单层过渡金属硫属化合物晶体基面上的择形且各向异性的钌沉积

《Advanced Functional Materials》：Inherently Selective and Anisotropic Ruthenium Deposition on the Basal Plane of Single-Layer Transition Metal Dichalcogenide Crystals

二维过渡金属二硫属化物自限制沉积与各向异性生长机制研究，采用化学气相沉积法在部分覆盖三角单层WS?晶体的Si/SiO?衬底上沉积Ru薄膜。研究发现Ru沉积具有基底选择性，沿WS?基底平面生长速率超过垂直方向10倍以上，其扩散介导的凝聚机制解释了自限制生长现象，同时揭示了无物理屏障横向过生长的物理机制。该成果对二维材料纳米器件制造具有重要参考价值。

　　

摘要

区域选择性沉积（ASD）为制造具有二维过渡金属硫族化合物通道的纳米电子设备提供了有力支持。本文探讨了在部分覆盖有三角形单层WS₂晶体的Si/SiO₂基底上，通过化学气相沉积（CVD）实现Ru的ASD过程。与大多数化学驱动的沉积技术不同，这种Ru沉积过程具有内在的选择性，其中WS₂的基面比晶体的边缘更具活性。Ru层在WS₂晶体的基面上连续形成，且在SiO₂表面的选择性损失小于2%。Ru沉积从WS₂晶体边缘开始，并在基面上扩展，其横向生长速率是垂直生长速率的10倍以上。这种各向异性的生长现象归因于Ru活性物种在WS₂基面上的扩散聚集作用。此外，实验观察结果与WS₂晶体上自限制沉积的理论预测一致，且不存在阻碍横向过度生长的物理障碍。这些研究结果对于依赖化学驱动在二维材料上沉积的各种应用具有重要意义，并促进了无需依赖物理障碍即可实现精确纳米图案复制的进一步研究。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。