High-Crystalline Monolayer Transition Metal Dichalcogenides Films for Wafer-Scale Electronics

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作者
Minseong Kim,Jihyung Seo,Jihyun Kim,Jong Sung Moon,Jung-Hyun Lee,Je‐Hyung Kim,Joohoon Kang,Hyesung Park
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (2): 3038-3046 被引量:59
标识
DOI:10.1021/acsnano.0c09430
摘要

Chemical vapor deposition (CVD) using liquid-phase precursors has emerged as a viable technique for synthesizing uniform large-area transition metal dichalcogenide (TMD) thin films. However, the liquid-phase precursor-assisted growth process typically suffers from small-sized grains and unreacted transition metal precursor remainders, resulting in lower-quality TMDs. Moreover, synthesizing large-area TMD films with a monolayer thickness is also quite challenging. Herein, we successfully synthesized high-quality large-area monolayer molybdenum diselenide (MoSe2) with good uniformity via promoter-assisted liquid-phase CVD process using the transition metal-containing precursor homogeneously modified with an alkali metal halide. The formation of a reactive transition metal oxyhalide and reduction of the energy barrier of chalcogenization by the alkali metal promoted the growth rate of the TMDs along the in-plane direction, enabling the full coverage of the monolayer MoSe2 film with negligible few-layer regions. Note that the fully selenized monolayer MoSe2 with high crystallinity exhibited superior electrical transport characteristics compared with those reported in previous works using liquid-phase precursors. We further synthesized various other monolayer TMD films, including molybdenum disulfide, tungsten disulfide, and tungsten diselenide, to demonstrate the broad applicability of the proposed approach.
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