Het Center for Integrated Nanostructure Physics (CINAP) binnen IBS heeft resultaten gerapporteerd die de vloksamenvoegingshoek correleren met korrelgrens (GBs) eigenschappen, en bewezen dat het vergroten van de samenvoegingshoek van GB's de stroom van elektronen drastisch verbetert. Dit komt overeen met een toename van de mobiliteit van de drager van minder dan 1 cm ² V ^-1 s ^-1 voor kleine hoeken, tot 16cm ² V ^-1 s ^-1 voor hoeken groter dan 20°. De krant, recht hebben, 'Desoriëntatie-hoekafhankelijk elektrisch transport over molybdeendisulfidekorrelgrenzen' wordt gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Volgens het blad, het is essentieel om de atomaire structuren van GB's te begrijpen om elektrische transporteigenschappen in zowel bulk- als laagdimensionale materialen te beheersen en te verbeteren. Korrelgrenzen zijn de richting waarin atomen in een materiaal zijn gerangschikt. Voor de experimenten uitgevoerd door wetenschappers van CINAP, een monolaag molybdeendisulfide (MoS2) werd gekweekt door chemische dampafzetting (CVD) en vervolgens overgebracht naar een substraat van siliciumdioxide (SiO2). De redenering van het team om MoS . te gebruiken ₂ is tweeledig:ten eerste, het is een 2D-halfgeleider met een hoge elektrische geleiding en, cruciaal, heeft een natuurlijke bandgap, waardoor het aan en uit kan worden gestemd en; ten tweede, de korrelgrenzen zijn goed gedefinieerd. Dit is essentieel voor succesvolle experimenten. Uit eerder onderzoek van de Northwestern University bleek dat de GB's van MoS ₂ bood een unieke manier om weerstand te moduleren; dit werd bereikt door een groot elektrisch veld te gebruiken om de locatie van de korrelgrenzen ruimtelijk te moduleren.

De noordwestelijke resultaten, vorig jaar gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie , opende een weg voor toekomstig onderzoek, maar het debat over de transportfysica bij de GB staat nog steeds ter discussie. Dit komt door een grote prestatievariatie van apparaat tot apparaat, slechte mobiliteit van een enkel domein, en, het belangrijkste, een gebrek aan correlatie tussen transporteigenschappen en GB-atoomstructuren in MoS ₂ Onderzoek. Het CINAP-team, onder leiding van de directeur van het centrum Young Hee Lee, overwon deze obstakels door vier-sondetransportmetingen direct te correleren over enkele GB's met zowel hoge-resolutie transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) beeldvorming en eerste-principes berekeningen. TEM is een microscopietechniek waarbij een elektronenbundel door een ultradun preparaat wordt gestuurd, interactie met het monster als het er doorheen gaat. Een exact beeld op atomaire schaal wordt gevormd door de interactie van de elektronen die door het monster worden verzonden.

Graangrenzen identificeren

GB's in de MoS2-lagen werden geïdentificeerd en regio's zonder tekenen van rimpels of meerdere lagen werden vervolgens geselecteerd om verkeerde interpretaties te voorkomen. Vervolgens werden transportmetingen met vier sondes op het substraat uitgevoerd met verrassende resultaten; bij het meten van vlok misoriëntaties van 8-20o, mobiliteit toegenomen van veel minder dan 1 cm ² V ^-1 s ^-1 tot 16cm ² V ^-1 s ^-1 . Boven 20o veldeffect mobiliteit verzadigt bij een 16 cm ² V ^-1 s ^-1 afsnijding binnen het domein. Dus, GB's tussen vlokken met een misoriëntatiehoek van 20-60 ^O betere transporteigenschappen vertonen.

Het team heeft, zoals vermeld in hun krant, "gaf een meer uniform beeld van de relatie tussen mobiliteit, samensmeltingshoek en atomaire structuren van de GB's van monolaag MoS ₂ ." De resultaten bieden praktische verwachtingen met betrekking tot transporteigenschappen in films met groot oppervlak, die grotendeels zal worden beperkt door de slechte mobiliteit tussen GB's. De resultaten die in dit werk zijn verkregen, zijn van toepassing op andere vergelijkbare 2D-systemen, en bijdragen aan het fundamentele begrip van transport in halfgeleiders.