Published April 10, 2024
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Journal article
Van der Waals epitaxy of Weyl-semimetal T d -WTe 2
Contributors
Others:
- Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM) ; Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut Jean Lamour (IJL) ; Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS) ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE) ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UniCA)
- Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut de Physique de Rennes (IPR) ; Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Aix Marseille Université (AMU)
- ANR-22-CE08-0023,FETh,Contrôle ferroélectrique de la conduction électrique et thermique à l'échelle nanométrique dans GeTe(2022)
Description
Epitaxial growth of WTe2 offers significant advantages, including the production of high-qualityfilms, possible long range in-plane ordering and precise control over layer thicknesses. However,the mean island size of WTe2 grown by molecular beam epitaxy (MBE) in litterature is only a fewtens of nanometers, which is not suitable for an implementation of devices at large lateral scales.Here we report the growth of Td -WTe2 ultrathin films by MBE on monolayer (ML) graphenereaching a mean flake size of ≃110nm, which is, on overage, more than three time larger thanprevious results. WTe2 films thicker than 5nm have been successfully synthesized and exhibit theexpected Td-phase atomic structure. We rationalize epitaxial growth of Td-WTe2 and propose asimple model to estimate the mean flake size as a function of growth parameters that can be appliedto other transition metal dichalcogenides (TMDCs). Based on nucleation theory and Kolmogorov-Johnson-Meh-Avrami (KJMA) equation, our analytical model supports experimental data showinga critical coverage of 0.13ML above which WTe2 nucleation becomes negligible. The quality ofmonolayer WTe2 films is demonstrated from electronic band structure analysis using angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) in agreement with first-principle calculationsperformed on free-standing WTe2 and previous reports.
Abstract
International audienceAdditional details
Identifiers
- URL
- https://hal.science/hal-04542981
- URN
- urn:oai:HAL:hal-04542981v1
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- UNICA