2D材料中的亚纳米级通道对未来的电子产品的应用

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插图来自网络
最受欢迎的2D材料是石墨烯,它是碳的一种形式,但最近的研究人员一直在探索其他2D材料,例如二硫化钼,它们具有自己的独特优势。

但是,创建有用的电子设备需要在同一平面上组合许多2D材料,这是一个艰巨的挑战。2015年,沙特阿拉伯的研究人员开发了一种将二硫化钼(MoS 2)与二硒化钨(WSe 2)相邻放置的方法,两种材料之间的连接非常干净。随着方法的变化,康奈尔大学的研究人员随后发现,它们可以诱导长而笔直的MoS 2导线(直径仅几个原子)延伸到WSe 2中,同时保持干净的结。

在一期的《自然材料》中,描述了材料沉积技术和MoS产生的机理2条纳米线,研究人员已成功地对其进行了建模。

新的2D材料的制造仍然是一个挑战。发现可以创建某些所需材料结构的机制是将这些材料推向应用的关键。在此过程中,仿真和实验的共同工作对于取得进展至关重要,尤其是使用能够实现新设计方向的材料的分子级模型。

研究人员说,在WSe 2中形成长而细的MoS 2通道的能力可能有多种应用。

基于[材料的]电学性质和光学性质,人们正在考虑将MoS 2和WSe 2用于太阳能电池或用于基于日光的水分解。和新论文的合著者。“ 大多数有趣的东西都发生在界面上。当您不仅拥有一个接口(如果有许多纳米线接口)时,即使它是非常随机的,也可以提高太阳能电池的效率。”

但是,对纳米线形成的基本分子机理的理论解释也增加了人们希望操纵它们的形成以实现原子级电子元件组装的希望。

二维材料是未来电子产品最有希望的候选材料之一,最终需要击败已经达到几纳米尺寸的基于硅的设备。二维材料在垂直方向上最薄,但在横向尺寸上仍占据相当大的面积。我们在2D材料中制作了最薄的无位错通道,这是从2D材料向亚纳米电子设备迈出的一大步。

在2D晶体中,MoS 2和WSe 2都自然地定位在六边形中,其中的组成元素(钼和硫或钨和硒)交替出现。这些六边形一起形成了蜂窝状图案。

康奈尔大学的研究人员的制造方法在材料之间的交界处保持了这种蜂窝状图案,这是一项非凡的壮举,并且对电子应用非常有用。他们的方法使用化学气相沉积法,在该方法中,将衬底(此处为蓝宝石)暴露于含有化学物质的气体中,这些化学物质反应生成所需的材料。

WSe 2和MoS 2六边形的自然尺寸有些不同,因此,它们的混合会在两个晶体上施加应变,主要是在其结附近。如果一对正好位于MoS 2交界处的WSe 2六边形转换为与七边形(七边形多边形)匹配的六边形,则不会产生应变。

这种所谓的5 | 7位错形成了MoS 2粒子可以自身附着的位置。生成的反应将钼原子插入五边形,生成六边形,并断开七边形。然后,硫原子附着在七边形上,使另一个5 | 7位错。随着该过程的重复,5 | 7位错更深地进入WSe 2区域,并在其后延伸出纳米线。不规则六边形上的应变松弛并再次出现的模式可确保位错沿直线前进。

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