Chemical Vapor Deposition of a Single-Crystalline MoS2 Monolayer through Anisotropic 2D Crystal Growth on Stepped Sapphire Surface

单层 材料科学 蓝宝石 化学气相沉积 二硫化钼 各向异性 化学物理 成核 Crystal(编程语言) 外延 结晶学 纳米技术 晶体生长 金属有机气相外延 单晶 光学 化学 复合材料 有机化学 程序设计语言 激光器 图层(电子) 物理 计算机科学
作者
Iryna Kandybka,Benjamin Groven,Henry Medina,Stefanie Sergeant,Ankit Nalin Mehta,Serkan Koylan,Yuanyuan Shi,Sreetama Banerjee,P. Morin,Annelies Delabie
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (4): 3173-3186 被引量:29
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c09364
摘要

Recently, a step-flow growth mode has been proposed to break the inherent molybdenum disulfide (MoS2) crystal domain bimodality and yield a single-crystalline MoS2 monolayer on commonly employed sapphire substrates. This work reveals an alternative growth mechanism during the metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) of a single-crystalline MoS2 monolayer through anisotropic 2D crystal growth. During early growth stages, the epitaxial symmetry and commensurability of sapphire terraces rather than the sapphire step inclination ultimately govern the MoS2 crystal orientation. Strikingly, as the MoS2 crystals continue to grow laterally, the sapphire steps transform the MoS2 crystal geometry into diamond-shaped domains presumably by anisotropic diffusion of ad-species and facet development. Even though these MoS2 domains nucleate on sapphire with predominantly bimodal 0 and 60° azimuthal rotation, the individual domains reach lateral dimensions of up to 200 nm before merging seamlessly into a single-crystalline MoS2 monolayer upon coalescence. Plan-view transmission electron microscopy reveals the single-crystalline nature across 50 μm by 50 μm inspection areas. As a result, the median carrier mobility of MoS2 monolayers peaks at 25 cm2 V-1 s-1 with the highest value reaching 28 cm2 V-1 s-1. This work details synthesis-structure correlations and the possibilities to tune the structure and material properties through substrate topography toward various applications in nanoelectronics, catalysis, and nanotechnology. Moreover, shape modulation through anisotropic growth phenomena on stepped surfaces can provide opportunities for nanopatterning for a wide range of materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
orixero应助不入流舞女采纳,获得10
1秒前
Ma发布了新的文献求助10
1秒前
sghacghsa发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
FashionBoy应助holly采纳,获得10
2秒前
2秒前
顺利乐天发布了新的文献求助50
3秒前
4秒前
坦率的如萱完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
赘婿应助CEJ采纳,获得10
6秒前
7秒前
无问发布了新的文献求助10
8秒前
我是老大应助专注白昼采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
泡泡完成签到 ,获得积分10
11秒前
单薄的笑柳完成签到,获得积分10
11秒前
阿瑞发布了新的文献求助10
12秒前
orixero应助田抚小月采纳,获得10
12秒前
12秒前
叶上初阳给雅典娜入川的求助进行了留言
12秒前
13秒前
okay完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
LZ发布了新的文献求助30
14秒前
风懒懒发布了新的文献求助10
15秒前
科研通AI6.3应助Ayu采纳,获得30
15秒前
肖肖完成签到 ,获得积分10
15秒前
111发布了新的文献求助10
15秒前
lulu发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
Jasper应助LH采纳,获得10
16秒前
17秒前
冷傲可仁完成签到 ,获得积分10
18秒前
xiaogua发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
小星星完成签到,获得积分10
18秒前
FashionBoy应助忧心的灵松采纳,获得10
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7389533
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8995887
关于积分的说明 19144380
捐赠科研通 7026396
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3228683
关于科研通互助平台的介绍 2390971
邀请新用户注册赠送积分活动 2210038