ファンデルワールスエピタキシーを介したMOS2垂直ヘテロ構造の層制御化学蒸気堆積成長エピタキシー

MOS2で例示されているように、単層および少数の層遷移金属ジチャルコゲン化物の魅力的な半導体および光学特性により、光電子用途の有望な候補になりました。これらの層状材料に基づいたヘテロ構造の制御可能な成長は、デバイスアプリケーションを成功させるために重要です。ここでは、ファンデルワールスエピタキシーを介して、さまざまな層状材料（SNS2、TAS2、およびグラフェン）の層制御された成長を伴うMOS2単層/多層垂直ヘテロ構造のMOS2単層/多層垂直ヘテロ構造の直接低温化学蒸着（CVD）合成を報告します。MOCL5および元素硫黄前駆体の部分圧の正確な制御、反応温度、周囲の湿度の慎重な追跡により、MOS2垂直ヘテロ構造を1〜6層から広い領域で成功裏に繁殖可能に成長させました。単層MOS2ヘテロ構造は、断面高分解能透過電子顕微鏡（HRTEM）を使用して検証されましたが、ラマンとフォトルミネッセンス分光法により、層制御されたMOS2成長とヘテロ構造の電子相互作用が確認されました。ラマン、フォトルミネセンス、およびエネルギー分散型X線分光法（EDS）マッピングにより、MOS2層の均一なカバレッジが検証されました。この反応は、さまざまなオプトエレクトロニクスアプリケーションのファンデルワールスエピタキシーを介した遷移金属ジチャルコゲニドヘテロ構造のスケーラブルな層制御成長のための理想的な方法を提供します。

The fascinating semiconducting and optical properties of monolayer and few-layer transition metal dichalcogenides, as exemplified by MoS2, have made them promising candidates for optoelectronic applications. Controllable growth of heterostructures based on these layered materials is critical for their successful device applications. Here, we report a direct low temperature chemical vapor deposition (CVD) synthesis of MoS2 monolayer/multilayer vertical heterostructures with layer-controlled growth on a variety of layered materials (SnS2, TaS2, and graphene) via van der Waals epitaxy. Through precise control of the partial pressures of the MoCl5 and elemental sulfur precursors, reaction temperatures, and careful tracking of the ambient humidity, we have successfully and reproducibly grown MoS2 vertical heterostructures from 1 to 6 layers over a large area. The monolayer MoS2 heterostructure was verified using cross-sectional high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) while Raman and photoluminescence spectroscopy confirmed the layer-controlled MoS2 growth and heterostructure electronic interactions. Raman, photoluminescence, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) mappings verified the uniform coverage of the MoS2 layers. This reaction provides an ideal method for the scalable layer-controlled growth of transition metal dichalcogenide heterostructures via van der Waals epitaxy for a variety of optoelectronic applications.