Large-scale, controlled growth of two-dimensional materials by chemical vapor deposition
| Autor: | Fernandes, João Henrique de Castro |
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| Přispěvatelé: | Capasso, Andrea, Alpuim, P., Universidade do Minho |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: | |
| Popis: | Dissertação de mestrado em Engenharia Física In this work, the optimization of two atmospheric pressure chemical vapor deposition systems was carried out in order to grow two different bidimensional materials, namely hBN and MoSe2. The first is an insulator with a structure similar to graphene and it is seen as an optimal candidate for several applications, in particular photonics and optoelectronics. The latter is a prominent semiconductor belonging to the family of two-dimensional transition metal dichalcogenides which demonstrated outstanding optoelectronic properties, such as thickness-dependent photoluminescence, combined with lightweight and flexibility. Several deposition parameters were investigated in parallel with an extensive characterization methodology carried out by optical microscopy, Raman spectroscopy, atomic-force microscopy, scanning electron microscopy, x-ray photoelectron spectroscopy, energy dispersive x-ray spectroscopy and transmission electron microscopy. As a final result, reliable experimental procedures have been established which lead to the growth of few-layer polycrystalline hBN films (up to 20cm2 ) and μm-sized single crystals of monolayer MoSe2. Selected samples were tested in experimental devices. The fluorescent properties of 2D hBN films were probed to quantify its performance as a single-photon emission source at room temperature. A sensing device based on 2D MoSe2 was assembled to investigate the optical response of the material to various degree of tensile strain. Neste trabalho, a otimização de dois sistemas de deposição química de vapores, operados à pressão atmosférica, foi levada a cabo a fim de depositar dois materiais bidimensionais diferentes: hBN e MoSe2. O primeiro é um isolante com uma estrutura semelhante ao grafeno e é visto como um ótimo candidato para várias aplicações, em particular na área da fotónica e optoeletrónica. Por sua vez, o segundo é um semicondutor proeminente pertencente à família dos dicalcogenetos de metais de transição bidimensionais que demonstrou excelentes propriedades optoeletrónicas, em particular a dependência da sua fotoluminescência em função do número de camadas, combinadas com a sua leveza e flexibilidade. Vários parâmetros de deposição foram investigados em paralelo com uma extensa caracterização realizada através de microscopia ótica, espectroscopia Raman, microscopia de força atômica, microscopia eletrónica de varredura, espectroscopia de fotoeletrões de raios-X, espectroscopia de energia dispersiva de raios-X e microscopia eletrónica de transmissão. No final, obtiveram-se dois procedimentos experimentais confiáveis que levam ao crescimento de filmes policristalinos de hBN compostos por poucas camadas (até 20cm2 ) e cristais monoatómicos de MoSe2 na ordem dos micrómetros. As amostras selecionadas foram testadas em dispositivos experimentais. As propriedades fluorescentes dos filmes de hBN foram medidas de modo quantificar seu desempenho como fonte de emissão de fotão único à temperatura ambiente. Um dispositivo de deteção baseado em 2D MoSe2 foi montado de modo investigar a resposta ótica do material a vários graus de tensão. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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