科學家繪製二維材料異質結構資料藍圖，可用於構建下一代計算電晶體

近日，美國西北大學的納米科學家制定了一個藍圖，他們採用不同類型的過渡金屬二維材料製造新的異質結構。這些材料包括二硫化鎢、二硫化鉬、二硒化鎢、二硒化鉬。該研究成果發表在美國《應用物理學報》並被美國物理聯合會收錄。

當納米材料是單原子的厚度時，被為二維材料，二維材料的特點是可以像“納米互鎖積木”一樣堆疊在一起，從而激發出相同元素在普通形態下所不能實現在潛能，全世界的材料科學家和物理學家對二維材料的性質及其潛在應用感到興奮。

研究人員說：“二維材料和范德華異質結構的出現對納米科學界來說是一個福音，這類二維材料能夠以原子級精度製造納米結構，從而獲得高性能的光電子器件。然而，儘管范德華異質結構已經被廣泛研究，但是它們的製造仍然是基本的，依賴於物理堆積和專門的配方集合，而不是一個合理的框架”。

對於納米科學家來說，“夢想”是以任意順序組合二維材料，並將這些異質結構的資料庫與他們記錄的特性進行比較。然後科學家可以從資料庫中選擇合適的異質結構用於他們所需的應用。例如，電腦行業正在試圖讓電晶體變得更小更快，以增加計算能力。具有良好電子特性的納米級半導體可用於製造下一代電腦中的電晶體。在確定了方向之後，研究人員測試了不同的條件，繪製出四種二維材料生長特定異質結構所需的不同參數：二硫化鉬和二硒化鎢，二硫化鎢和二硒化鉬。

頂部：垂直MoSe₂ –Wse_c異質結構，徑向MoS₂ -WS₂異質結構，混合MoS₂ -WS₂異質結構和MoSe₂ -WSe₂合金構件表徵和晶體結構模型; 底部：垂直MoSe₂ -WSe₂異質結構晶體結構

研究人員勾勒出一種簡單，確定且易於部署的方式，可以將這些單獨的圖層堆疊起來，並將它們拼接成自然界看不到的圖像，為了充分表徵原子級薄的最終產品，科學家們使用了顯微鏡和光譜測量技術。

在研究中，科學家嘗試了二維異質結構和MoS₂ -WS₂和MoSe₂ -WSe₂合金生長的合成框架。使用的CVD方法相結合; 鉬和鎢硫化物和硒化物系統中的異質結構和合金的集合被生長並被充分表徵。最終發現，通過修改CVD生長的斜率和最終溫度，可以調整徑向外延和垂直堆積（和合金化）之間的熱力學/動力學偏好。然後使用全套先進的光學和結構技術對所得結構進行表徵。這樣的方法將為進一步研究異質結構和合金MoS₂ -WS₂和MoSe₂ -WSe 2系統提供一個平臺。科學家們可以著手建立這些二維過渡金屬材料異質結構的資料庫，並將他們的發現製作成成一種圖解技術。圖像要素為時間 - 溫度 - 結構圖。

不僅是二硫化鎢、二硫化鉬、二硒化鎢和二硒化鉬。研究人員希望他們的藍圖設計能夠用於四種材料以外的其它材料異質結構製造。使用這些圖表，研究人員可以為物理學家和材料科學家開發了一個獨特的具有物理性質的納米結構資料庫。研究人員認為，2D材料家庭仍然在不斷壯大，幾乎所有的2D材料都有它特有的性質，建立資料庫，任何科學研究都可以使用他們的資料藍圖繪製，這對促進二維材料物理學的成形大有益處。

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