journal article·2014-10-28

Raman Modes of MoS2 Used as Fingerprint of van der Waals Interactions in 2-D Crystal-Based Heterostructures

Kai-Ge Zhou, Freddie Withers, Yang Cao, Sheng Hu, Geliang Yu, Cinzia Casiraghi

ACS Nano· Volume 8· Issue 10
Publisher page

Abstract

In this work, we use Raman spectroscopy as a nondestructive and rapid technique for probing the van der Waals (vdW) forces acting between two atomically thin crystals, where one is a transition metal dichalcogenide (TMDC). In this work, MoS2 is used as a Raman probe: we show that its two Raman-active phonon modes can provide information on the interaction between the two crystals. In particular, the in-plane vibration (E2g(1)) provides information on the in-plane strain, while the out-of-plane mode (A1g) gives evidence for the quality of the interfacial contact. We show that a vdW contact with MoS2 is characterized by a blue shift of +2 cm(-1) of the A1g peak. In the case of a MoS2/graphene heterostructure, the vdW contact is also characterized by a shift of +14 cm(-1) of the 2D peak of graphene. Our approach offers a very simple, nondestructive, and fast method to characterize the quality of the interface of heterostructures containing atomically thick TMDC crystals.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: 2D Materials and Applications · Graphene research and applications · MXene and MAX Phase Materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

School of Chemistry and ‡School of Physics and Astronomy, University of Manchester, Oxford Road, Manchester M13 9PL, U.K.

Funding

Army Research Office · Royal Academy of Engineering · Royal Society

References (60)

Show source-provided references
1. Bhattacharya P. · 1994
2. Wallis R. F. · 2000
3. Novoselov K. S. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2005 · 102 · 1045110.1073/pnas.0502848102 ↗
4. Geim A. K. · Nature · 2013 · 499 · 41910.1038/nature12385 ↗
5. Ponomarenko L. A. · Nat. Phys. · 2011 · 7 · 95810.1038/nphys2114 ↗
6. Britnell L. · Science · 2012 · 335 · 94710.1126/science.1218461 ↗
7. Zan R. · ACS Nano · 2013 · 7 · 1016710.1021/nn4044035 ↗
8. Roy K. · Nat. Nanotechnol. · 2013 · 8 · 82610.1038/nnano.2013.206 ↗
9. Myoung N. · ACS Nano · 2013 · 7 · 702110.1021/nn402919d ↗
10. Zhang W. · Sci. Rep. · 2014 · 4 · 382610.1038/srep03826 ↗
11. Georgiou T. · Nat. Nanotechnol. · 2013 · 8 · 10010.1038/nnano.2012.224 ↗
12. Shi Y. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 278410.1021/nl204562j ↗
13. Britnell L. · Science · 2013 · 340 · 131110.1126/science.1235547 ↗
14. Kretinin A. V. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 3270
15. Georgiou T. · Appl. Phys. Lett. · 2011 · 99 · 09310310.1063/1.3631632 ↗
16. Haigh S. J. · Nat. Mater. · 2012 · 11 · 76410.1038/nmat3386 ↗
17. Ferrari A. C. · Phys. Rev. Lett. · 2006 · 97 · 18740110.1103/PhysRevLett.97.187401 ↗
18. Ferrari A. C. · Solid State Commun. · 2007 · 143 · 4710.1016/j.ssc.2007.03.052 ↗
19. Malard L. M. · Phys. Rep. · 2009 · 473 · 5110.1016/j.physrep.2009.02.003 ↗
20. Dresselhaus M. S. · Nano Lett. · 2010 · 10 · 75110.1021/nl904286r ↗
21. Raza H. · 2012 · 1510.1007/978-3-642-22984-8 ↗
22. Casiraghi C. · Nano Lett. · 2009 · 9 · 143310.1021/nl8032697 ↗
23. Casiraghi C. · 2012 · 43 · 2910.1039/9781849734899-00029 ↗
24. Eckmann A. · Nano Lett. · 2013 · 13 · 524210.1021/nl402679b ↗
25. Ferrari A. C. · Nat. Nanotechnol. · 2013 · 8 · 23510.1038/nnano.2013.46 ↗
27. Late D. J. · Adv. Funct. Mater. · 2012 · 22 · 189410.1002/adfm.201102913 ↗
28. Li H. · Adv. Funct. Mater. · 2012 · 22 · 138510.1002/adfm.201102111 ↗
29. Lee C. · ACS Nano · 2010 · 4 · 269510.1021/nn1003937 ↗
30. Molina-Sánchez A. · Phys. Rev. B · 2011 · 84 · 15541310.1103/PhysRevB.84.155413 ↗
31. Casiraghi C. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 271110.1021/nl071168m ↗
32. Dawlaty J. M. · Appl. Phys. Lett. · 2008 · 92 · 04211610.1063/1.2837539 ↗
33. Klar P. · Phys. Rev. B · 2013 · 87 · 20543510.1103/PhysRevB.87.205435 ↗
34. Buscema M. · Nano Res. · 2014 · 7 · 110.1007/s12274-014-0424-0 ↗
35. Cai Y. · Phys. Rev. B · 2014 · 89 · 03543810.1103/PhysRevB.89.035438 ↗
36. Zabel J. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 61710.1021/nl203359n ↗
37. Li X. D. · J. Phys. Chem. C · 2013 · 117 · 1534710.1021/jp404080z ↗
38. Ma Y. · Nanoscale · 2011 · 3 · 388310.1039/c1nr10577a ↗
39. Sahoo S. · J. Phys. Chem. C · 2013 · 117 · 904210.1021/jp402509w ↗
40. Najmaei S. · Appl. Phys. Lett. · 2012 · 100 · 01310610.1063/1.3673907 ↗
41. Das A. · Nat. Nanotechnol. · 2008 · 3 · 21010.1038/nnano.2008.67 ↗
42. Chakraborty B. · Phys. Rev. B · 2012 · 85 · 16140310.1103/PhysRevB.85.161403 ↗
43. Casiraghi C. · Appl. Phys. Lett. · 2007 · 91 · 23310810.1063/1.2818692 ↗
44. Casiraghi C. · Phys. Status Solidi RRL · 2009 · 3 · 17510.1002/pssr.200903135 ↗
45. Pisana S. · Nat. Mater. · 2007 · 6 · 19810.1038/nmat1846 ↗
46. Shi H. · ACS Nano · 2012 · 7 · 107210.1021/nn303973r ↗
47. Sachs B. · Appl. Phys. Lett. · 2013 · 103 · 25160710.1063/1.4852615 ↗
48. Casiraghi C. · Phys. Status Solidi B · 2011 · 248 · 259310.1002/pssb.201100040 ↗
49. Casiraghi C. · Phys. Rev. B · 2009 · 80 · 23340710.1103/PhysRevB.80.233407 ↗
50. Basko D. M. · Phys. Rev. B · 2009 · 80 · 16541310.1103/PhysRevB.80.165413 ↗
51. Ji Q. · Nano Lett. · 2013 · 13 · 387010.1021/nl401938t ↗
52. 10.1038/nnano.2014.16710.1038/nnano.2014.167 ↗
53. Tongay S. · Nano Lett. · 2014 · 14 · 318510.1021/nl500515q ↗
54. 10.1021/nl502075n10.1021/nl502075n ↗
55. 10.1038/nnano.2014.15010.1038/nnano.2014.150 ↗
56. Zhao Y. · Nano Lett. · 2013 · 13 · 100710.1021/nl304169w ↗
57. Plechinger G. · Appl. Phys. Lett. · 2012 · 101 · 10190610.1063/1.4751266 ↗
58. Zhang Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1715610.1021/ja056793c ↗
59. Zhang X. · Phys. Rev. B · 2013 · 87 · 11541310.1103/PhysRevB.87.115413 ↗
60. Dean C. R. · Nat. Nanotechnol. · 2010 · 5 · 72210.1038/nnano.2010.172 ↗