非常抱歉，昨天推送的內容有幾處拼寫錯誤，訂正之後，重新發表。
今天重新閱讀了CVD大牛Pulickel M. Ajayan在2014年發表在Nat. Mater.上的關於MoS2和WS2異質結生長的文章，正所謂萬事究其理是科研中最精彩的部分。作者在文章中分享了不同實驗條件下兩種單層TMD材料是如何形成不同形式(垂直和平面)的異質結的原因。暫且不管這些原因是不是實驗真實的情況，但至少這些理論給了我們一些啟示。
文獻信息：Yongji Gong et al. Vertical and in-Plane Heterostructures from WS2/MoS2 Monolayers. Nat. Mater. 13, 1135-1142, 2014.(相關文獻請PDF版本請加入QQ群獲取：574543664)
該工作成功的一大原因是作者在生長WS2時，使用了Te和W的混合物(質量比10:1)，而不是選用WO3作為W源。作者發現，當使用WO3作為W源時，將會得到MoxW1-xS2合金材料(Fig. 1)，而不是WS2。
Fig. 1 (A) 單層MoxW1-xS2合金的OM照片; (B)該合金材料的Raman譜; (c)該合金材料的PL譜。
正如Fig. 2的Te-W合金相圖所示(一個查合金相圖的強大網站：http://www1.asminternational.org/AsmEnterprise/APD)，在反應溫度區間，Te有助於降低W的熔點，使得W溶解在Te中，這樣就形成液態物質，所以生長WS2的過程不是氣態過程，而是液態反應。而MoO3與S反應形成MoS2是氣態反應過程。液態反應的反應速率慢，氣態反應的反應速率快，這也就導致了異質結的形成，而不是形成合金相。另外，Te的存在是必須的，如果僅僅用W作原料，得到僅僅是WS2的顆粒，而不是層狀材料，如Fig. 3所示。
Fig. 2 Te-W合金相圖。
Fig. 3 僅用W作為W源，得到僅僅是WS2的顆粒。
作者使用的實驗裝置如下：分別將MoO3以及Te/W粉末放置在兩個SiO2/Si片上，沉積產物是沉積在放置Te/W粉末的襯底上。通過實驗作者發現，在低溫下(650℃)，所的產物是WS2/MoS2平面異質結，而在高溫下(850℃)，所的產物是WS2/MoS2垂直異質結，在750℃下，所的產物是兩種形式的異質結共存。這表現出了異質結形式具有溫度生長選擇性。
Fig. 4 實驗裝置示意圖以及在650和850℃下生長得到的WS2/MoS2平面和垂直異質結。
這種通過調節生長溫度而得到不同形式的異質結機理是什麼?
針對此，作者提出了低溫下平面異質結的形成是生長動力學結果，而高溫下的垂直異質結則是生長熱力學結果。
作者採用以下模型來解釋不同形式異質結的溫度選擇性生長行為：設三角形WS2的邊長為L。無論是平面異質結還是垂直異質結，此兩種情況的邊界能是基本一樣的。而在生長過程中，對於平面異質結來講，所需能量主要是WS2與MoS2的邊界結合能，而對於垂直異質結而言，其所需能量主要是WS2與MoS2的範德瓦爾斯相互作用能。邊界結合能與接觸長度成線性關係，定義為αL，α是連接單位長度所需的能量，以化學鍵結合為主，其值為1.62eV/Å。而範德瓦爾斯相互作用能則正比於WS2與MoS2的接觸面積，該值為，其中β是形成單位面積異質結所需要的能量，也就是範德瓦爾斯相互作用能，其值為0.026eV/Å2，而因子則來源於WS2的三角形形狀。對於邊長為1μm的WS2三角形來講，平面異質結和垂直異質結形成所需的能量分別是1.62×106eV和1.1×1010eV。L越長，則兩者差距越大。因此，垂直異質結是熱力學穩定態。
在低溫下(650℃)，WS2通過化學鍵連接到MoS2的邊緣所需能量比在MoS2的頂上成核生長所需能量更小，因此形成平面異質結。在高溫下(850℃)，此時環境可以提供足夠的能量克服在MoS2頂上的形核勢壘，形成熱力學穩定態，因此得到垂直異質結。
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