Molibden trioksit (MoO3) önemli bir iki boyutlu (2-D) malzeme olarak potansiyele sahiptir, ancak toplu üretimi kendi sınıfındaki diğerlerinin gerisinde kalmıştır. Şimdi, A*STAR'daki araştırmacılar, ultra ince, yüksek kaliteli MoO3 nano tabakalarının seri üretimi için basit bir yöntem geliştirdiler.

Grafenin keşfinin ardından geçiş metali di-kalkojenitler gibi diğer 2 boyutlu malzemeler büyük ilgi görmeye başladı. Özellikle MoO3, elektronik, optoelektronik ve elektrokromik alanlarında bir dizi yeni uygulama için umut vaat eden olağanüstü elektronik ve optik özelliklerinden dolayı önemli bir 2 boyutlu yarı iletken malzeme olarak ortaya çıktı.

A*STAR Malzeme Araştırma ve Mühendislik Enstitüsü ile Yüksek Performanslı Hesaplama Enstitüsü'nden Liu Hongfei ve meslektaşları, esnek ve şeffaf olan büyük, yüksek kaliteli MoO3 nano tabakalarının toplu üretimi için basit bir teknik geliştirmeye çalıştılar.

Liu, "Molibden trioksitin atomik olarak ince nano tabakaları, çeşitli elektronik uygulamalarda kullanılabilecek yeni özelliklere sahiptir" diyor. "Fakat kaliteli nano tabakalar üretmek için ana kristalin çok yüksek saflıkta olması gerekir."

Araştırmacılar ilk olarak termal buhar aktarımı adı verilen bir tekniği kullanarak MoO3 tozunu bir tüp fırında 1000 santigrat derecede buharlaştırdılar. Daha sonra, çekirdeklenme bölgelerinin sayısını azaltarak, MoO3'ün termodinamik kristalizasyonunu daha iyi eşleştirerek, belirli bir substrata ihtiyaç duymadan 600 santigrat derecede yüksek kaliteli kristaller üretebilirler.

Liu, "Genel olarak yüksek sıcaklıklarda kristal büyümesi alt tabakadan etkilenir" diye açıklıyor. "Ancak kasıtlı bir substratın yokluğunda kristal büyümesini daha iyi kontrol edebiliriz, bu da yüksek saflıkta ve kalitede molibden trioksit kristalleri yetiştirmemize olanak tanır."

Kristalleri oda sıcaklığına soğuttuktan sonra araştırmacılar, mikron altı kalınlıkta MoO3 kristalleri kuşakları üretmek için mekanik ve sulu pul pul dökülmeyi kullandılar. Kayışları sonikasyona ve santrifüje tabi tuttuktan sonra büyük, yüksek kaliteli MoO3 nano tabakaları üretmeyi başardılar.

Çalışma, 2 boyutlu MoO3 nano tabakalarının katmanlar arası elektronik etkileşimlerine dair yeni bilgiler sağladı. Ekip tarafından geliştirilen kristal büyütme ve pul pul dökülme teknikleri, 2 boyutlu heteroeklemler oluşturarak 2 boyutlu malzemelerin bant aralığını ve dolayısıyla optoelektronik özelliklerini manipüle etmede de yardımcı olabilir.

Liu, "Artık daha geniş alanlara sahip 2 boyutlu MoO3 nano tabakaları üretmeye çalışıyoruz ve bunların gaz sensörleri gibi diğer cihazlarda potansiyel kullanımlarını araştırıyoruz" diyor.