A molibdén-trioxid (MoO3) potenciálisan fontos kétdimenziós (2-D) anyag, de ömlesztett gyártása elmaradt az osztály többi termékétől. Az A*STAR kutatói most egy egyszerű módszert fejlesztettek ki ultravékony, kiváló minőségű MoO3 nanorétegek tömeges előállítására.

A grafén felfedezését követően más kétdimenziós anyagok, például az átmenetifém-dikalkogenidek is jelentős figyelmet vonzottak. A MoO3 különösen fontos kétdimenziós félvezető anyagként jelent meg figyelemreméltó elektronikus és optikai tulajdonságai miatt, amelyek ígéretesek az elektronikai, optoelektronikai és elektrokrómikai alkalmazások egy sorában.

Liu Hongfei és munkatársai az A*STAR Anyagkutató és Mérnöki Intézetből és a Nagyteljesítményű Számítástechnikai Intézetből egy egyszerű technikát igyekeztek kifejleszteni nagy, jó minőségű MoO3 nanolapok tömeggyártására, amelyek rugalmasak és átlátszóak.

"A molibdén-trioxid atomi vékony nanorétegei új tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek számos elektronikus alkalmazásban felhasználhatók" - mondja Liu. "De a jó minőségű nanolemezek előállításához az alapkristálynak nagyon nagy tisztaságúnak kell lennie."

Először a hőgőzszállításnak nevezett technikával a kutatók MoO3 port párologtattak el egy csőkemencében 1000 Celsius fokon. Ezután a gócképződési helyek számának csökkentésével jobban illeszkedhetnek a MoO3 termodinamikai kristályosodásához, hogy 600 Celsius-fokon kiváló minőségű kristályokat állítsanak elő anélkül, hogy speciális szubsztrátumra lenne szükség.

"Általában a kristálynövekedést megemelt hőmérsékleten befolyásolja a szubsztrát" - magyarázza Liu. "Szándékos szubsztrát hiányában azonban jobban szabályozhatnánk a kristálynövekedést, ami lehetővé teszi, hogy nagy tisztaságú és minőségű molibdén-trioxid kristályokat neveljünk."

Miután a kristályokat szobahőmérsékletre hűtötték, a kutatók mechanikus és vizes hámlasztást alkalmaztak, hogy szubmikron vastagságú MoO3 kristályszalagokat hozzon létre. Miután a szalagokat ultrahangos kezelésnek és centrifugálásnak vetették alá, nagy, kiváló minőségű MoO3 nanolemezeket tudtak előállítani.

A munka új betekintést nyújtott a 2-D MoO3 nanolapok rétegközi elektronikus kölcsönhatásaiba. A csapat által kifejlesztett kristálynövekedési és hámlasztási technikák szintén hasznosak lehetnek a kétdimenziós anyagok sávrésének – és ezáltal az optoelektronikai tulajdonságainak – manipulálásában, kétdimenziós heterojunkciók kialakításával.

„Most nagyobb területeken 2-D MoO3 nanolapokat próbálunk készíteni, valamint feltárjuk a lehetséges felhasználásukat más eszközökben, például gázérzékelőkben” – mondja Liu.