ACS Nano：双层石墨烯微观结构对WSe2覆层成核的影响

成果介绍

在过去的几年里，化学气相沉积(CVD)生长的石墨烯作为过渡金属硫族化合物(TMD)覆层的模板得到了突出的发展。由此产生的2D TMD/石墨烯垂直异质结对光电和能源应用具有吸引力。然而，CVD生长的石墨烯的微观结构非均质性对TMD覆层生长的影响相对未知。

有鉴于此，近日，美国宾夕法尼亚州立大学Nasim Alem等详细研究了CVD石墨烯的堆叠顺序和扭转角度如何影响WSe₂三角形晶体的成核。通过实验和理论的结合，本文将双层石墨烯中层间位错的存在与WSe₂的成核方式联系起来，这与观察到的WSe₂在Bernal堆叠双层石墨烯上的成核密度高于扭转双层石墨烯的结果一致。扫描/透射电镜(S/TEM)数据显示，层间位错只存在于Bernal堆叠的双层石墨烯中，而不存在于扭转双层石墨烯中。原子ReaxFF反作用力场分子动力学模拟表明，应变弛豫促进了这些层间位错的形成和局域屈曲，而应变在扭转双层石墨烯中则是分布的。此外，石墨烯中的这些局部屈曲被预测为结合WSe_x分子的热力学有利位点，导致WSe₂在Bernal堆叠的石墨烯上具有更高的成核密度。总的来说，本研究通过控制石墨烯衬底的结构属性，探索了WSe₂/石墨烯垂直异质结体系中合成-结构的相关性。

图文导读

图1. WSe₂在Bernal堆叠的双层石墨烯上的优先成核。

图2. 2L石墨烯中跨孪晶界层数和堆叠的确定。

图3. Bernal堆叠和扭转双层石墨烯的微观结构差异。

图4. Bernal堆叠和扭转双层石墨烯的原子结构特征。

图5. WSe₂与Bernal堆叠和扭转双层石墨烯的结合能。

文献信息

Role of Bilayer Graphene Microstructure on the Nucleation of WSe₂ Overlayers

(ACS Nano, 2023, DOI:10.1021/acsnano.2c12621)

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c12621