定制多功能石英衬底对单层二硫化钨WS2及分析其生长方向的调控 齐岳（含图示）
作者：互联网
生长衬底在二维（2D）过渡金属硫族化合物(TMDCs)的合成及性质调控方面起到关键作用。通常，生长衬底的功能和它的晶体结构和性质息息相关。譬如，sapphire和mica衬底由于具有和TMDCs相似的对称性和较高的晶格匹配，可以控制外延材料的生长方向，减少晶畴界面的缺陷密度；而低对称性的衬底如SrTiO3或SiC等表面具有各向异性的扩散势垒，能够影响外延材料的形貌；Fused silica具有较低的热膨胀系数，能够在外延的双层MoSe2中产生较大的拉伸力，实现间接带隙到直接带隙的能带转变。然而，之前报导衬底虽然能够在某些领域发挥作用，但它们的功能单一，对于TMDCs性质的控制有限，极大地限制了TMDCs复杂结构（如：大面积一维TMDCs纳米带，一维/二维复合TMDCs）的制备及潜在应用的实现。m面单晶石英能够作为一种多功能的衬底，有效控制单层二硫化钨(WS2)的生长方向并调控其能带结构和形貌维度。
图1 外延单层WS2和单晶石英的取向关系。
(a)生长示意图；
(b)外延生长的单层WS2在m面石英的扫描电子显微图；
(c)WS2的取向统计。
图2 WS2和单晶石英的匹配关系示意图及不同角度下的结合能。
(a)WS2和石英的匹配结构（俯视图）；
(b)WS2和石英的匹配结构（侧视图）；
(c)WS2在石英上不同角度示意图；
(d)角度相关的结合能。
图3单层WS2能带从直接带隙到间接带隙的转变。
(a)应力和温度关系示意图；
(b)转移后WS2随温度变化的PL谱图；
(c)生长的WS2随温度变化的PL谱图；
(d)随温度变化的X,X-,I峰位置；
(e)随温度变化的X,X-,I峰强度；
(f)单层WS2在0%和5%压缩下的能带图；
(g)理论计算的直接/间接带隙随压缩应力的变化；
(h)实验测得随温度变化的直接带隙；
(i)温度与应力的关系。
图4单层WS2维度从准一维的梯形向二维三角形的演化。
(a-d)不同生长时间下，WS2的光学显微图；
(e)WS2长径比随时间变化关系；
(f)WS3单体在m-石英表面扩散方向示意图；
(g)不同扩散方向的势垒；
(h)单体浓度随生长时间变化；
(i)WS2随时间变化由扩散受限生长到扩散自由生长。
M面石英的特殊结构和性质在以下方面影响着外延生长的WS2: 1.各向异性的晶格匹配有助于外延生长WS2的方向控制；2.较大的热膨胀系数能够产生压缩应力，原位实现单层WS2从直接带隙到间接带隙的转变；3.各向异性的扩散势垒能够影响WS2的生长扩散，进而调控其形貌维度。这篇工作不仅加深了衬底和外延材料关系的理解，还为控制2D TMDCs的生长提供了有效的方法。此外，直接在生长衬底上调控材料的性能也为设计复杂结构TMDCs及其相关应用提供了更多的可能。
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以上内容来自齐岳小编zzj 2021.4.7
标签：生长,齐岳,图示,纳米,复合材料,WS2,硫化,修饰 来源： https://blog.csdn.net/qq_20033523/article/details/115481458