Epitaxial growth of Transition Metal Dichalcogenides on Vicinal Sapphire Surfaces

Il presente documento riporta i risultati della ricerca condotta presso Thales Research & Technology nell’ambito di uno stage M2. Esso tratta della crescita epitassiale dei dicalcogenuri di metalli di transizione - WSe2, PtSe2 e PtTe2 - su substrati di zaffiro vicinale mediante epitassia a fascio molecolare (MBE). Questi materiali bidimensionali vantano una serie di proprietà interessanti, quali strutture di banda sintonizzabili ed elevata mobilità dei portatori, che li rendono particolarmente attraenti per dispositivi elettronici e optoelettronici avanzati. Il lavoro inizia con una revisione delle strutture cristalline, delle proprietà e delle tecniche di sintesi dei TMD, evidenziando la capacità dell’MBE di fornire film su scala wafer di eccezionale purezza e cristallinità. I substrati di zaffiro, scelti per la loro natura isolante e la compatibilità con la fabbricazione su larga scala, sono stati esplorati sia in forma standard che vicinale per promuovere l’epitassia assistita da gradini. Gli sforzi sperimentali si sono concentrati sull’ottimizzazione dei parametri di crescita e ricottura per migliorare la qualità cristallina. La caratterizzazione è stata effettuata utilizzando la spettroscopia Raman, la microscopia a forza atomica e le isurazioni Van der Pauw sia per la cristallinità che per la valutazione elettrica. I risultati stabiliscono condizioni di sintesi riproducibili per film TMD di alta qualità su zaffiro, fornendo un percorso verso la loro integrazione in dispositivi optoelettronici ed elettronici scalabili e ad alte prestazioni.