삼산화 몰리브덴(MoO3)은 중요한 2차원(2-D) 재료로서 잠재력을 갖고 있지만, 대량 제조는 동급의 다른 재료에 비해 뒤떨어져 있습니다. 이제 A*STAR 연구진은 초박형 고품질 MoO3 나노시트를 대량 생산하는 간단한 방법을 개발했습니다.

그래핀의 발견 이후, 전이금속 디칼코겐화물과 같은 다른 2차원 물질이 상당한 주목을 받기 시작했습니다. 특히, MoO3는 전자공학, 광전자공학, 전기변색 분야의 다양한 새로운 응용 분야를 약속하는 뛰어난 전자 및 광학 특성으로 인해 중요한 2D 반도체 재료로 부상했습니다.

A*STAR 재료 연구 및 엔지니어링 연구소와 고성능 컴퓨팅 연구소의 Liu Hongfei와 동료들은 유연하고 투명한 대형 고품질 MoO3 나노시트를 대량 생산하기 위한 간단한 기술을 개발하려고 했습니다.

Liu는 “원자적으로 얇은 삼산화 몰리브덴 나노시트는 다양한 전자 응용 분야에 활용될 수 있는 새로운 특성을 갖고 있습니다.”라고 말했습니다. "그러나 좋은 품질의 나노시트를 생산하려면 모결정체의 순도가 매우 높아야 합니다."

연구진은 먼저 열 증기 수송이라는 기술을 사용하여 섭씨 1,000도의 관로에서 MoO3 분말을 증발시켰습니다. 그런 다음 핵 생성 부위의 수를 줄임으로써 MoO3의 열역학적 결정화와 더 잘 일치하여 특정 기판 없이도 섭씨 600도에서 고품질 결정을 생성할 수 있었습니다.

일반적으로 상승된 온도에서의 결정 성장은 기판의 영향을 받는다고 Liu는 설명합니다. 그러나 의도적인 기판이 없는 경우 결정 성장을 더 잘 제어할 수 있어 순도와 품질이 높은 삼산화 몰리브덴 결정을 성장시킬 수 있었습니다.”

결정을 실온으로 냉각시킨 후, 연구진은 기계적 및 수성 박리를 사용하여 미크론 미만 두께의 MoO3 결정 벨트를 생성했습니다. 벨트를 초음파 처리하고 원심분리한 후에는 고품질의 대형 MoO3 나노시트를 생산할 수 있었습니다.

이 연구는 2차원 MoO3 나노시트의 층간 전자 상호작용에 대한 새로운 통찰력을 제공했습니다. 팀이 개발한 결정 성장 및 박리 기술은 2차원 이종 접합을 형성하여 2차원 재료의 밴드 갭(따라서 광전자 특성)을 조작하는 데에도 도움이 될 수 있습니다.

Liu는 “우리는 이제 더 넓은 면적을 갖는 2차원 MoO3 나노시트를 제작하고 가스 센서와 같은 다른 장치에서의 잠재적인 용도를 탐색하려고 시도하고 있습니다.”라고 말했습니다.