Two-Dimensional Transition-Metal Dichalcogenides

این کتاب وضعیت فعلی پیشرفت نظری و تجربی را در تک‌لایه‌های دو بعدی گرافن مانند و چند لایه دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه (TMDCs) خلاصه می‌کند. TMDCهای نیمه رسانای تک لایه، به دلیل وجود شکاف مستقیم، پتانسیل نانومواد با ابعاد کم را برای کاربرد در نانوالکترونیک و نانو اپتوالکترونیک و همچنین نانو الکترونیک انعطاف پذیر با امکانات بی سابقه ای برای کنترل شکاف توسط محرک های خارجی به طور قابل توجهی افزایش می دهند. محصور شدن کوانتومی قوی منجر به انرژی‌های پیوند اکسایتون بسیار بالا می‌شود که یک پلت فرم جالب برای مطالعات بنیادی و کاربردهای دستگاه ایجاد می‌کند. شکستن تقارن وارونگی فضایی در تک لایه ها منجر به اتصال قوی اسپین-دره می شود که به طور بالقوه منجر به استفاده از آنها در والی ترونیک می شود.

با شروع شیمی پایه فلزات واسطه، خواننده با زمینه غنی دی کالکوژنیدهای فلزات واسطه آشنا می شود. . پس از فصلی در مورد کریستال های سه بعدی و شرح روش های ساخت سازه های چند لایه و تک لایه از بالا به پایین و پایین به بالا، دنیای شگفت انگیز سازه های TMDC دو بعدی با خواص منحصر به فرد اتمی، الکترونیکی و مغناطیسی آنها ارائه می شود. . این کتاب به طور مفصل ویژگی‌های خاص مرتبط با کاهش ابعاد مانند پایداری و انتقال فاز در تک لایه‌ها، ظاهر یک شکاف مستقیم، انرژی اتصال بزرگ اکسیتون‌ها و تریون‌ها و دینامیک آنها، پراکندگی رامان مرتبط با کاهش ابعاد، نور فوق‌العاده قوی را پوشش می‌دهد. برهمکنش ماده، خواص نورتابی وابسته به لایه، فیزیک جدید مرتبط با تخریب تقارن وارونگی فضایی فاز توده، چرخش مدار و کوپلینگ اسپین دره. این کتاب با فصل هایی در مورد ساختارهای ناهمسان مهندسی شده و کاربردهای دستگاه مانند ترانزیستور تک لایه MoS2 به پایان می رسد.

با توجه به علاقه شدید به فیزیک و کاربردهای مواد دو بعدی، این کتاب منبع اطلاعاتی ارزشمندی برای دانشمندان و مهندسان مواد شاغل در این زمینه و همچنین برای دانشجویان فارغ التحصیل رشته علم مواد است.

This book summarizes the current status of theoretical and experimental progress in 2 dimensional graphene-like monolayers and few-layers of transition metal dichalcogenides (TMDCs). Semiconducting monolayer TMDCs, due to the presence of a direct gap, significantly extend the potential of low-dimensional nanomaterials for applications in nanoelectronics and nano-optoelectronics as well as flexible nano-electronics with unprecedented possibilities to control the gap by external stimuli. Strong quantum confinement results in extremely high exciton binding energies which forms an interesting platform for both fundamental studies and device applications. Breaking of spatial inversion symmetry in monolayers results in strong spin-valley coupling potentially leading to their use in valleytronics.

Starting with the basic chemistry of transition metals, the reader is introduced to the rich field of transition metal dichalcogenides. After a chapter on three dimensional crystals and a description of top-down and bottom-up fabrication methods of few-layer and single layer structures, the fascinating world of two-dimensional TMDCs structures is presented with their unique atomic, electronic, and magnetic properties. The book covers in detail particular features associated with decreased dimensionality such as stability and phase-transitions in monolayers, the appearance of a direct gap, large binding energy of 2D excitons and trions and their dynamics, Raman scattering associated with decreased dimensionality, extraordinarily strong light-matter interaction, layer-dependent photoluminescence properties, new physics associated with the destruction of the spatial inversion symmetry of the bulk phase, spin-orbit and spin-valley couplings. The book concludes with chapters on engineered heterostructures and device applications such as a monolayer MoS2 transistor.

Considering the explosive interest in physics and applications of two-dimensional materials, this book is a valuable source of information for material scientists and engineers working in the field as well as for the graduate students majoring in materials science.