivantes de sulfuration, WS2/MoS2 hétéro-structures verticales avec contrôlabilité numéro de couche vers le bas pour une seule couche peut être préparé15,16. En utilisant cette technique, un échantillon est prélevé sur un même substrat de saphir avec quatre régions : (I) substrat de saphir, (II) standalone MoS2, (III) WS2/MoS2 hétéro-structure et (IV) standalone WS217 vierges . Les résultats démontrent que la technique de croissance est avantageuse pour la mise en place de cristal 2D vertical hétéro-structure et est capable d’une croissance sélective. Les performances du dispositif amélioré de cristal 2D hétéro-structures marquera la première étape vers des applications pratiques pour les cristaux 2D.