Seed Crystal Homogeneity Controls Lateral and Vertical Heteroepitaxy of Monolayer MoS2 and WS2

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 45, 2015, Pages 14281-14287

  Yoo, Youngdong ^a   Degregorio, Zachary P ^a   Johns, James E ^a  

^a University of Minnesota   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; EPITAXIAL GROWTH; HETEROJUNCTIONS; MOLYBDENUM COMPOUNDS; SAPPHIRE; TRANSITION METALS;

ATOMIC LAYER; CHEMICAL VAPOR DEPOSITIONS (CVD); DEFECT ENGINEERING; SAPPHIRE SUBSTRATES; SMALL PARTICLES; THIN SEMICONDUCTOR; TRANSITION METAL DICHALCOGENIDES; TWO DIMENSIONAL (2 D);

MONOLAYERS;

HYDROGEN;

ARTICLE; CRYSTAL; ENGINEERING; GAS; SYNTHESIS; VAPOR;

EID: 84947763297     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b06643     Document Type: Article

References (56)

1. Geim, A. K.; Novoselov, K. S. Nat. Mater. 2007, 6, 183-191 10.1038/nmat1849
2. Geim, A. K. Science 2009, 324, 1530-1534 10.1126/science.1158877
3. Li, X. S.; Magnuson, C. W.; Venugopal, A.; Tromp, R. M.; Hannon, J. B.; Vogel, E. M.; Colombo, L.; Ruoff, R. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2816-2819 10.1021/ja109793s
4. Mak, K. F.; Lee, C.; Hone, J.; Shan, J.; Heinz, T. F. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 136805 10.1103/PhysRevLett.105.136805
5. Wang, Q. H.; Kalantar-Zadeh, K.; Kis, A.; Coleman, J. N.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 699-712 10.1038/nnano.2012.193
6. Xiao, D.; Liu, G. B.; Feng, W. X.; Xu, X. D.; Yao, W. Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 196802 10.1103/PhysRevLett.108.196802
7. Splendiani, A.; Sun, L.; Zhang, Y. B.; Li, T. S.; Kim, J.; Chim, C. Y.; Galli, G.; Wang, F. Nano Lett. 2010, 10, 1271-1275 10.1021/nl903868w
8. Li, H.; Duan, X.; Wu, X.; Zhuang, X.; Zhou, H.; Zhang, Q.; Zhu, X.; Hu, W.; Ren, P.; Guo, P.; Ma, L.; Fan, X.; Wang, X.; Xu, J.; Pan, A.; Duan, X. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 3756-3759 10.1021/ja500069b
9. Kiriya, D.; Tosun, M.; Zhao, P.; Kang, J. S.; Javey, A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7853-7856 10.1021/ja5033327
10. Mak, K. F.; He, K. L.; Shan, J.; Heinz, T. F. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 494-498 10.1038/nnano.2012.96
11. Mak, K. F.; McGill, K. L.; Park, J.; McEuen, P. L. Science 2014, 344, 1489-1492 10.1126/science.1250140
12. Xu, X. D.; Yao, W.; Xiao, D.; Heinz, T. F. Nat. Phys. 2014, 10, 343-350 10.1038/nphys2942
13. Zhang, Y. J.; Oka, T.; Suzuki, R.; Ye, J. T.; Iwasa, Y. Science 2014, 344, 725-728 10.1126/science.1251329
14. Lopez-Sanchez, O.; Lembke, D.; Kayci, M.; Radenovic, A.; Kis, A. Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 497-501 10.1038/nnano.2013.100
15. Radisavljevic, B.; Radenovic, A.; Brivio, J.; Giacometti, V.; Kis, A. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 147-50 10.1038/nnano.2010.279
16. Britnell, L.; Ribeiro, R. M.; Eckmann, A.; Jalil, R.; Belle, B. D.; Mishchenko, A.; Kim, Y. J.; Gorbachev, R. V.; Georgiou, T.; Morozov, S. V.; Grigorenko, A. N.; Geim, A. K.; Casiraghi, C.; Castro Neto, A. H.; Novoselov, K. S. Science 2013, 340, 1311-1314 10.1126/science.1235547
17. Hong, X. P.; Kim, J.; Shi, S. F.; Zhang, Y.; Jin, C. H.; Sun, Y. H.; Tongay, S.; Wu, J. Q.; Zhang, Y. F.; Wang, F. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 682-686 10.1038/nnano.2014.167
18. Lee, C. H.; Lee, G. H.; van der Zande, A. M.; Chen, W. C.; Li, Y. L.; Han, M. Y.; Cui, X.; Arefe, G.; Nuckolls, C.; Heinz, T. F.; Guo, J.; Hone, J.; Kim, P. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 676-681 10.1038/nnano.2014.150
19. Tongay, S.; Fan, W.; Kang, J.; Park, J.; Koldemir, U.; Suh, J.; Narang, D. S.; Liu, K.; Ji, J.; Li, J. B.; Sinclair, R.; Wu, J. Q. Nano Lett. 2014, 14, 3185-3190 10.1021/nl500515q
20. Zhu, X.; Monahan, N. R.; Gong, Z.; Zhu, H.; Williams, K. W.; Nelson, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8313-8320 10.1021/jacs.5b03141
21. Gong, Y. J.; Lin, J. H.; Wang, X. L.; Shi, G.; Lei, S. D.; Lin, Z.; Zou, X. L.; Ye, G. L.; Vajtai, R.; Yakobson, B. I.; Terrones, H.; Terrones, M.; Tay, B. K.; Lou, J.; Pantelides, S. T.; Liu, Z.; Zhou, W.; Ajayan, P. M. Nat. Mater. 2014, 13, 1135-1142 10.1038/nmat4091
22. Vispute, R. D.; Talyansky, V.; Choopun, S.; Sharma, R. P.; Venkatesan, T.; He, M.; Tang, X.; Halpern, J. B.; Spencer, M. G.; Li, Y. X.; Salamanca-Riba, L. G.; Iliadis, A. A.; Jones, K. A. Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 348-350 10.1063/1.121830
23. Zhang, X.-Q.; Lin, C.-H.; Tseng, Y.-W.; Huang, K.-H.; Lee, Y.-H. Nano Lett. 2015, 15, 410-415 10.1021/nl503744f
24. Levendorf, M. P.; Kim, C. J.; Brown, L.; Huang, P. Y.; Havener, R. W.; Muller, D. A.; Park, J. Nature 2012, 488, 627-632 10.1038/nature11408
25. Liu, L.; Park, J.; Siegel, D. A.; McCarty, K. F.; Clark, K. W.; Deng, W.; Basile, L.; Idrobo, J. C.; Li, A. P.; Gu, G. Science 2014, 343, 163-167 10.1126/science.1246137
26. Liu, Z.; Ma, L. L.; Shi, G.; Zhou, W.; Gong, Y. J.; Lei, S. D.; Yang, X. B.; Zhang, J. N.; Yu, J. J.; Hackenberg, K. P.; Babakhani, A.; Idrobo, J. C.; Vajtai, R.; Lou, J.; Ajayan, P. M. Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 119-124 10.1038/nnano.2012.256
27. Kim, S. M.; Hsu, A.; Araujo, P. T.; Lee, Y. H.; Palacios, T.; Dresselhaus, M.; Idrobo, J. C.; Kim, K. K.; Kong, J. Nano Lett. 2013, 13, 933-941 10.1021/nl303760m
28. Shin, H. C.; Jang, Y.; Kim, T. H.; Lee, J. H.; Oh, D. H.; Ahn, S. J.; Moon, Y.; Park, J. H.; Yoo, S. J.; Park, C. Y.; Whang, D.; Yang, C. W.; Ahn, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 6897-6905 10.1021/jacs.5b03151
29. Heo, H.; Sung, J. H.; Jin, G.; Ahn, J. H.; Kim, K.; Lee, M. J.; Cha, S.; Choi, H.; Jo, M. H. Adv. Mater. 2015, 27, 3803-3810 10.1002/adma.201500846
30. Liu, Y. N.; Ghosh, R.; Wu, D.; Ismach, A.; Ruoff, R.; Lai, K. J. Nano Lett. 2014, 14, 4682-4686 10.1021/nl501782e
31. Ling, X.; Lee, Y. H.; Lin, Y. X.; Fang, W. J.; Yu, L. L.; Dresselhaus, M. S.; Kong, J. Nano Lett. 2014, 14, 464-472 10.1021/nl4033704
32. Kim, I. S.; Sangwan, V. K.; Jariwala, D.; Wood, J. D.; Park, S.; Chen, K. S.; Shi, F. Y.; Ruiz-Zepeda, F.; Ponce, A.; Jose-Yacaman, M.; Dravid, V. P.; Marks, T. J.; Hersam, M. C.; Lauhon, L. J. ACS Nano 2014, 8, 10551-10558 10.1021/nn503988x
33. Song, I.; Park, C.; Hong, M.; Baik, J.; Shin, H.-J.; Choi, H. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 1266-1269 10.1002/anie.201309474
34. Zhang, C. D.; Johnson, A.; Hsu, C. L.; Li, L. J.; Shih, C. K. Nano Lett. 2014, 14, 2443-2447 10.1021/nl501133c
35. Wu, S. F.; Huang, C. M.; Aivazian, G.; Ross, J. S.; Cobden, D. H.; Xu, X. D. ACS Nano 2013, 7, 2768-2772 10.1021/nn4002038
36. Ji, Q.; Zhang, Y.; Gao, T.; Ma, D.; Liu, M.; Chen, Y.; Qiao, X.; Tan, P. H.; Kan, M.; Feng, J.; Sun, Q.; Liu, Z. Nano Lett. 2013, 13, 3870-3877 10.1021/nl401938t
37. Wang, X. S.; Feng, H. B.; Wu, Y. M.; Jiao, L. Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5304-5307 10.1021/ja4013485
38. Li, H.; Zhang, Q.; Yap, C. C. R.; Tay, B. K.; Edwin, T. H. T.; Olivier, A.; Baillargeat, D. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1385-1390 10.1002/adfm.201102111
39. Ye, M.; Winslow, D.; Zhang, D.; Pandey, R.; Yap, Y. Photonics 2015, 2, 288-307 10.3390/photonics2010288
40. Chakraborty, B.; Matte, H. S. S. R.; Sood, A. K.; Rao, C. N. R. J. Raman Spectrosc. 2013, 44, 92-96 10.1002/jrs.4147
41. Zhang, Y.; Zhang, Y. F.; Ji, Q. Q.; Ju, J.; Yuan, H. T.; Shi, J. P.; Gao, T.; Ma, D. L.; Liu, M. X.; Chen, Y. B.; Song, X. J.; Hwang, H. Y.; Cui, Y.; Liu, Z. F. ACS Nano 2013, 7, 8963-8971 10.1021/nn403454e
42. Dumcenco, D.; Ovchinnikov, D.; Marinov, K.; Lazic, P.; Gibertini, M.; Marzari, N.; Sanchez, O. L.; Kung, Y. C.; Krasnozhon, D.; Chen, M. W.; Bertolazzi, S.; Gillet, P.; Fontcuberta i Morral, A.; Radenovic, A.; Kis, A. ACS Nano 2015, 9, 4611-4620 10.1021/acsnano.5b01281
43. Ji, Q. Q.; Kan, M.; Zhang, Y.; Guo, Y.; Ma, D. L.; Shi, J. P.; Sun, Q.; Chen, Q.; Zhang, Y. F.; Liu, Z. F. Nano Lett. 2015, 15, 198-205 10.1021/nl503373x
44. Gutierrez, H. R.; Perea-Lopez, N.; Elias, A. L.; Berkdemir, A.; Wang, B.; Lv, R.; Lopez-Urias, F.; Crespi, V. H.; Terrones, H.; Terrones, M. Nano Lett. 2013, 13, 3447-54 10.1021/nl3026357
45. Liu, Z.; Amani, M.; Najmaei, S.; Xu, Q.; Zou, X. L.; Zhou, W.; Yu, T.; Qiu, C. Y.; Birdwell, A. G.; Crowne, F. J.; Vajtai, R.; Yakobson, B. I.; Xia, Z. H.; Dubey, M.; Ajayan, P. M.; Lou, J. Nat. Commun. 2014, 5, 5246 10.1038/ncomms6246
46. Li, M. Y.; Shi, Y.; Cheng, C. C.; Lu, L. S.; Lin, Y. C.; Tang, H. L.; Tsai, M. L.; Chu, C. W.; Wei, K. H.; He, J. H.; Chang, W. H.; Suenaga, K.; Li, L. J. Science 2015, 349, 524-528 10.1126/science.aab4097
47. Krivanek, O. L.; Chisholm, M. F.; Nicolosi, V.; Pennycook, T. J.; Corbin, G. J.; Dellby, N.; Murfitt, M. F.; Own, C. S.; Szilagyi, Z. S.; Oxley, M. P.; Pantelides, S. T.; Pennycook, S. J. Nature 2010, 464, 571-574 10.1038/nature08879
48. Yu, Y.; Hu, S.; Su, L.; Huang, L.; Liu, Y.; Jin, Z.; Purezky, A. A.; Geohegan, D. B.; Kim, K. W.; Zhang, Y.; Cao, L. Nano Lett. 2015, 15, 486-491 10.1021/nl5038177
49. Kim, B. S.; Kim, E. Y.; Jeon, H. S.; Lee, H. I.; Lee, J. C. Mater. Trans. 2008, 49, 2147-2152 10.2320/matertrans.MER2008103
50. Leisegang, T.; Levin, A. A.; Walter, J.; Meyer, D. C. Cryst. Res. Technol. 2005, 40, 95-105 10.1002/crat.200410312
51. Schulmeyer, W. V.; Ortner, H. M. Int. J. Refract. Hard Met. 2002, 20, 261-269 10.1016/S0263-4368(02)00029-X
52. Yoo, Y.; Seo, K.; Han, S.; Varadwaj, K. S.; Kim, H. Y.; Ryu, J. H.; Lee, H. M.; Ahn, J. P.; Ihee, H.; Kim, B. Nano Lett. 2010, 10, 432-438 10.1021/nl903002x
53. Henry, C. R. Prog. Surf. Sci. 2005, 80, 92-116 10.1016/j.progsurf.2005.09.004
54. Helveg, S.; Lauritsen, J. V.; Laegsgaard, E.; Stensgaard, I. I.; Norskov, J. K.; Clausen, B. S.; Topsoe, H.; Besenbacher, F. Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 951-954 10.1103/PhysRevLett.84.951
55. Bao, W.; Borys, N. J.; Ko, C.; Suh, J.; Fan, W.; Thron, A.; Zhang, Y.; Buyanin, A.; Zhang, J.; Cabrini, S.; Ashby, P. D.; Weber-Bargioni, A.; Tongay, S.; Aloni, S.; Ogletree, D. F.; Wu, J.; Salmeron, M. B.; Schuck, P. J. Nat. Commun. 2015, 6, 7993 10.1038/ncomms8993
56. Huang, J. K.; Pu, J.; Hsu, C. L.; Chiu, M. H.; Juang, Z. Y.; Chang, Y. H.; Chang, W. H.; Iwasa, Y.; Takenobu, T.; Li, L. J. ACS Nano 2014, 8, 923-930 10.1021/nn405719x