科学家绘制二维材料异质结构数据蓝图，可用于构建下一代计算晶体管

近日，美国西北大学的纳米科学家制定了一个蓝图，他们采用不同类型的过渡金属二维材料制造新的异质结构。这些材料包括二硫化钨、二硫化钼、二硒化钨、二硒化钼。该研究成果发表在美国《应用物理学报》并被美国物理联合会收录。

当纳米材料是单原子的厚度时，被为二维材料，二维材料的特点是可以像“纳米互锁积木”一样堆叠在一起，从而激发出相同元素在普通形态下所不能实现在潜能，全世界的材料科学家和物理学家对二维材料的性质及其潜在应用感到兴奋。

研究人员说：“二维材料和范德华异质结构的出现对纳米科学界来说是一个福音，这类二维材料能够以原子级精度制造纳米结构，从而获得高性能的光电子器件。然而，尽管范德华异质结构已经被广泛研究，但是它们的制造仍然是基本的，依赖于物理堆积和专门的配方集合，而不是一个合理的框架”。

对于纳米科学家来说，“梦想”是以任意顺序组合二维材料，并将这些异质结构的数据库与他们记录的特性进行比较。然后科学家可以从数据库中选择合适的异质结构用于他们所需的应用。例如，计算机行业正在试图让晶体管变得更小更快，以增加计算能力。具有良好电子特性的纳米级半导体可用于制造下一代计算机中的晶体管。在确定了方向之后，研究人员测试了不同的条件，绘制出四种二维材料生长特定异质结构所需的不同参数：二硫化钼和二硒化钨，二硫化钨和二硒化钼。

顶部：垂直MoSe₂ –Wse_c异质结构，径向MoS₂ -WS₂异质结构，混合MoS₂ -WS₂异质结构和MoSe₂ -WSe₂合金构件表征和晶体结构模型; 底部：垂直MoSe₂ -WSe₂异质结构晶体结构

研究人员勾勒出一种简单，确定且易于部署的方式，可以将这些单独的图层堆叠起来，并将它们拼接成自然界看不到的图像，为了充分表征原子级薄的最终产品，科学家们使用了显微镜和光谱测量技术。

在研究中，科学家尝试了二维异质结构和MoS₂ -WS₂和MoSe₂ -WSe₂合金生长的合成框架。使用的CVD方法相结合; 钼和钨硫化物和硒化物系统中的异质结构和合金的集合被生长并被充分表征。最终发现，通过修改CVD生长的斜率和最终温度，可以调整径向外延和垂直堆积（和合金化）之间的热力学/动力学偏好。然后使用全套先进的光学和结构技术对所得结构进行表征。这样的方法将为进一步研究异质结构和合金MoS₂ -WS₂和MoSe₂ -WSe 2系统提供一个平台。科学家们可以着手建立这些二维过渡金属材料异质结构的数据库，并将他们的发现制作成成一种图解技术。图像要素为时间 - 温度 - 结构图。

不仅是二硫化钨、二硫化钼、二硒化钨和二硒化钼。研究人员希望他们的蓝图设计能够用于四种材料以外的其它材料异质结构制造。使用这些图表，研究人员可以为物理学家和材料科学家开发了一个独特的具有物理性质的纳米结构数据库。研究人员认为，2D材料家庭仍然在不断壮大，几乎所有的2D材料都有它特有的性质，建立数据库，任何科学研究都可以使用他们的数据蓝图绘制，这对促进二维材料物理学的成形大有益处。

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