可控且快速生长高质量原子薄层和原子平整 Bi$_2$O$_2$Se 薄膜
材料科学
2024-08-05 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
作为一种新型且前景十分广泛的二维材料，铋氧硒 (BiOSe) 因其独特的物理属性，如高对称性、可调电子结构和超高电子迁移率，已显示出克服当前电子器件应用中技术瓶颈的潜力。然而，如何快速且精确控制地生长薄于几层原子的 BiOSe 薄膜仍是一个重大挑战。本文系统地研究了通过脉冲激光沉积 (PLD) 方法生长二维 (2D) BiOSe 薄膜的过程。通过控制温度、氧气压力、激光能量密度和激光发射频率，我们成功在钙钛矿 (SrTiO3) 表面制备了原子薄且平整的 BiOSe (001) 薄膜。重要的是，我们提供了一种理解原子薄且平整 BiOSe 薄膜生长过程的根本且独特视角，生长过程主要可概括为四个步骤：i) 沿着台阶根部的各向异性非自发核生长；ii) 单层 BiOSe 纳米片在周围区域扩展，最终覆盖整个 STO 基底的台阶；iii) 在二维 Frank-van der Merwe (FM) 生长模式下进行 BiOSe 单层的垂直生长；iv) 通过层层 2D FM 生长模式，最终制备出原子平整且等轴晶配准的薄膜。此外，结合晶体性质、表面形貌和化学状态的结果，表明我们成功地以可控且快速的方式实现了高质量 BiOSe 薄膜的 PLD 生长。
引用
@article{arxiv.2408.00976,
title = {Controllable and Fast Growth of High-Quality Atomically Thin and Atomically Flat Bi$_2$O$_2$Se Films},
author = {Yusen Feng and Pei Chen and Nian Li and Suzhe Liang and Ke Zhang and Minghui Xu and Yan Zhao and Jie Gong and Shu Zhang and Huaqian Leng and Yuanyuan Zhou and Yong Wang and Liang Qiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.00976},
year = {2024}
}