One-Pot Selective Epitaxial Growth of Large WS2/MoS2 Lateral and Vertical Heterostructures

化学 成核 异质结 外延 二次离子质谱法 过渡金属 氢氧化物 光电子学 材料科学 纳米技术 离子 无机化学 催化作用 图层(电子) 有机化学 生物化学
作者
Juntong Zhu,Wei Li,Rong Huang,Liang Ma,Haiming Sun,Jin Ho Choi,Liqiang Zhang,Yi Cui,Guifu Zou
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:142 (38): 16276-16284 被引量:90
标识
DOI:10.1021/jacs.0c05691
摘要

Controllable nucleation sites play a key role in the selective growth of heterostructures. Here, we are the first to report a one-pot strategy to realize the confined and selective growth of large MoS2/WS2 lateral and vertical heterostructures. A hydroxide-assisted process is introduced to control the nucleation sites, thereby realizing the optional formation of lateral and vertical heterostructures. Time-of-flight secondary ion mass spectrometry verifies the critical role of hydroxide groups toward the controllable growth of these heterostructures. The size of the as-grown MoS2/WS2 lateral heterostructures can be as large as 1 mm, which is the largest lateral size reported thus far. The obtained MoS2/WS2 heterostructures have a high carrier mobility of ∼58 cm2 V-1 s-1, and the maximum on/off current ratio is >108. This approach provides not only a pathway for the selective growth of large MoS2/WS2 lateral and vertical heterostructures but also a fundamental understanding of surface chemistry for controlling the selective growth of transition-metal dichalcogenide heterostructures.
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