二維材料非常薄。通常只有一個原子厚的 2D 材料表現(xiàn)出先進技術非常理想的特性，例如柔韌性、超導性等。這些材料是由氣體或蒸汽中的單個成分小心地轉變?yōu)榻Y晶固體制成的，它們充滿這些特性的機制仍然籠罩在神秘之中。
現(xiàn)在，通過一種新的監(jiān)測和分析方法，由東北大學的 Toshiaki Kato 領導的研究人員揭示了 2D 單層過渡金屬二硫屬化物 (TMD) 發(fā)展的關鍵機制。他們于 11 月 15 日在《科學報告》上發(fā)表了他們的方法和發(fā)現(xiàn)。
“TMD 是最著名的層狀材料之一，”論文作者、東北大學電子工程系副教授 Toshiaki Kato 說，并指出通過添加鹽可以實現(xiàn)大的單層材料。“提高 TMD 的質(zhì)量對于實現(xiàn)未來靈活和透明的電子設備，如傳感器、太陽能電池和光發(fā)射器是必要的。”
TMD 是通過蒸發(fā)金屬氧化物粉末并添加鹽來開發(fā)的。傳統(tǒng)方法保持高溫，迫使金屬氧化物-鹽蒸氣的分子直接重新排列成結晶固體。這種分子的重排稱為成核，它生長成單層 TMD。然而，降低金屬氧化物的熔點和沸點通過允許汽化分子使其環(huán)境過飽和并在排列成固體之前產(chǎn)生液相來增強這種轉變。
“氣相中金屬氧化物的過飽和促進了液相前體的產(chǎn)生，稱為前體水坑，這促進了氣-液-固生長而不是傳統(tǒng)的氣-固生長，”加藤說，并指出蒸汽的生長速率-液-固TMD比氣-固TMD至少高兩個數(shù)量級。“盡管取得了這一進展，但尚未闡明鹽輔助生長的成核階段的關鍵動力學;實現(xiàn)這一點對于基礎應用和工業(yè)應用都至關重要。”
為了更好地了解氣-液-固 TMD 的成核，研究人員建立了一個成像監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測在 TMD 合成中氣相化學物質(zhì)如何作為固體沉積。
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