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通过晶界滑动修复二维材料中的平面缺陷

       低缺陷密度的单晶过渡金属双卤代烷(TMDCs)膜的大规模生长尚未实现,是二维电子器件在工业应用中的瓶颈。解决缺陷湮灭的机理和动力学对于制备高质量的晶体,实现二维过渡金属双卤代烷(TMDCs)在电子和量子光子学领域的全部潜能具有重要意义。目前为止,大多数化学气相沉积(CVD)生长的薄膜是多晶的,含有多个缺陷,如点缺陷、线缺陷、晶界、堆积缺陷、和旋转无序等。这些缺陷限制了载流子的迁移率,产生载流子陷阱,降低了光发射中的相干性。在高温下对晶体进行退火可以使原子重新组织,在此期间微观结构可以清除高能结构特征,例如位错,晶界和晶内相。
       2019年二月份新加坡国立大学的研究者发表在《Advanced Materials》的一项研究中研究了晶界在原位加热期间随时间演变。在二维系统中,晶界是暴露的,可以用STEM实时观察它们在热退火过程中的运动。利用这一点来监测和分析这种GB运动,之后用分子束外延(MBE)生长了几层MoSe2薄膜,并将其转移到基于微机电系统(MEMS)的加热芯片上进行原位退火实验。通过原位退火导致晶界的迁移修复了MoSe2膜中2D平面缺陷(即堆积层错和旋转无序)。之后通过密度泛函理论函数计算进一步揭示了镜面-孪晶晶界(MTB)在原子尺度上的迁移路径。研究强调了层间相互作用中常常被忽略的缺陷修复作用以及退火对2D晶体中相均匀化的重要性。(来源:QYIM & AMSC JH LIU 编报)

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