二维材料，尤其是过渡金属二硫族化合物（TMDCs），因其私有的电学、光学及机械性能，比年来受到平凡和蔼。其中，二硫化钼（MoS₂）因其在电子学、光电子学及自旋电子学等界限的庞杂应用后劲而备受严防。在晶圆法式上收效合成单晶单层MoS₂ag百家乐下三路，对于其在大界限器件阵列中的推行应用至关病笃。蓝坚持（α-Al2O3）因其优异的晶体踏实性及六方名义对称性，在半导体工业中被平凡应用，同期提供了较为匹配的晶格参数，为TMDCs的外延孕育提供了优厚的平台。

尽管此前在α-Al2O3衬底上完了单晶MoS2的外延孕育已获得一定施展，举例现时平凡选拔的衬底台阶工程政策，该次序相同依赖于对基底名义进行精准调控，如遐想特定的斜切角或在高温条款下进行退火处分，以优假名义面容。关联词，该政策在推行应用中仍然濒临较大的可重迭性挑战，这主要归因于衬底名义制备的高度复杂性,以及非法式化实验条款与孕育参数对最终孕育效劳的不成预计性。既往盘问不雅察到璷黫的界面层，预计可能是α-Al2O3名义末端结构或硫/钼钝化层，但当今衰退径直的实考字据，这对深切意会孕育机制以及优化孕育工艺的踏实性和质料仍然存在一定的摒弃。

基于以上问题，西湖大学工学院孔玮团队与中山大学李华山团队初度在原子法式上精准融会了孕育界面的原子构型。咱们发现界面处存在周期性的三氧化钼（MoO3）分子层，该层通过范德华外延样式孕育在单个Al原子末端的α-Al2O3衬底上。这一发现与先前对于名义闭幕和界面原子构型的报谈存在本色互异。所提议的结构在能量上高度踏实，其原子间距与实验不雅测完满吻合，确证了界面原子构型的正确性。进一步盘问发现，MoO3掩饰层可增强MoS₂与衬底的相互作用，并在孕育名义酿成私有的一重对称性原子胪列，从而促进MoS2畴的单向对王人。

新政策完了了以二硫化钼为代表的二维半导体单晶晶圆在商用绝缘体衬底上的外延孕育，为基于二维半导体的大界限工业化应用提供了坚实的材料基础。掂量责任以“Interfacial Atomic Mechanisms of Single-crystalline MoS2 Epitaxy on Sapphire”为题发表于Advanced Materials。

图1 α-Al2O3(0001)上连气儿单晶MoS2单层膜的表征

通过集成微分相衬扫描透射电子显微镜 （iDPC-STEM）时间，盘问者们不雅察到了单层单晶MoS2与α-Al2O3(0001)之间的界面原子结构，发现相较于转化的材料，孕育的MoS2与衬底界面之间存在一层独特的周期性原子结构。这一新发现揭示了CVD孕育历程中界面原子重构的私有机制，标明MoS2与α-Al2O3(0001)衬底之间酿成了新的界面相，该发现填补了TMDCs与α-Al2O3(0001)衬底界面原子级表征的空缺，为意会TMDCs孕育中的界面相互作用提供了径直实考字据。

图2MoS2/MoO3/α-Al2O3(0001)的原子结构笃定

劝诱密度泛函表面（DFT）与X射线光电子能谱表征（XPS）发现界面由一层周期性的分子MoO3中间层构成，通过范德瓦尔斯外延孕育在单个Al末端的α-Al2O3(0001)名义。诓骗表面+实验笃定了界面结构，AG百家乐有规律吗咱们大略分析MoO3中间层奈何调控外延孕育的结晶质料和取向。

图3MoO3中间层促进电荷转化增强了MoS2与基底之间的相互作用

通过DFT策划，盘问者们发现MoO3中间层促进了MoS2与基底之间的电荷转化。具体来说，MoO3中间层通过加多电荷转化，显赫增强了MoS2与衬底之间的界面耦协力。这一增强的界面相互作用使得MoS2在孕育历程中愈加踏实，同期大略促进材料的外延质料普及。进一步的实验考证，选拔AFM探针刮痕法测得层间含有MoO3的MoS2/α-Al2O3(0001)的界面粘附力较强。

这一发现的病笃意旨在于，增强的界面耦协力不仅不错普及MoS2的孕育踏实性和单晶质料，还使得MoS2更容易受到衬底的调控。这一效劳为二维材料与衬底之间的相互作用提供了新的意会，举例，衬底名义的细小变化，如温度、压力或名义处分，都可能对MoS2的孕育历程产生显赫影响。咱们大略在孕育历程中精准司法界面的电子结构，进而完了对材料性能的精湛鼎新，为改日的2D材料工程提供了愈加活泼和可控的政策。

图4MoS2三角形畴择优取向的机制

层间的MoO3通过镌汰α-Al2O3(0001)名义的对称性，促进了MoS2畴的单向胪列。劝诱DFT策划与编削实验条款，盘问者们展示了层间MoO3在促进单晶MoS2酿成历程中的病笃作用。具体而言，MoO3中间层通过鼎新基底名义的电子结构，显赫提高了MoS2的孕育方针性，从而完了了单晶畴的定向胪列。这一发现的意旨在于，它为单晶MoS2的可控孕育提供了一个定量的法式，尤其是在层间MoO3的掩饰率和含量方面。通过精准司法MoO3层的掩饰进程，不错完了对MoS2孕育历程的灵验调控，进而优化单晶的孕育质料。

盘问亮点

1.通过iDPC-STEM时间径直不雅察到了单层单晶MoS2与蓝坚持之间的界面原子结构，界面由一层周期性的分子MoO3中间层构成，通过范德华外延孕育在单Al末端的蓝坚持名义。2.MoO3中间层通过促进电荷转化，增强了MoS2与衬底界面相互作用。3.MoO3中间层将α-Al2O3名义的6重对称性镌汰到1重对称性，从而促进了MoS2的单向胪列，通过不雅察MoO3掩饰度，盘问者们提议了一种基于MoO3掩饰率测量的定量监测与孕育能源学司法政策，该次序不依赖于特定的孕育条款与实验配置。该盘问为提高材料质料和工艺重迭性提供了病笃路线，并为α-Al2O3衬底上过渡金属硫族化合物单晶外延孕育的深切意会奠定了表面基础。

本盘问的第一作家为西湖大学-浙江大学协调培养博士生陈涵，西湖大学科研助理季琛与深圳奇迹时间大学陈雨轩教练担任共同第一作家,西湖大学工学院特聘盘问员孔玮、中山大学李华山教练、西湖大学助理盘问员朱华泽为本盘问通信作家。该责任得到了西湖大学改日产业盘问中心和西湖培植基金的资助撑抓。

论文鸠合：

https://doi.org/10.1002/adma.202414317

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