2D半导体晶体的缺陷去除：捕获氧分子提供更好的控制

作为新一代半导体，对氧分子与原子薄层材料相互作用的研究可以显著改善对这些二维（2D）材料的制造和应用的控制

这项研究由韩国大邱庆北科学技术研究所的研究人员与韩国和日本其他地方的同事共同完成，发表在《高级科学》杂志上

包括2D材料的单层键合原子可以具有半导体性质，适合于在比通常可能的小得多的规模上制造包括晶体管在内的电子元件。这可以将微电子技术提升到纳米电子技术的水平，构建更小、更高效的电路，包括柔性器件和太阳能电池

一些最有前途的2D材料是过渡金属二硫属元素化物（TMDs），它具有来自元素周期表过渡金属族的元素，与两倍多的硫属元素结合，特别是硫、硒和碲。DGIST团队和他们的同事研究了钨和硫的单层TMD晶体，公式为WS2。

他们研究了氧分子吸附到晶体缺陷位置的趋势&mdash；其中硫原子从WS2晶格位点缺失。他们用一种名为电子能量损失光谱（EELS）的技术探索了缺陷和氧分子之间的相互作用

这使用电子显微镜通过材料发射电子，然后分析电子的能量损失模式，以揭示关键的结构信息。EELS的结果与光学分析和理论计算的见解相结合

研究人员特别关注当WS2晶体被封装在另一种材料的单层中时，吸附的氧分子固定在适当位置的能力&mdash；六方氮化硼（h-BN）&mdash；在WS2层之上和之下。h-BN是使用2D TMDs构建的电子和光子器件的常见成分

将氧分子固定在缺陷位置，在一个称为钝化的过程中改变并稳定TMDs的电子行为。这会以微妙的方式影响晶体，从而影响其在一系列应用中的活性

DGIST团队的半导体和纳米光子学专家Chang Hee Cho教授表示：“我们的工作为2D TMDs中的缺陷相关现象提供了新的见解，可以引发控制缺陷状态的革命性方法。”

Cho补充道：“我们现在希望开发新的实验方法和技术，使用h-BN封装来控制2D TMDs的缺陷状态。”。“这将使我们能够将该方法推向全面开发和最终商业用途的准备阶段。”