外延生长的氧化钼以块状二维形式发展

 
首尔国立大学自成功地从本体石墨中分离出石墨烯以来，石墨烯的卓越性能吸引了许多科学家进入二维材料的崭新研究领域。然而，尽管石墨烯具有优异的载流子迁移率，但是由于石墨烯的无隙带结构，严重阻碍了将石墨烯直接应用于场效应晶体管。备选地，在过去十年中，半导体过渡金属二卤化物(TMDC)被​​集中关注。但是，与紫外线有关的光电器件，电力电子器件和介电层需要具有大于3 eV的宽带隙二维材料。
过渡金属氧化物(TMO)是最有前途的候选材料之一，它具有较大的带隙，结构多样性和可调节的物理/化学特性。然而，直到现在，原子薄的TMO的可扩展生长仍然具有挑战性，因为它在生长过程中极容易发生晶格不匹配应变和强的基体夹持。
最近，由首尔国立大学的Gwan-Hyung Lee教授领导的研究小组通过采用范德华(vdW)外延生长方法克服了这一问题。研究小组报告了一种新方法，可在石墨烯基底上可扩展地生长正交晶状氧化钼(α-MoO3)纳米片。这项工作中的一个重要问题是厚度对电和物理性能的影响是什么。为了解决这个问题，进行了全面的原子力显微镜(AFM)研究，以探索各种厚度的MoO3层的结构和电学性质。
有趣的是，AFM研究表明，即使MoO3纳米片的厚度大于2-3层(厚度为1.4-2.1 nm)，MoO3纳米片仍可以保持块状结构和电性能。
特别地，与其他六角形二维材料相比，摩擦的厚度敏感性非常小。这个有趣的结果归因于单层MoO3的双八面体平面具有极小的原子间间距。另外，功函数和介电常数也与厚度无关，并且电子厚度结构不变，与厚度无关。此外，研究小组还表明，MoO3纳米片具有较大的电流间隙和高介电常数，强调了MoO3可以用作有前途的二维介电材料。