Description du projet
Transformer la production de matériaux 2D: des méthodes de synthèse innovantes pour l’électronique de nouvelle génération
Les dichalcogénures bidimensionnels de métaux de transition (2D-TMD) constituent une nouvelle classe de matériaux passionnants, dotés de propriétés uniques faisant d’eux des matériaux parfaits pour diverses applications électroniques. Actuellement, leur production se limite à des flocons exfoliés à petite échelle. Le projet ALDof 2DTMDs, financé par le CER, a pour but de mettre au point une technique adaptée à l’industrie utilisant le procédé de dépôt de couches atomiques et la chimie des plasmas pour synthétiser des 2D-TMD, des alliages et des hétérostructures à grande échelle. Le projet mettra en œuvre des simulations atomistiques ainsi que des techniques d’analyse de pointe pour étudier la chimie des surfaces et les propriétés des matériaux. Des études portant sur la spectroscopie de luminescence et la caractérisation électrique permettront de révéler le potentiel des matériaux synthétisés pour des applications (opto)électroniques avancées.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
5612 AE Eindhoven
Pays-Bas