Триоксид молибдена (MoO3) потенциально может стать важным двумерным (2-D) материалом, но его массовое производство отстает от производства других материалов этого класса. Теперь исследователи из A*STAR разработали простой метод массового производства ультратонких высококачественных нанолистов MoO3.

После открытия графена значительное внимание начали привлекать другие двумерные материалы, такие как дихалькогениды переходных металлов. В частности, MoO3 стал важным двумерным полупроводниковым материалом из-за его замечательных электронных и оптических свойств, которые открывают перспективы для ряда новых приложений в электронике, оптоэлектронике и электрохромии.

Лю Хунфэй и его коллеги из Института исследования материалов и инженерии A*STAR и Института высокопроизводительных вычислений попытались разработать простой метод массового производства больших высококачественных нанолистов MoO3, гибких и прозрачных.

«Атомно тонкие нанолисты триоксида молибдена обладают новыми свойствами, которые можно использовать в ряде электронных приложений», — говорит Лю. «Но для производства нанолистов хорошего качества исходный кристалл должен быть очень высокой чистоты».

Впервые применив метод, называемый термическим переносом пара, исследователи испарили порошок MoO3 в трубчатой ​​печи при температуре 1000 градусов Цельсия. Затем, уменьшив количество центров зародышеобразования, они смогут лучше соответствовать термодинамической кристаллизации MoO3 и производить высококачественные кристаллы при температуре 600 градусов Цельсия без необходимости использования специальной подложки.

«В целом на рост кристаллов при повышенных температурах влияет подложка», — объясняет Лю. «Однако в отсутствие специальной подложки мы могли бы лучше контролировать рост кристаллов, что позволило бы нам выращивать кристаллы триоксида молибдена высокой чистоты и качества».

После охлаждения кристаллов до комнатной температуры исследователи использовали механическое и водное отшелушивание, чтобы получить ленты кристаллов MoO3 субмикронной толщины. После того, как они подвергли ленты обработке ультразвуком и центрифугированию, они смогли производить большие высококачественные нанолисты MoO3.

Работа позволила по-новому взглянуть на межслоевые электронные взаимодействия двумерных нанолистов MoO3. Методы выращивания и отшелушивания кристаллов, разработанные командой, также могут быть полезны для управления шириной запрещенной зоны (и, следовательно, оптоэлектронными свойствами) двумерных материалов путем формирования двумерных гетеропереходов.

«Сейчас мы пытаемся изготовить двумерные нанолисты MoO3 большей площади, а также изучаем их потенциальное использование в других устройствах, таких как газовые датчики», — говорит Лю.