Rotation-Misfit-Free Heteroepitaxial Stacking and Stitching Growth of Hexagonal Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers by Nucleation Kinetics Controls

Advanced Materials

Volumn 27, Issue 25, 2015, Pages 3803-3810

  Heo, Hoseok ^a,b   Sung, Ji Ho ^a,b   Jin, Gangtae ^a,b   Ahn, Ji Hoon ^a   Kim, Kyungwook ^a   Lee, Myoung Jae ^a   Cha, Soonyoung ^c   Choi, Hyunyong ^c   Jo, Moon Ho ^a,b  

^a Institute for Basic Science   (South Korea)

^b Pohang University of Science and Technology (POSTECH)   (South Korea)

^c Yonsei University   (South Korea)

Author keywords

2D materials; heterostructures; hexagonal transition metal dichalcogenides; monolayer semiconductors; superlattices

Indexed keywords

EPITAXIAL GROWTH; GROWTH KINETICS; HETEROJUNCTIONS; MONOLAYERS; NUCLEATION; SUPERLATTICES;

2-D NUCLEATIONS; HETEROEPITAXIAL; NUCLEATION KINETICS; TRANSITION METAL DICHALCOGENIDES; UNIT CELLS; VAPOR PHASE GROWTH; VERTICAL STACKING;

TRANSITION METALS;

EID: 85027928601     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201500846     Document Type: Article

References (46)

1. B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 147.
2. K. F. Mak, C. Lee, J. Hone, J. Shan, T. F. Heinz, Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 136805.
3. O. Lopez-Sanchez, D. Lembke, M. Kayci, A. Radenovic, A. Kis, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 497.
4. K. F. Mak, K. L. McGill, J. Park, P. L. McEuen, Science 2014, 344, 1489.
5. L. Britnell, R. M. Ribeiro, A. Eckmann, R. Jalil, B. D. Belle, A. Mishchenko, Y.-J. Kim, R. V. Gorbachev, T. Georgiou, S. V. Morozov, A. N. Grigorenko, A. K. Geim, C. Casriaghi, A. H. Castro Neto, K. S. Novoselov, Science 2013, 340, 1311.
6. M. Bernardi, M. Palummo, J. C. Grossman, Nano Lett. 2013, 13, 3664.
7. H. Terrones, F. Lõpez-Urías, M. Terrones, Sci. Rep. 2013, 3, 1549.
8. K. Kos̈mider, J. Fernández-Rossier, Phys. Rev. B 2013, 87, 075451.
9. L. Britnell, R. V. Gorbachev, R. Jalil, B. D. Belle, F. Schedin, A. Mishchenko, T. Georgiou, M. I. Katsnelson, L. Eaves, S. V. Morozov, N. M. R. Peres, J. Leist, A. K. Geim, K. S. Novoselov, L. A Ponomarenko, Science 2014, 335, 947.
10. C. R. Dean, L. Wang, P. Maher, C. Forsythe, F. Ghahari, Y. Gao, J. Katoch, M. Ishigami, P. Moon, M. Koshino, T. Taniguchi, K. Watanabe, K. L. Shepard, J. Hone, P. Kim, Nature 2013, 497, 598.
11. H. Fang, C. Battagila, C. Carraro, S. Nemsak, B. Ozdol, J. Kang, A. H Bechtel, S. B. Desai, F. Kronast, A. A. Unal, G. Conti, C. Conlon, G. K. Palsson, M. C. Martin, A. M. Minor, C. S. Fadley, E. Yablonovitch, R. Maboudian, A. Javey, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2014, 111, 6198.
12. C.-H. Lee, G.-H. Lee, A. M. van der Zande, W. Chen, Y. Li, M. Han, X. Cui, G. Arefe, C. Nuckolls, T. F. Heinz, J. Guo, J. Hone, P. Kim, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 676.
13. M. M. Furchi, A. Pospischil, F. Libisch, J. Burgdörfer, T. Mueller, Nano Lett. 2014, 14, 4785.
14. P. Rivera, J. R. Schaibley, A. M. Jones, J. S. Ross, S. Wu, G. Aivazian, P. Klement, N. K. Ghimire, J. Yan, D. G. Mandrus, W. Yao, X. Xu, Nat. Commun. 2015, 6, 6242.
15. B. W. H. Baugher, H. O. H. Churchill, Y. Yang, P. Jarillo-Herrero, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 262.
16. C. Hwang, S. Wu, A. M. Sanchez, J. J. P. Peters, R. Beanland, J. S. Ross, P. Rivera, W. Yao, D. H. Cobden, X. Xu, Nat. Mater. 2014, 13, 1096.
17. X. Duan, C. Wang, J. C. Shaw, R. Cheng, Y. Chen, H. Li, X. Wu, Y. Tang, Q. Zhang, A. Pan, J. Jiang, R. Yu, Y. Huang, X. Duan, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 1024.
18. M. P. Levendorf, C.-J. Kim, L. Brown, P. Y. Huang, R. W. Havener, D. A. Muller, J. Park, Nature 2012, 488, 627.
19. L. Liu, J. Park, D. A. Siegel, K. F. McCarty, K. W. Clark, W. Deng, L. Basile, J. C. Idrobo, A.-P. Li, G. Gu, Science 2014, 343, 163.
20. L. A. Ponomarenko, R. V. Gorbachev, G. L. Yu, D. C. Elias, R. Jalil, A. A. Patel, A. Mishchenko, A. S. Mayorov, C. R. Woods, J. R. Wallbank, M. Mucha-Kruczynski, B. A. Piot, M. Potemski, I. V. Grigorieva, K. S. Novoselov, F. Guinea, V. I. Fal'ko, A. K. Geim, Nature 2013, 497, 594.
21. E. J. Mele, Phys. Rev. B 2010, 81, 161405.
22. J. R. Wallbank, M. Mucha-Kruczyński, V. I. Fal'ko, Phys. Rev. B 2013, 88, 155415.
23. J. Hicks, M. Sprinkle, K. Shepperd, F. Wang, A. Tejeda, A. Taleb-lbrahimi, F. Bertran, P. Le Fèvre, W. A. de Heer, C. Berger, E. H. Conrad, Phys. Rev. B 2011, 83, 205403.
24. A. Righi, S. D. Costa, H. Chacham, C. Fantini, P. Venezuela, C. Magnuson, L. Colombo, W. S. Bacsa, R. S. Ruoff, M. A. Pimenta, Phys. Rev. B 2011, 84, 241409.
25. B. Hunt, J. D. Sanchez-Yamagishi, A. F. Young, M. Yankowitz, B. J. LeRoy, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Moon, M. Koshino, P. Jarillo-Herrero, R. C. Ashooir, Science 2013, 340, 1427.
26. C. R. Woods, L. Britnell, A. Eckmann, R. S. Ma, J. C. Lu, H. M. Guo, X. Lin, G. L. Yu, Y. Cao, R. V. Gorbachev, A. V. Kretinin, J. Park, L. A. Ponomarenko, M. I. Katsnelson, N. Yu, K. Gornostyrev, T. Watanabe, C. Taniguchi, H.-J. Casiraghi, A. K. Gao, K. Geim, S. Novoselov, Nat. Phys. 2014, 10, 451.
27. H. Komsa, A. V. Krasheninnikov, Phys. Rev. B 2013, 88, 085318.
28. K. F. Mak, K. He, J. Shan, T. F. Heinz, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 494.
29. H. Zeng, J. Dai, W. Yao, D. Xiao, X. Cui, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 490.
30. S. Wu, J. S. Ross, G Liu, G. Aivazian, A. Jones, Z. Fei, W. Zhu, D. Xiao, W. Yao, D. Cobden, X. Xu, Nat. Phys. 2013, 9, 149.
31. X. Zhang, F. Meng, J. R. Christianson, C. Arroyo- Torres, M. A. Lukowski, D. Liang, J. R. Schmidt, S. Jin, Nano Lett. 2014, 14, 3047.
32. Y. Yu, S. Hu, L. Su, L. Huang, Y. Liu, Z. Jin, A. A. Purezky, D. B. Geohegan, K. W. Kim, Y. Zhang, L. Cao, Nano Lett. 2015, 15, 486.
33. X.-Q. Zhang, C.-H. Lin, Y.-W. Tseng, K.-H. Huang, Y.-H. Lee, Nano Lett. 2015, 15, 410.
34. S. Najmaei, Z. Liu, W. Zhou, X. Zou, G. Shi, S. Lei, B. I. Yakobson, J.-C. Idrobo, P. M. Ajayan, J. Lou, Nat. Mater. 2013, 12, 754.
35. A. M. van der Zande, P. Y. Huang, D. A. Chenet, T. C. Berkelbach, Y. You, G.-H. Lee, T. F. Heinz, D. R. Reichman, D. A. Muller, J. C. Hone, Nat. Mater. 2013, 12, 554.
36. J. H. Sung, H. Heo, I. Hwang, M. Lim, D. Lee, K. Kang, H. C. Choi, J.-H. Park, S.-H. Jhi, M.-H. Jo, Nano Lett. 2014, 14, 4030.
37. S. Tongay, W. Fan, J. Kang, J. Park, U. Koldemir, J. Suh, D. S. Narang, K. Liu, J. Ji, J. Li, R. Sinclair, J. Wu, Nano Lett. 2014, 14, 3185.
38. Y. Gong, J. Lin, X. Wang, G. Shi, S. Lei, Z. Lin, X. Zou, G. Ye, R. Vajtai, B. I. Yakobson, H. Terrones, M. Terrones, B. K. Tay, J. Lou, S. T. Pantelides, Z. Liu, W. Zhou, P. M. Ajayan, Nat. Mater. 2014, 13, 1135.
39. J. L. Verble, T. J. Wietlling, P. R. Reed, Solid State Commun. 1972, 11, 941.
40. K. Weiss, J. M. Philips, Phys. Rev. B 1976, 14, 5392.
41. J. N. Coleman, M. Lotya, O'A. Neill, S. D. Bergin, P. J. King, U. Khan, K. Young, A. Gaucher, S. De, R. J. Smith, I. V. Shvets, S. K. Arora, G. Stanton, H.-Y. Kim, K. Lee, G.-Y. Kim, G. S. Duesberg, T. Hallam, J. J. Boland, J.-J. Wang, J. F. Donegan, J. C. Grunlan, G. Moriarty, A. Shmeliov, R. J. Nicholls, J. M. Perkins, E. M. Grieveson, K. Theuwissen, D. McComb, P. D. Nellist, V. Nicolosi, Science 2011, 331, 568.
42. G. Cunningham, M. Loyta, C. S. Cucinotta, S. Sannito, S. D. Bergin, R. Menzel, M. S. P. Shaffer, J. N. Coleman, ACS Nano 2013, 6, 3468.
43. J. Mizele, J. L. Dandurand, L. Schott, Surf. Sci. 1985, 162, 830.
44. R. Cabriolu, P. Ballone, Phys. Rev. B 2010, 81, 155432.
45. J. Wu, H. Li, Z. Yin, H. Li, J. Liu, X. Cao, Q. Zhang, H. Zhang, Small 2013, 9, 3314.
46. M. Yamamoto, T. L. Einstein, M. S. Fuhrer, W. G. J. Cullen, Phys. Chem. C 2013, 117, 25643.