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Accès ouvert déclaré 2025 article

Analyzing the impact of Se concentration during the molecular beam epitaxy deposition of 2D SnSe with atomistic-scale simulations and explainable machine learning

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Rattachement africain : us, de, tr. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Pushing microelectronics to the atomic scale requires developing routes to deposit highly anisotropic 2D semiconductors like SnSe with atomic-layer control, select crystallographic orientations, and broad lateral coverage. In 2D chalcogenides introducing Se prior to deposition has been shown to promote lateral grain growth, while decreasing the Se flux induces crystallographic misorientation, but the role Se plays in the morphological development of SnSe is not yet clear. This work investigates how increasing the Se:Sn flux ratio and deposition timing (Se-first or co-deposition) during molecular beam epitaxy impacts the SnSe microstructure and orientation. Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) confirms that SnSe maintains a [010]SnSe||[100]MgO orientation for all deposition conditions. To track the morphologies back to the critical processing variables, we developed an unsupervised-machine learning (ML) model from the atomic force micrographs (AFM) and RHEED. Generating synthetic visual counterfactuals from the AFM data provides a human-interpretable link between the processing variables and SnSe texture, highlighting how higher Se concentrations produce thinner SnSe grains. Direct AFM image processing shows the 1.34:1 flux ratio reduces grain step height by 36 % to 0.7 nm for the Se-first depositions. However, the grain number density decreases with Se-first for the 1.17 and 1.34 flux ratios by 0 % and 47 %. ReaxFF-based molecular dynamics simulations correlate the difference in grain number density with deposition timing, showing the passivation of the surface oxygen atoms for Se-first depositions leading to reduced nucleation. Ultimately, the combination of ML modeling, atomistic-scale simulations, and experimentation provides the critical insights needed to advance 2D chalcogenide microelectronics. • Depositing selenium prior to tin reduces the thickness of SnSe grains. • ReaxFF models show that excess Se passivates reaction sites on the MgO substrate. • Unsupervised machine learning sorted AFM images of SnSe grains by growth parameter. • Principal components analysis made human-interpretable links of parameter w/texture.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Analyzing the impact of Se concentration during the molecular beam epitaxy deposition of 2D SnSe with atomistic-scale simulations and explainable machine learning
Date Crossref
01/12/2025
Éditeur
Elsevier BV
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Georgia Institute of Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Pennsylvania State University Department of Materials Science and Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • University of Delaware pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Paul Drude Institute for Solid State Electronics pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Forschungsverbund Berlin pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Istanbul Technical University Department of Physics Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Materials Science and Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Georgia Institute of Technology, Department of Materials Science and Engineering — Pennsylvania State University et University of Delaware, avec 4 autres affiliations.

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