En enkel teknik för massproduktion av ultratunna, högkvalitativa molybdentrioxid nanoskivor

Design at the Intersection of Technology and Biology | Neri Oxman | TED Talks (Maj 2019).

Anonim

Molybdentrioxid (MoO 3) har potential som ett viktigt tvådimensionellt (2-D) material, men dess bulktillverkning har försvunnit bakom andras andra i sin klass. Nu har forskare vid A * STAR utvecklat en enkel metod för massproduktion av ultratunna högkvalitativa MoO 3 nanoskivor.

Efter upptäckten av grafen började andra 2-D-material, såsom övergångsmetall-di-kalkogenider, locka stor uppmärksamhet. I synnerhet framträdde MoO 3 som ett viktigt 2-D halvledande material på grund av dess anmärkningsvärda elektroniska och optiska egenskaper som håller ett löfte om en rad nya applikationer inom elektronik, optoelektronik och elektrokromik.

Liu Hongfei och kollegor från A * STAR Institute of Materials Research och Engineering och Institute of High Performance Computing har försökt utveckla en enkel teknik för massproduktion av stora, högkvalitativa nanoskikt av MoO 3 som är flexibla och transparenta.

"Atomiskt tunna nanoskikt av molybdentrioxid har nya egenskaper som kan användas inom en rad elektroniska applikationer", säger Liu. "Men för att producera nanosheets av god kvalitet måste moderkristallet vara av mycket hög renhet."

Genom att först använda en teknik som kallas termisk ångtransport, indunstade forskarna MoO 3- pulver i en rörugn på 1000 grader Celsius. Därefter kunde de, genom att minska antalet kärnbildningsställen, bättre matcha den termodynamiska kristalliseringen av MoO 3 för att producera kristaller av hög kvalitet vid 600 grader Celsius utan att behöva ett specifikt substrat.

"Generellt påverkas kristalltillväxt vid förhöjda temperaturer av substratet, " förklarar Liu. "Men i avsaknad av ett avsiktligt substrat kunde vi bättre styra kristalltillväxten, så att vi kunde odla molybdentrioxidkristaller av hög renhet och kvalitet."

Efter kylning av kristallerna till rumstemperatur använde forskarna mekanisk och vattenhaltig exfoliering för att producera submikron-tjocka banden av MoO 3- kristaller. När de utsatte bältena för sonication och centrifugering kunde de producera stora, högkvalitativa MoO 3 nanoskivor.

Arbetet har gett ny insikt i interlayer elektroniska interaktioner av 2-D MoO 3 nanosheets. Kristalltillväxt och exfolieringstekniker som utvecklats av laget kan också vara till hjälp vid manipulering av bandgapet - och därmed de optoelektroniska egenskaperna - av 2-D-material genom att bilda 2-D heterojunktioner.

"Vi försöker nu tillverka 2-D MoO 3 nanosheets med större områden, samt utforska deras potentiella användning i andra enheter, till exempel gas sensorer, " säger Liu.

menu
menu