厚さの異なる2次元（2D）長方形および六角形の二酸化モリブデンナノシートに関する比較研究

要約

二酸化モリブデン（MoO ₂ ）ある種の半金属材料は、高融点、優れた熱安定性、大きな表面積対体積比、高密度の表面不飽和原子、優れた導電性など、多くの独自の特性を示します。 2Dナノシートの構造タイプと光電子特性の間には強い関連性があります。ここで、長方形および六角形の薄いおよび厚いMoO ₂ 2DナノシートはMoO ₃から正常に調製されました実験パラメータを変更して2ゾーン化学蒸着（CVD）を使用した粉末、およびこれらの製造されたナノシートは、明視野顕微鏡下で異なる色を示し、マージンと滑らかな表面を備えています。青い六角形と長方形のMoO ₂の厚さナノシートはそれぞれ約25nmと約30nmですが、オレンジ色のナノシートの一般的な厚さは約100nmです。比較分析と調査が行われ、混合結晶相が厚いMoO ₂で識別されました。ラマン分光法によるメインマトリックスとして。初めて、厚いMoO ₂で得られた発光バンド半導体および半導体の特殊な特性を示すカソードルミネッセンス（CL）システムを介したナノシート。ただし、薄いナノシートの場合、CL放出は検出されませんでした。薄いMoO ₂の電気的特性異なる形態のナノシートを比較したところ、どちらもさまざまな金属特性を示しました。薄い長方形のナノシートの抵抗は±0.05Vで約25Ωでしたが、六角形のナノシートでは±0.05 Vで64Ωが報告されており、長方形のナノシートでは六角形のナノシートよりも抵抗が小さくなっています。

はじめに

現在までに、グラフェン、遷移金属ジカルコゲナイド、アンチモン、黒リン、Mo ₂など、さまざまな2D材料が合成されています。 C、およびh-BN [1,2,3,4,5,6];独自の特性と2D材料技術の製造の実現可能性が豊富なため、新しいタイプのオプトエレクトロニクスデバイスの信じられないほどの可能性を示しています[7]。確かに、特定の2D材料の中には、バンドギャップがゼロ、吸収効率が低い、開放雰囲気での不安定性などの欠点があるものがあり、理想的なナノスケールデバイスの製造における課題です。これらの課題を克服するために、遷移金属酸化物（TMO）は、高導電率、圧電性、超巨大磁気抵抗、開放環境でのより優れた安定性、超伝導などの点で効果的な2D材料であることがわかっています[8、9、10]。二酸化モリブデンは、3つの結晶多形を有する典型的なTMO材料です。円筒相（P6 ₃ / mmc ）[11]、正方晶相（P4 ₂ / mnm ）[12]および単斜晶系（P2 ₁ / c）[13]であり、MoO ₆を含む部分的にルチルの構成[14]もあります。、ユニットセルの端にある酸素原子を介して八面体に結合したMoには、4つのMoO ₂が含まれます。 2つのユニットセルの反対側のユニット[15、16]。酸化モリブデンの特性は、その結晶構造に強く依存していることはよく知られています。特に、MoO ₂のルチル構造優れた金属のような導電率[12]、低い電気抵抗率、高い融点[17、18]、容易なイオン輸送[19]、および優れた化学的安定性[20]を備えているため、興味深いものです。これは、さまざまな原子間結合と相互に関連しており、フェルミ準位での状態密度が比較的高くなっています。自由電子の存在はMo ⁴⁺ を生成します MoO ₂で Mo ⁶⁺ の生成とは対照的 MoO ₃から;したがって、モリブデン金属のすべての価電子は、最も近い酸素原子に共有結合します[21、22]。 Moの原子価のわずかな変動は、酸化モリブデンの物理的特性に大きな変動を引き起こす可能性があります。たとえば、さまざまな物理的特性を持つ他の酸化物の化合物を取得することが可能です[23、24]。

したがって、製品の結晶化度、形状、およびサイズは、目的の合成技術の下でさまざまなパラメーターを変更することによってスムーズに達成できます。たとえば、Spevack etal。得られた単斜晶系MoO ₂ （P2 ₁ / c）ɑ-MoO₃から熱還元法による[25]。 Alves etal。は、さまざまな温度での電子的および構造的遷移を報告し、単結晶MoO ₂の熱膨張、熱容量、および電気抵抗率を増加させました。 [26]。ジェイコブ他MoO ₂の変形について説明しました高温で、歪んだルチル構造（ P ）の変態を伴う特定の温度で起こる相転移を認めた 2 ₁ / c ）六角形のルチル構造（ P 4 ₂ / mnm ）[27]。さらに、酸化モリブデン材料の電子構造と特性は、厚さ[16]、およびMoO ₂によって異なります。ナノ構造は、その優れた電荷輸送特性により、電気化学スーパーキャパシタ[28]、触媒作用[18]、センシング[29]、エネルギー貯蔵[30]、エレクトロクロミックディスプレイ[31]、およびエネルギー変換レジーム[32]で広く使用されています。 [24]。さらに、さまざまな形態のMoO ₂の合成にさまざまな方法が使用されています。卓越した特性の達成のため。 MoO ₂ ファンデルワールス結晶特性がないため、バルクから層に剥離することはできません。ほとんどの場合、MoO ₂ 水熱およびソルボサーマル経路[11]、モリブデートの熱分解[33]、固体還元反応[34]、およびナノ粒子[36]などのさまざまな形態のエレクトロスピニング[35]など、さまざまな技術によって前駆体から合成されています。ナノワイヤー[31]、ナノロッド[28]、ナノスター[28]、ナノシート[37]、中空[38]、およびメソポーラス粒子[39]。ただし、これらの方法論は、粒子の表面形態とサイズを制御するには効果がないことがわかっています[22]。

二次元MoO ₂ 薄くて均質な表面形態を備えたナノシートは、高い金属伝導性、完全な化学的安定性に適しており、2D MoO ₂を可能にすると考えられています。さまざまな電子構造やナノスケールデバイスへの2D材料の統合に有望なナノシート[40]。ここでは、SiO ₂に支持された2次元（2D）の長方形および六角形の酸化モリブデンナノシートの比較研究と合成を紹介しました。 / Si、CVD技術によるポストアニーリング処理なし：2種類の極薄MoO ₂ さまざまな厚さのナノシートが正常に準備され、Raman、AFM、CL、およびI–V特性評価によって特性評価されました。酸化モリブデンの電気的挙動は、厚さと酸化物の状態に依存するため、半金属からワイドバンドギャップ半導体までさまざまです。時間調整は、堆積、厚さを制御し、亜酸化物の状態を決定します[41]。酸化物の相安定性、範囲、および混合物への洞察は、酸化モリブデンナノシートを理解するためだけでなく、オプトエレクトロニクスアプリケーションの他のTMOにとっても重要です[42]。

メソッド/実験セクション

六角形のMoOの合成₂ ナノシート

六角形の二酸化モリブデン（MoO ₂ ）前駆体からのナノシート〜20mgのMoO ₃ 粉末（99.95％、Alfa Aesar）を磁器製ボートの石英管の一端に置き、窒素（N ₂）の下で2ゾーン炉で加熱しました。）図1aに示すような雰囲気。親SiO ₂ / Si基板は、超音波処理により脱イオン水、アセトン、エタノール、イソプロパノールで順次洗浄され、前駆体粉末から3cmの距離にきれいな基板が配置されます。石英管の端に2つのサーマルブロックを配置しました。加熱する前に、石英管をN ₂でパージしました。（99.999％）200 sccmの一定のガス流量で20分間、O ₂を除去します。およびその他の汚染物質を使用し、その後、キャリアガスとして流量を20sccmに減らしました。左側の加熱ゾーンは、10°Cmin ^-1 の速度で480°Cに設定されました。温度が上昇し、右側のゾーンは同じ温度上昇率で780°Cに設定され、N ₂の存在下で20分間保持されました。環境。反応終了後、炉を自然に室温まで冷却し、最終的に六角形のMoO ₂を得た。 SiO ₂上に堆積したナノシート / Si基板。

Rectangle MoO ₂の合成ナノシート

上記と同様に、長方形の二酸化モリブデン（MoO ₂ ）ナノシートは、N ₂の下で2ゾーン管状炉で成長しました図1bに示すように、大気。この設定では、サーモブロックをチューブの中央近くに配置しました。左側のゾーンを室温に設定し、残りのパラメータは、六角形のMoO2の合成に設定したものと同じままにしました。ナノシート、長方形のMoO ₂を成長させる SiO ₂上のナノシート / Si基板。

デバイスの製造

六角形および長方形のMoO ₂用のTi（10 nm）/ Au（90 nm）を使用した電極の製造には、電子ビームリソグラフィーを使用しました。接触としてのナノシート。

特性

AFM画像は、原子間力顕微鏡であるDimension Edge PSS（Bruker、Inc.、Karlsruhe、Germany）を非接触モードで使用して取得しました。 SEM画像は、10.0kVで動作するHitachiS-4800顕微鏡で記録されました。光学写真は光学顕微鏡（オリンパスBX51M）で記録した。ラマンスペクトルは、共焦点ラマンセットアップ（分光計Princeton Acton SP2500に基づく）によって取得されました。カソードルミネッセンス（CL）スペクトルは、CL測定セットアップ（Horiba Is-100-em-type2）によってキャプチャされました。デバイスのI–V曲線は、マイクロプローブステーションシステム（Keithley 4200-SCS）によって測定されました。

結果と考察

長方形および六角形のTMOナノシートの合成にはさまざまな条件が設定され、パラメータを変更すると、図1に示すようにさまざまな形状のナノシートが生成されました。一部の窒素ガス分子は、管状炉での熱照射により特定の温度でイオン化窒素分子に変換され、そのようなイオン化窒素分子は\（{\ mathrm {N}} _ 2 ^ {\ ast} \）[43]でマークされます。。希望の温度で、MoO ₃の分子イオン化された\（{\ mathrm {N}} _ 2 ^ {\ ast} \）分子と衝突し、不活性窒素ガス環境の存在下で一連の可能な反応を生成します[44,45,46]。

$$ \ mathrm {e} + {\ mathrm {N}} _ 2 \ to {\ mathrm {N}} _ 2 ^ {\ ast} + \ mathrm {e} $$（1）$$ {\ mathrm {M} } _ {\ mathrm {o}} {\ mathrm {O}} _ 3 + \ left（\ frac {x} {2} \ right）{\ mathrm {N}} _ 2 ^ {\ ast} \ to {\ mathrm { M}} _ {\ mathrm {o}} {\ mathrm {O}} _ {3- \ mathrm {x}} + \ mathrm {xNO} $$（2）$$ {\ mathrm {M}} _ { \ mathrm {o}} {\ mathrm {O}} _ {3- \ mathrm {x}} + \ left（\ frac {1-x} {2} \ right）{\ mathrm {N}} _ 2 ^ { \ ast} \ to {\ mathrm {M}} _ {\ mathrm {o}} {\ mathrm {O}} _ 2 + \ left（1- \ mathrm {x} \ right）\ \ mathrm {NO} $$（ 3）$$ {\ mathrm {M}} _ {\ mathrm {o}} {\ mathrm {O}} _ 2 + 3 {\ mathrm {M}} _ {\ mathrm {o}} {\ mathrm {O} } _3 \ kern0.5em \ to {\ mathrm {M}} _ {\ mathrm {o} 4} {\ mathrm {O}} _ {11} $$（4）

蒸発したMoO ₃の構造分子は、N ₂を増減することにより、さまざまな種類の形態のナノシートに変化する可能性があります。ガスの流れと所望の温度での保持時間[45]。分子が基板に向かって拡散する間に、分子は凝集を開始して、さまざまな種類の通常の長方形および六角形のMoO ₂を形成します。シート。

図2aは、CVDで製造された六角形のMoO ₂を示しています。六角形のMoO ₂の溶液ベースの合成よりもはるかに優れたナノシートナノシート[47、48]。さらに、長方形のMoO ₂の異なる相構造特定の制御パラメータでCVD技術を使用して取得できます。図2dに示すように、加熱ゾーンの温度、サーマルブロックの位置、および基板の位置。左側の加熱ゾーンの温度を480 ^° に固定 Cは六角形のMoO ₂の合成に非常に重要でしたナノシート。六角形のMoO ₂の基本的なメカニズムナノシートは温度勾配です。 Xu、X.、etal。形態変化の高い依存性は、結晶成長過程における熱力学と速度論の影響であり、これは、熱力学的安定性と相間の格子ひずみの違いに基づいていると報告されています[49]。六角形のナノシートの製造では、低温ゾーンと高温ゾーンの両方が重要な役割を果たします。ただし、高温ゾーンの温度変化は、長方形のMoO ₂の成長に非常に効果的です。ナノシート。さらに、Wang、S.、etal。基板の空間的位置に大きく依存する二次元ナノシートの進化を報告しました[50]。ヤン、X。、等。また、通常のナノシート形態の温度依存性成長を報告し、第一原理KMC法[51]の助けを借りて化学蒸気メカニズムをさらに説明しました。厚さの異なる青色とオレンジ色の六角形と長方形のナノシートがいくつかあります。青色のナノシートはオレンジ色のナノシートよりも薄く、他の2D材料の特性とよく一致しています[52]。混合色とは、補足情報の図S1および図S2に示すように、さまざまな厚さで形成された層状ナノシートを意味します。ナノシートの厚さは、オレンジ色、黄色、青色の順に単調に減少しました。これは、合成パラメーターの変化に依存します。図2b、eは、典型的な六角形および長方形のナノシートの増幅されたSEM画像を示しており、滑らかな表面、明確なマージン、高品質の規則的な形状、および長さ10μmを示しています。 AFMは、図2c、fに示すように、青色の六角形と長方形のナノシートの厚さをそれぞれ約25nmと約30nmと測定しました。

ラマンスペクトルは、成長したままのMoO ₂の品質と均一性を調査するために取得されました。ナノシート。ここでは、長方形および六角形のMoO ₂のラマンスペクトルを示します。 532nmレーザーの照射下で異なる色を有するナノシート。図3aでは、薄い六角形のナノシート（青色）から得られたラマンピークは、143.1、184.6、204.6、229.6、292.0、311.0、364.3、383.3、495.7、570.5、および737.6 cm ^{-1 > 、それぞれ。薄い長方形のナノシートと比較して、青色のピークは、143.1、185.1、204.6、229.2、292.7、311.1、361.7、380.2、495.9、569.8、および735.1 cm ^{-1 > 、それぞれ。両方のタイプの薄い青色のナノシートは、同じ数のラマンピークを持っていました。ただし、追加の強いシリコンのピークが526 cm ^-1
で得られました。青色の六角形のナノシート。実際、ピークシフトはナノシートの厚さの違いに起因します。図2c、fに示すように、六角形のナノシートは長方形のナノシートよりも薄いです。図3aに示すように、シリコンの追加のピーク位置は、レーザーの透過によって発生し、シリコン表面に当たり、基板として機能し、オレンジ色の厚い六角形および長方形のナノシートと比較して、青色の六角形および長方形のナノシートの厚さに起因します。厚い六角形のナノシートの場合、142.3、183.5、204.6、229.2、292.3、311.0、347.7、361.6、380.2、457.8、495.1、570.2、および739.7 cm ^-1
にピーク位置を持つ13個のピークが得られました。、それぞれ。 143.3、183.9、204.6、229.2、292.2、311.0、346.1、359.3、380.2、455.5、495.1、568.3、および736.8 cm ^-1
の位置にある厚い長方形のナノシートに見られる13個のピーク六角形のナノシートに比べて位置のばらつきが少ない。厚さは、青色の薄いナノシートと比較して、異なる波数でいくつかの追加のピークを誘発しました[53]。薄い/厚い六角形および長方形のナノシートのラマンピークの識別の詳細は、補足ファイルの図S3に示されています。結果は、単斜晶系MoO ₂の報告された結果とよく一致しています。さまざまなCVD合成ルートで製造された薄膜[54、55]：厚さとピークシフトは成長条件に依存します[56、57]。本研究では、初めて、オレンジ色の13の振動ピークと、青色の通常の六角形および長方形のMoO ₂の11のピークを報告します。ナノシート、MoO ₂に混合構造が存在することを確認ナノシート。鋭くて強いピークは、他の報告された結果と比較してより良い結晶化度を確認しました[15、54、55]。}}

これらの4つの典型的なナノシートから、それらすべてに純粋なMoO ₃などの複雑で混合した構造が含まれていると結論付けることができます。、MoO _3-x 、単斜晶系MoO ₂ 、斜方晶系MoO ₃ （α-MoO₃ ）、および斜方晶系Mo ₄ O ₁₁ 。 289 cm ^-1 のラマンピーク純粋なMoO ₃に割り当てられます、142 cm ^-1 MoO _3-xへ [58]および287cm ^-1 のピーク斜方晶系α-MoO₃に関連付けられています [59]。 Dieterle、M。は、さまざまな酸化モリブデンのラマンピークを報告しました。斜方晶系MoO ₃ 、単斜晶系MoO ₂ 、および斜方晶系Mo ₄ O ₁₁; 290〜292 cm ^-1 のバンド斜方晶系MoO ₃から発生したと見なされます（α-MoO₃ ）、ラマンは183、306 cm ^-1 でピークになります斜方晶系Mo ₄から発生 O ₁₁ [60]。 380 cm ^-1 のピーク MoO ₂に割り当てられました [61]、および460 cm ^-1 α-MoO₃ [62]。合成したナノシートのラマンスペクトルの結果を図3aに示します。個々のナノシートのラマンスペクトルの結果は、補足の図S3にあります。したがって、結果のラマンピークは、さまざまな酸化モリブデンのさまざまな構造相に関連付けられています：142.3〜143.3 cm ^-1 （MoO _3-x ）、183.5〜185.1 cm ^-1 （Mo ₄ O ₁₁ ）、および204.6 cm ^-1 （MoO ₂ ）。さらに、229.2〜229.6 cm ^-1 にピークがあります。（MoO ₂ ）オレンジ色のナノシートに存在するものは、青色のナノシートに比べてシャープで幅が広く、厚いナノシートに複数のひずみが存在することを確認しています。 292.0〜292.7 cm ^-1 のピーク（α-MoO₃ ）青色のナノシートでは、オレンジ色のナノシートよりもシャープで幅が広くなっています。 311.0〜311.1 cm ^-1 のピーク（Mo ₄ O ₁₁ ）4種類すべてのナノシートに存在します。オレンジ色のナノシートと比較して、より強いピークは薄い青色のナノシートにあります。ただし、346.1〜347.7 cm ^-1 のピーク（MoO ₂ ）オレンジ色のナノシートにのみ存在します。ほとんどの場合、これらのピークはすべて、ほとんど変化のないすべての種類のナノシートに存在します。 359.3〜364.3 cm ^-1 にピーク for（MoO ₂ ）および380.2〜383.3 cm ^-1 でピーク（MoO ₂ ）すべてのナノシートに存在していた。ただし、455.5〜457.8 cm ^-1 のピーク（α-MoO₃ ）オレンジ色のナノシートにのみ存在します。主要なピークは二酸化モリブデンとよく一致し、すべてのナノシートで隆起しています。たとえば、495.1〜495.9 cm ^-1 のピークです。（MoO ₂ ）、568.3〜570.5 cm ^-1 （MoO ₂ ）および735.1〜739.7 cm ^-1 （MoO ₂ ）。サブオキシドは、原子価遷移のために発生しました。サブオキシドでは、Mo原子間の距離は酸素原子と関連しており、横方向に四面体の c 軸は、乱されていない部分からせん断面への結合の歪みが増加するにつれて増加しました。これは、 c に平行な完全偏波モードに影響します。軸： c に垂直な偏光モード軸は、M =O結合の距離の影響を受けます。純粋なMoO ₃からの酸素原子の脱出高温で処理した後、長時間のせん断欠陥を介してせん断結晶構造が確認され、並進対称性が完成しました[58]。二酸化モリブデンの通常のピーク以外のオレンジ色の六角形および長方形のナノシートでは、より多くの余分なピークが見られます。 142.3〜143.3 cm ^-1 のピーク MoO _3-xの場合、292.2〜292.3、および455.5〜457.8 cm ^-1 のピーク α-MoO₃の場合、および183.5〜183.9および〜311.0 cm ^-1 でピーク Mo ₄の場合 O ₁₁ 。

さらに検証するために、カソードルミネッセンス（CL）を実行して、厚い六角形と長方形の両方のナノシートの金属特性に対する複雑な酸化モリブデン構造相の構造相の影響を検証します。理論的には、半金属のMoO ₂ MoO ₃の関与により、部分的に半導体に変化します。ただし、純粋なMoO ₂のPLスペクトルを測定することは非常に困難です。金属特性によるナノ構造：MoO ₃ は、MoO ₃の変換と消失まで、発光強度が弱いワイドバンドギャップ半導体です。 MoO _3-xへ、さらにMoO ₂への変換ナノシート[63]。したがって、六角形および長方形の酸化モリブデンナノシートの発光スペクトルは報告されていません。

モリブデンの厚いナノシートのカソードルミネッセンス（CL）特性は、亜酸化物の存在による伝導帯と価電子帯の間の電子遷移を明らかにしました。図3bに示すように、厚い六角形および長方形の酸化モリブデンナノシートで取得されたCLスペクトルは、410 nm（3.02 eV）で小さなCLピークを示し、ナノシートから生成された454 nm（2.73 eV）でより強く幅の広いピークを示します。両方のCLスペクトルの410nmの弱いピークは、MoO ₃に類似しています。スペクトル、および弱い発光は、トラップ状態の再結合に関連している可能性があります。酸素空孔に由来する欠陥関連のトラップ状態に割り当てられた454nmのバンド[64]。純粋なMoO ₃の放出された光子エネルギーバンドギャップの3.2eVではなく3.02eVにあることは、MoO ₃の変換を示します。 MoOに粉末化_3-x ラマンスペクトルの結果によって検証されました。 3.02から2.73eVまで変化する広帯域CLスペクトルは、金属-半導体勾配挙動を有する厚いナノシートの混合ナノ構造を確認しました。これらの酸化モリブデンは、MoO ₃の減少におけるキャリア濃度、酸素空孔濃度の発生に関連しています。、およびMoO ₂の自由電子濃度。これらの研究は、化学量論以下の酸化モリブデンナノシートの構造的および光学的特性の知識を進歩させ、高度な光学デバイスの開発に貢献しました。 WO ₃などの他の遷移金属酸化物についても、同様のCLスペクトルが報告されています。およびα-Fe₂ O ₃ [65]。薄いナノシートでのCLスペクトル検出の問題は、文献で説明および報告されています。フレークのCL強度は、層の厚さが減少するにつれて減少しました。薄層フレークは電子ビームに対して透明です。生成された電子正孔は、その厚さに正比例します[66]。 Bourrellier、R.、etal。低品質の結晶での広帯域発光検出を検証しました。これは、外因性の欠陥とは関係ありませんが、明らかに電子照射によって生成される可能性のある内因性の欠陥と関係があります[67]。最近、Zhou、N.、etal。欠陥濃度の増加とフレークの厚さの増加による強いCL強度配向が報告されましたが、CL放出の強度はフレークの厚さの減少とともに減少しました[68]。この効果にもかかわらず、厚いフレークは薄いフレークと比較して有意な発光を示します。これが、純粋な薄いMoO ₂のCLスペクトルが薄いナノシートでは検出できません。薄い六角形（オレンジ色のスペクトル）と長方形のナノシート（青色のスペクトル）の両方のCLスペクトルを図3bに示します。

薄い六角形と長方形のナノシートは、図4に示すように、I–V測定によって確認された金属特性を持ち、図S4にサポート情報（SI）を持っています。青色の薄いナノシート上に6つのデバイスを含む2つの端子を作成し、同じパラメーターでI–V曲線を測定しました。図4a、bの挿入図に示すように、そのうちの3つは長方形のナノシートで、残りの3つは六角形のナノシートでした。接点は、電極としてTi / Auを使用して製造されました。単一の長方形および六角形の酸化モリブデンナノシートのデバイスの概略図を図4a、bに示します。図4c、dでは、両方のタイプのナノシートのI-V曲線は、バイアス電圧を負（-0.05 V）から正（+ 0.05 V）に数回スイープすることによって測定され、デバイスに変化は見られず、線形に表示されています。ナノシートとデバイスの電極間のオーミック接触による挙動。オーミック方程式を抵抗測定に使用しました、 R = V / 私、ここで R 抵抗を表します、 V 電圧、および I 現在;長方形と六角形のナノシートの抵抗は、それぞれ±0.05 Vで約25Ω、±0.05 Vで64Ωと測定され、長方形のナノシートは六角形のナノシートよりも抵抗が小さいことがさらに確認されました。

さらに、抵抗（ R ）青色の薄い長方形のナノシートは、サポート情報（SI）の図S4a、bに示すように、±0.05 Vで約30Ω、±0.05Vで約43Ωです。ただし、抵抗（ R ）青色の薄い六角形のナノシートは、図S4c、dに示すように、±0.05 Vで約61Ω、±0.05Vで約61Ωです。これにより、青色の薄い長方形のナノシートは、同じパラメータで青色の薄い六角形のナノシートよりも抵抗が少ないことが確認されます。

結論

この作業では、単一の前駆体粉末MoO ₃からの長方形および六角形の酸化モリブデンナノシートの制御合成を報告します。 CVD法によるポストアニーリング処理なし。比較分析および調査は、ラマンスペクトル、光学写真、走査型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、およびカソードルミネッセンス（CL）などのさまざまな分光技術を使用して実行されました。光学的コントラストは、ナノシートの厚さに依存します。 SEMの結果により、制御されたナノシートの対称性と滑らかな形態が確認されました。 AFM分析では、薄い長方形のナノシートの厚さが約30 nm、六角形のナノシートが約25nm測定されました。ラマンスペクトルの結果は、MoO ₂に混合構造が存在することを示しています。複雑な結晶構造によるナノシート。強いスペクトル応答とピークシフトは、ナノシートの厚さに依存します。厚いナノシートよりも薄いナノシートの方が比較的少ないラマンピークが観察され、結晶MoO ₂の振動とよく一致しています。および他の混合結晶;ただし、いくつかのピークは薄い2Dナノシートで消えました。厚いオレンジ色のナノシートには、酸化モリブデンの複雑な構造相のために、より多くのピークが含まれています。特に、追加のMoO ₃ およびMoO _3-x 半金属MoO ₂で発生します、したがって、厚いナノシートは、ワイドバンドギャップ半導体の挙動を示し、カソードルミネッセンス（CL）スペクトルによってさらに検証されました。混合された酸化モリブデン、厚い六角形および長方形のナノシートで、初めて金属とワイドバンドギャップの半導体特性の組み合わせが観察されました。オレンジ色のナノシートのこれらのピークは、ナノスケールデバイスでの実用的なアプリケーションに役立つフォトニック材料である可能性があります。ただし、薄いナノシートではCL発光は検出されません。薄い長方形または六角形のナノシートで製造されたすべてのデバイスのI–V曲線は、ナノシートと電極間のオーミック接触が確立されているため、線形の金属挙動を示しました。薄い六角形のナノシートは、長方形のナノシートよりも高い抵抗を示した。この研究は、特別な2D酸化モリブデンナノシートの深い理解を提供し、さまざまなタイプのナノシートの特性を調整する方法を提供します。