Naar grafoepitaxy van halfgeleidende 2D monokristallen op een diëlektrisch substraat voor nano-elektronische apparaten van de volgende generatie

Twee-dimensionale (2D) halfgeleiders zoals MoS2 en WS2 zijn veelbelovende materialen voor de nano-elektronische transistoren van de toekomst vanwege hun monolaagdikte, grote band gap, lage diëlektrische constanten en 2D structuur. Om toepassingen mogelijk te maken zijn industrieel relevante depositietechnieken nodig zoals Chemische-dampdepositie (CVD), om de halfgeleidende 2D-monolagen op grote schaal af te zetten. Epitaxiale groei op monokristallijne substraten produceert halfgeleidende 2D-kristallen van hoge kwaliteit maar deze zijn moeilijk over te zetten naar conventionele substraten voor productie van nano-electronische devices. Anderzijds geeft directe groei op conventionele diëlektrische substraten aanleiding tot polykristallijne materialen met korrelgrenzen die de mobiliteit van de halfgeleider verminderen. Dit project verkent een nieuwe strategie om halfgeleidende 2D monokristallen rechtstreeks op diëlektrische substaatpatronen te groeien door middel van grafoepitaxy. We genereren fundamentele inzichten in kristalgroei van 2D WS2 en MoS2 door CVD. Op basis van de inzichten ontwerpen we de topografie van de diëlektrische substraatpatronen alsook optimale procesomstandigheden voor grafoepitaxie. Deze methode voor directe groei is compatibel met de conventionele fabricageprocessen van nano-elektronische transistoren en vermijdt het moeilijke overzetproces. Deze methode verruimt de toepassingsruimte van 2D halfgeleiders door compatibiliteit met 3D substraten.