Эпитаксиальный рост становится все более важным для выращивания тонких кристаллических пленок с заданными электронными, оптическими и магнитными свойствами для технологических приложений. Однако подход ограничен высоким структурным сходством, которое требуется между нижележащей подложкой и растущим кристаллическим слоем поверх нее.
Такайоши Сасаки и его коллеги из Международного центра наноархитектоники материалов (MANA) и Токийского университета в Японии демонстрируют, как с помощью двумерных материалов они могут расширить универсальность методов эпитаксиального роста.
В 1984 году Комо предложил, чтобы некоторые слоистые материалы, такие как слюда или графит, можно было легко расщепить для получения поверхностей без болтающихся связей, которые могли бы облегчить требования согласования решетки для эпитаксиального роста.
Взаимодействия между адатомами на этих сколотых материалах будут более заметными по сравнению с ростом на монокристаллических подложках, поскольку межслойные ван-дер-ваальсовы взаимодействия слабые. Однако выбор подходящих поверхностей скола ограничен, и обращение с ними может быть затруднено.
В связи с повышенным вниманием к двумерным материалам в последние годы Такаёси Сасаки и его коллеги решили изучить молекулярно тонкие двумерные кристаллы как возможные затравочные слои, чтобы облегчить требования согласования решеток аналогично ван-дер-ваальсовой эпитаксии Комо.
Они нанесли нанолисты из Ca2Nb3O10-, Ti0.87O20.52- или MoO2δ- как высокоорганизованные слои на аморфном стекле. На этих разных поверхностях они выращивали SrTiO3 с разной ориентацией, важный перовскит для различных технологических применений.
Подход продемонстрировал возможность выращивания SrTiO3 различной ориентации с высокой точностью.
Исследователи предполагают, что в будущем было бы очень интересно достичь более сложного управления геометрией роста с помощью нанолистов со сложной структурой. Они добавляют: «Такой передовой дизайн, который вряд ли можно реализовать с помощью существующих технологий, проложит новый путь для дальнейшего развития инженерии кристаллов."