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Controllable Water Vapor Assisted Chemical Vapor Transport Synthesis of WS2–MoS2 Heterostructure
ACS Materials Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2019-11-25 , DOI: 10.1021/acsmaterialslett.9b00415 Yuzhou Zhao 1 , Song Jin 1
ACS Materials Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2019-11-25 , DOI: 10.1021/acsmaterialslett.9b00415 Yuzhou Zhao 1 , Song Jin 1
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The vapor phase synthesis of two-dimensional transition-metal dichalcogenides (MX2) and their heterostructures is often poorly reproducible and sensitive to uncontrolled environmental humidity. It was recently realized that water vapor can play important roles in the growth of MX2 by reacting with MX2 at high temperature to form volatile metal oxyhydroxide (MOx(OH)y) and hydrogen chalcogenides (H2X) that dramatically change the growth processes. Here we report the controllable synthesis of WS2, MoS2, and their heterostructures using water-assisted chemical vapor transport (CVT). The water vapor can be tunably delivered by thermal dehydration of calcium sulfate dihydrate (CaSO4·2H2O) solid precursor, which not only provides a much lower vapor pressure baseline and a wider tunable range than liquid water but also can be readily integrated into a chemical vapor deposition process. This allows controlled growth of monolayer, multilayer, and spiral nanoplates of WS2, as well as the lateral epitaxial growth on the edge of MX2, and more reproducible growth of large area WS2–MoS2 heterostructures. Raman and photoluminescence spectral mappings confirm the various types of WS2–MoS2 heterostructures. These results reveal insights into the growth mechanisms of MX2 and provide a general approach to the controllable growth of other metal chalcogenides.
中文翻译：
WS 2 -MoS 2异质结构的可控水蒸气辅助化学蒸气传输合成
二维过渡金属二硫化碳（MX 2）及其异质结构的气相合成通常难以再现，并且对不受控制的环境湿度敏感。最近人们认识到，水蒸气可通过在高温下与MX 2反应形成挥发性金属氧氢氧化物（MO x（OH）y）和硫属元素氢（H 2 X）而在MX 2的生长中发挥重要作用。成长过程。在这里，我们报告WS 2，MoS 2的可控合成，以及它们的异质结构（使用水辅助化学蒸气传输（CVT））。水蒸气可以通过二水合硫酸钙（CaSO 4 ·2H 2 O）固体前体的热脱水进行可调地输送，与液态水相比，它不仅提供了更低的蒸气压基线和更宽的可调范围，而且还可以轻松地集成到水中化学气相沉积过程。这样可以控制WS 2的单层，多层和螺旋纳米板的生长，以及MX 2边缘上的横向外延生长，以及大面积WS 2 -MoS 2异质结构的可再现生长。拉曼光谱和光致发光光谱图确认了各种类型的WS2- MoS 2异质结构。这些结果揭示了对MX 2生长机制的见解，并为其他金属硫族化物的可控生长提供了一种通用方法。
更新日期：2019-11-28
中文翻译：
WS 2 -MoS 2异质结构的可控水蒸气辅助化学蒸气传输合成
二维过渡金属二硫化碳（MX 2）及其异质结构的气相合成通常难以再现，并且对不受控制的环境湿度敏感。最近人们认识到，水蒸气可通过在高温下与MX 2反应形成挥发性金属氧氢氧化物（MO x（OH）y）和硫属元素氢（H 2 X）而在MX 2的生长中发挥重要作用。成长过程。在这里，我们报告WS 2，MoS 2的可控合成，以及它们的异质结构（使用水辅助化学蒸气传输（CVT））。水蒸气可以通过二水合硫酸钙（CaSO 4 ·2H 2 O）固体前体的热脱水进行可调地输送，与液态水相比，它不仅提供了更低的蒸气压基线和更宽的可调范围，而且还可以轻松地集成到水中化学气相沉积过程。这样可以控制WS 2的单层，多层和螺旋纳米板的生长，以及MX 2边缘上的横向外延生长，以及大面积WS 2 -MoS 2异质结构的可再现生长。拉曼光谱和光致发光光谱图确认了各种类型的WS2- MoS 2异质结构。这些结果揭示了对MX 2生长机制的见解，并为其他金属硫族化物的可控生长提供了一种通用方法。
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