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Van der Waals growth of monolayer transition metal dichalcogenide superconductors on ultra-flat graphene

单层 范德瓦尔斯力 石墨烯 超导电性 薄脆饼 悬空债券 材料科学 纳米技术 化学气相沉积 凝聚态物理 过渡金属 光电子学 化学 分子 催化作用 物理 生物化学 有机化学
作者
Zihao Fu,Zihao Wan,Hui Wang,Kun Yu,Yichen Feng,Zhi Fang,Xiaoxiang Xi,Dong Li,Zhenjia Zhou,Anlian Pan,Libo Gao
出处
期刊:2D materials [IOP Publishing]
标识
DOI:10.1088/2053-1583/ada045
摘要

Abstract Two-dimensional (2D) superconductors have desirable physical properties and a wide range of potential applications. However, many 2D superconducting materials have poor structural integrity and performance at thicknesses down to monolayer. Therefore, they are still hardly exploited in large-scale practical applications. In this study, we demonstrate a growth strategy based on the two-step vapor deposition process and van der Waals (vdW) ultra-flat graphene as a buffer layer, and thereafter realize the wafer-scale monolayer transition metal dichalcogenide (TMD) films, especially for 2D TMD superconductors. By comparing different non-vdW and vdW growth substrates, we demonstrate that ultra-flat graphene films provide an atomically smooth surface and effectively isolates oxygen-dangling bonds, and finally promote the superconducting behaviours of monolayer NbSe2 and TaS2 films. This growth strategy could also be extended to other wafer-scale TMD films and be of both fundamental and technological significance in the development of wafer-scale monolayer TMD-based devices.
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