Thermodynamic Evaluation and Chemical Vapor Transport of Few-Layer WTe2

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Felix Hansen - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Martin Wels - , Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (Autor:in)
  • Samuel Froeschke - , Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Alexey Popov - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Daniel Wolf - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Bernd Büchner - , Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Peer Schmidt - , Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (Autor:in)
  • Silke Hampel - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)

Abstract

Tungsten telluride WTe2is the sole candidate of a group of two-dimensional layered transition metal dichalcogenides (TMDCs) MX2with a thermodynamically stable 1T′-structure at room temperature. The binary system W/Te was audited with respect to a rational approach of planning and realization of a bottom-up synthesis of WTe2nanostructures. Thus, the parameters of the synthesis via chemical vapor transports (CVT) were derived by thermodynamic simulations of the reaction pathway according to the Calphad method. Reflecting on the peritectic melting behavior at 1020 °C, the values of ΔfHm°(298 K) = -26.5 kJ·mol-1and Sm°(298 K) = 132 J·mol-1·K-1have been obtained. According to modeling, crystal growth by short time vapor transport is reasonable under the addition of bromine or TeBr4in the temperature range between 650 and 750 °C. Experimental implementation of crystal growth of WTe2nanosheets succeeded in a temperature gradient from 725 to 675 °C on yttria-stabilized zirconia (YSZ) (111) substrates, observing the deposition of single crystal sheets of high crystallinity with thicknesses of 15-20 nm (∼20-30 layers). The high crystallinity, pristine morphology, and overall quality of the deposited nanosheets is shown by means of atomic resolution transmission electron microscopy, selected area electron diffraction (SAED), and atomic force microscopy as well as profound double-polarized Raman spectroscopy.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)7341-7349
Seitenumfang9
FachzeitschriftCrystal Growth and Design
Jahrgang20
Ausgabenummer11
PublikationsstatusVeröffentlicht - 4 Nov. 2020
Peer-Review-StatusJa