Descripción del proyecto
La transformación de la producción de materiales bidimensionales: métodos de síntesis innovadores para la electrónica de nueva generación
Los dicalcogenuros bidimensionales de metales de transición (2D-TMD, por sus siglas en inglés) son una nueva y apasionante clase de materiales con propiedades únicas que los hacen ideales para diversas aplicaciones electrónicas. En la actualidad, su producción se limita a escamas exfoliadas a pequeña escala. El equipo del proyecto ALDof 2DTMDs, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, pretende desarrollar una técnica compatible con la industria que utilice la deposición de capas atómicas y la química del plasma para sintetizar 2D-TMD, aleaciones y heteroestructuras a gran escala. Se emplearán simulaciones atomísticas y técnicas de análisis de última generación para investigar la química de las superficies y las propiedades de los materiales. Los estudios de espectroscopia de luminiscencia y caracterización eléctrica descubrirán el potencial de los materiales sintetizados para aplicaciones (opto)electrónicas avanzadas.
Objetivo
Two-dimensional transition metal dichalcogenides (2D-TMDs) are an exciting class of new materials. Their ultrathin body, optical band gap and unusual spin and valley polarization physics make them very promising candidates for a vast new range of (opto-)electronic applications. So far, most experimental work on 2D-TMDs has been performed on exfoliated flakes made by the ‘Scotch tape’ technique. The major next challenge is the large-area synthesis of 2D-TMDs by a technique that ultimately can be used for commercial device fabrication.
Building upon pure 2D-TMDs, even more functionalities can be gained from 2D-TMD alloys and heterostructures. Theoretical work on these derivates reveals exciting new phenomena, but experimentally this field is largely unexplored due to synthesis technique limitations.
The goal of this proposal is to combine atomic layer deposition with plasma chemistry to create a novel surface-controlled, industry-compatible synthesis technique that will make large area 2D-TMDs, 2D-TMD alloys and 2D-TMD heterostructures a reality. This innovative approach will enable systematic layer dependent studies, likely revealing exciting new properties, and provide integration pathways for a multitude of applications.
Atomistic simulations will guide the process development and, together with in- and ex-situ analysis, increase the understanding of the surface chemistry involved. State-of-the-art high resolution transmission electron microscopy will be used to study the alloying process and the formation of heterostructures. Luminescence spectroscopy and electrical characterization will reveal the potential of the synthesized materials for (opto)-electronic applications.
The synergy between the excellent background of the PI in 2D materials for nanoelectronics and the group’s leading expertise in ALD and plasma science is unique and provides an ideal stepping stone to develop the synthesis of large-area 2D-TMDs and derivatives.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-COG - Consolidator GrantInstitución de acogida
5612 AE Eindhoven
Países Bajos