Chemical Vapour Deposition of Two-Dimensional Transition Metal Carbides

Der Forschungsbereich der zweidimensionalen (2D) Materialen ist seit längerem im Aufschwung. Innerhalb dieser Materialklasse stellen Übergangsmetallcarbide ein weniger untersuchtes Feld dar. Dennoch weisen diese Materialen eine Vielzahl an interessanten Eigenschaften und möglichen Anwendungen auf. Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist eine Synthesemethode, die sich für viele 2D-Materialen als äußerst vorteilhaft erwiesen hat. Dies ist zurückzuführen auf die Möglichkeit, hochwertige, großflächige Filme zu wachsen sowie auf eine gute Skalierbarkeit. CVD ist bereits ein etablierter Herstellungsprozess für Graphen, das erste und bestuntersuchte 2D-Material. Im Bereich der CVD-synthetisierten 2D-Übergangsmetallcarbide ist Mo2C die meistuntersuchte Verbindung. Die erste Publikation zur CVD-Synthese von Mo2C beschreibt den Prozess unter Verwendung eines flüssigen Kupferkatalysators und untersucht die supraleitenden Eigenschaften von Mo2C. Seit dieser Veröffentlich ist die Forschung zum verwendeten Synthesepfad erweitert worden. Es wurden bereits eine Mehrzahl an Parametern des Systems untersucht, Heterostrukturen gewachsen sowie elektrokatalytische Eigenschaften untersucht. Trotz dieser Fortschritte bestehen weiterhin Limitierungen beim Wachsen eines durchgängigen Films und der Kontrolle des Schichtwachstums. Darüber hinaus ist der genaue Wachstumsmechanismus noch nicht restlos geklärt. Andere 2D-Übergangsmetallcarbide wurden ebenfalls synthetisiert (WC, TaC), allerdings fällt Forschung zu diesen Materialien noch sehr spärlich aus. Diese Arbeit untersucht bisher unzugängliche Parameter für die CVD von 2D-Mo2C, CVD-Wachstum von großflächigen Mo2C-Kristallen sowie die CVD-Synthese anderer neuer Carbide.