东北大学
一种新型监测分析方法生长的典型单层单晶WS2
信用:加藤俊树 2D材料通常只有一个原子厚，对于先进技术来说，表现出非常理想的特性，例如柔韧性、超导性等等
这种材料是通过小心地将气体或蒸汽中的单个成分转变成结晶固体而制成的，它们被赋予这种特性的机理仍然是个谜
现在，通过一种新的监测和分析方法，由东北大学的Toshiaki Kato领导的研究人员揭示了2D单层过渡金属二氯化物(TMD)发展的关键机制
他们在11月11日公布了他们的方法和发现
15在科学报告中
“TMD是最著名的层状材料之一，”论文作者、东北大学电子工程系副教授Toshiaki Kato说，他指出，这种材料的大单层是通过添加盐来实现的
“提高TMD的质量对于实现未来的柔性和透明电气设备，如传感器、太阳能电池和光发射器是必要的
" TMD是通过蒸发金属氧化物粉末并添加盐来开发的
传统的方法保持高温，迫使金属氧化物-盐蒸汽的分子直接重新排列成结晶固体
分子的这种重排被称为成核，它生长成单层TMD
然而，降低金属氧化物的熔点和沸点通过允许蒸发的分子在其环境中过饱和并在排列成固体之前产生液相来增强这种转变
Kato说:“金属氧化物在气相中的过饱和促进了液相前驱体的产生，这被称为前驱体水坑，与传统的气-固生长相比，它促进了气-液-固生长。”他指出，气-液-固TMD的生长速率比气-固TMD至少高两个数量级
“尽管取得了这一进展，成核阶段的临界动力学尚未阐明盐辅助生长；实现这一点对于基础应用和工业应用都至关重要
" 为了更好地理解蒸汽-液体-固体TMD的成核，研究人员建立了一个成像监测系统，用于监测蒸汽化学物质在TMD合成中如何以固体形式沉积
“在这项研究中，我们通过监测化学气相沉积和自动图像分析，实现了从液体前驱体到固体TMD相变的直接可视化，”Kato说
“通过这种方法，我们发现了一种新的成核机制
" 在气-固生长中，蒸汽分子直接重新排列成固体
研究人员发现，在气-液-固生长中，分子经历了两步成核过程:气相变成液滴，液滴形成稳定但可变的团簇
随着温度的变化，分子簇形成结晶固体
加藤说:“对TMD成核动力学的这种详细了解有助于实现TMD的完美结构控制，这将有助于未来的工业应用。”
“我们发明的监测化学气相沉积和自动图像分析的方法也可以应用于其他纳米材料，以更深入地了解它们的成核和生长机制
" 研究人员下一步计划利用新揭示的成核机制来合成超高质量的TMD
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