外延生長(zhǎng)的氧化鉬作為塊狀二維介電層發(fā)展

自成功將石墨烯與本體石墨分離以來，石墨烯的卓越性能吸引了許多科學(xué)家進(jìn)入二維材料的嶄新研究領(lǐng)域。然而，盡管石墨烯具有優(yōu)異的載流子遷移率，但是由于石墨烯的無隙帶結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重阻礙了將石墨烯直接應(yīng)用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管。備選地，在過去十年中，半導(dǎo)體過渡金屬二鹵化物(TMDC)被集中關(guān)注。但是，與紫外線有關(guān)的光電器件，電力電子器件和介電層需要具有大于3 eV的寬帶隙二維材料。

過渡金屬氧化物(TMO)是最有前途的候選材料之一，它具有較大的帶隙，結(jié)構(gòu)多樣性和可調(diào)節(jié)的物理/化學(xué)特性。然而，直到現(xiàn)在，原子薄的TMO的可擴(kuò)展生長(zhǎng)仍然具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗谏L(zhǎng)過程中極容易發(fā)生晶格不匹配應(yīng)變和強(qiáng)的基體夾持。

最近，由首爾國立大學(xué)的Gwan-Hyung Lee教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過采用范德華(vdW)外延生長(zhǎng)方法克服了這一問題。該研究小組報(bào)道了正交氧化鉬(α-的MoO的可伸縮的生長(zhǎng)的新方法3)在石墨烯襯底上納米片。這項(xiàng)工作中的一個(gè)重要問題是厚度對(duì)電和物理性能的影響是什么。為了解決這個(gè)問題，進(jìn)行了全面的原子力顯微鏡(AFM)研究，以探索各種厚度的MoO 3層的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)。

有趣的是，AFM研究表明，即使MoO 3納米片的厚度大于2-3層(厚度為1.4-2.1 nm)，MoO 3納米片仍能保持塊狀結(jié)構(gòu)和電性能。

特別地，與其他六角形二維材料相比，摩擦的厚度敏感性非常小。這個(gè)有趣的結(jié)果歸因于單層MoO 3的雙八面體平面具有極小的原子間間距。另外，功函數(shù)和介電常數(shù)也與厚度無關(guān)，并且電子厚度結(jié)構(gòu)不變，與厚度無關(guān)。此外，研究小組還表明，MoO 3納米片具有較大的電流間隙和較高的介電常數(shù)，強(qiáng)調(diào)了MoO 3可以用作有前途的二維介電材料。