A molibdén-trioxid (MoO3) potenciálisan fontos kétdimenziós (2-D) anyag, de ömlesztett gyártása elmaradt az osztály többi termékétől.Az A*STAR kutatói most egy egyszerű módszert fejlesztettek ki ultravékony, kiváló minőségű MoO3 nanorétegek tömeges előállítására.

A grafén felfedezését követően más kétdimenziós anyagok, például az átmenetifém-dikalkogenidek is jelentős figyelmet vonzottak.A MoO3 különösen fontos kétdimenziós félvezető anyagként jelent meg figyelemre méltó elektronikai és optikai tulajdonságai miatt, amelyek ígéretesek az elektronikai, optoelektronikai és elektrokrómiai alkalmazások egy sorában.

Liu Hongfei és munkatársai az A*STAR Anyagkutató és Mérnöki Intézetből, valamint a Nagyteljesítményű Számítástechnikai Intézetből egy egyszerű technikát igyekeztek kifejleszteni nagy, jó minőségű MoO3 nanolapok tömeggyártására, amelyek rugalmasak és átlátszóak.

"A molibdén-trioxid atomi vékony nanorétegei új tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek számos elektronikus alkalmazásban felhasználhatók" - mondja Liu."De a jó minőségű nanolemezek előállításához az alapkristálynak nagyon nagy tisztaságúnak kell lennie."

Először a hőgőzszállításnak nevezett technikával a kutatók MoO3 port párologtattak el egy csőkemencében 1000 Celsius fokon.Ezután a gócképződési helyek számának csökkentésével jobban illeszkedhetnek a MoO3 termodinamikai kristályosodásához, hogy 600 Celsius-fokon kiváló minőségű kristályokat állítsanak elő anélkül, hogy speciális szubsztrátumra lenne szükség.

"Általában a kristálynövekedést megemelt hőmérsékleten befolyásolja a szubsztrát" - magyarázza Liu."Szándékos szubsztrát hiányában azonban jobban szabályozhatnánk a kristálynövekedést, ami lehetővé teszi, hogy nagy tisztaságú és minőségű molibdén-trioxid kristályokat neveljünk."

Miután a kristályokat szobahőmérsékletre hűtötték, a kutatók mechanikus és vizes hámlasztást alkalmaztak, hogy szubmikron vastagságú MoO3 kristályszalagokat hozzon létre.Miután a szalagokat ultrahangos kezelésnek és centrifugálásnak vetették alá, nagy, kiváló minőségű MoO3 nanolemezeket tudtak előállítani.

A munka új betekintést nyújtott a 2-D MoO3 nanolapok rétegközi elektronikus kölcsönhatásaiba.A csapat által kifejlesztett kristálynövekedési és hámlasztási technikák szintén hasznosak lehetnek a kétdimenziós anyagok sávrésének – és ezáltal az optoelektronikai tulajdonságainak – manipulálásában, kétdimenziós heterojunkciók kialakításával.

„Most nagyobb felületű 2-D MoO3 nanolapokat próbálunk készíteni, valamint feltárjuk a lehetséges felhasználásukat más eszközökben, például gázérzékelőkben” – mondja Liu.