Forskere viser sårbarheden af ​​en lovende todimensionel halvleder til luft, og opdag ny katalysator

For første gang nogensinde, et internationalt team af forskere fra NUST MISIS, det ungarske videnskabsakademi, universitetet i Namur (Belgien), og Korea Research Institute for Standards &Science har detaljeret de strukturelle ændringer af todimensionalt molybdendisulfid under langsigtet miljøpåvirkning. De nye data indsnævrer omfanget af dens potentielle anvendelse inden for mikroelektronik og åbner samtidig nye muligheder for brug af todimensionale materialer som katalysatorer. Forskningsresultaterne er blevet offentliggjort i det internationale videnskabelige tidsskrift Naturkemi .

Molybdendisulfid (MoS ₂ ) anses for lovende for en række forskellige mikroelektroniske enheder såsom højfrekvente detektorer, ensrettere og transistorer, så forskerhold rundt om i verden studerer aktivt dets todimensionale format, MoS ₂ nanofilm. Imidlertid, den nye undersøgelse viser, at når dette todimensionale materiale oxideres betydeligt i luft, det bliver til en anden forbindelse.

Enhver elektronisk enhed, der bruger MoS ₂ uden ordentlig beskyttelse ville stoppe med at arbejde relativt hurtigt. At bruge MoS ₂ inden for mikroelektronik, enhederne skulle indkapsles.

"For første gang nogensinde, det er lykkedes os eksperimentelt at bevise, at et enkeltlags molybdendisulfid stærkt nedbrydes under miljøforhold, oxiderer og bliver til en fast opløsning MoS _2-x Okse, . Funktionerne i en todimensionel halvleder uden defekter og tab kan implementeres med molybdæn diselenider, et andet materiale med en lignende struktur, "sagde Pavel Sorokin, leder af forskerteamet og førende forsker ved NUST MISIS Laboratory of Uorganic Nanomaterials.

I forsøgene, todimensionale lag af molybdendisulfid, opnået ved stratificering af molybdendisulfidkrystaller ved ultralyd, blev opretholdt under miljøforhold ved normal stuetemperatur og belysning i lange perioder (mere end 18 måneder), hvorunder forskere observerede ændringer i strukturen af ​​dens overflade.

"Takket være brugen af ​​tunnelmikroskopi, vi var i stand til at spore de strukturelle ændringer af krystaller af todimensionalt svovldisulfid på atomniveau under langvarig eksponering for miljøforhold. Vi har opdaget, at det materiale, der tidligere blev anset for stabilt, faktisk er udsat for spontan oxidation, men samtidig, den originale krystalstruktur af MoS ₂ monolag bevarer formationer af MoS _2-x Ox solide løsninger. Vores simuleringer har givet os mulighed for at foreslå en mekanisme til dannelse af sådanne solide løsninger, og resultaterne af de teoretiske beregninger er i fuld overensstemmelse med vores eksperimentelle målinger, "sagde Zakhar Popov, en af ​​medforfatterne af undersøgelsen og en seniorforsker ved NUST MISIS Laboratory of Uorganic Nanomaterials.

"Undersøgelsens anden centrale opdagelse er det nye materiale, som monolaget af molybdendisulfidet bliver til, er en todimensionel krystal af en fast opløsning MoS _2-x Okse, som er en effektiv katalysator for elektromekaniske processer, "sluttede Sorokin.