Neutraliserende elektronisk inhomogenitet i spaltet bulk MoS₂

Molybdændisulfid (MoS₂ ) er et meget alsidigt materiale, der for eksempel kan fungere som en gassensor eller som fotokatalysator i grøn brintproduktion. Selvom forståelsen af ​​et materiale normalt starter med at undersøge dets krystallinske bulkform, for MoS₂ meget flere undersøgelser er blevet afsat til mono- og få-lags nanoark.

De få undersøgelser, der er gennemført indtil videre, viser forskellige og irreproducerbare resultater for de elektroniske egenskaber af spaltet bulk MoS₂ overflader, hvilket understreger behovet for en mere systematisk undersøgelse.

Dr. Erika Giangrisostomi og hendes team på HZB udførte en sådan systematisk undersøgelse ved LowDosePES-endestationen af ​​BESSY II-lyskilden. De brugte røntgenfotoelektronspektroskopi til at kortlægge elektronenergierne på kerneniveau på tværs af omfattende overfladeområder af MoS₂ prøver. Ved at bruge denne metode var de i stand til at overvåge ændringerne i overfladens elektroniske egenskaber efter in-situ ultrahøjvakuumspaltning, udglødning og eksponering for atomært og molekylært hydrogen.

Resultaterne fra denne undersøgelse peger på to hovedfund. For det første afslører undersøgelsen utvetydigt betydelige variationer og ustabiliteter i elektronenergier for de nyspaltede overflader, hvilket viser, hvor let det er at komme til forskellige og irreproducerbare resultater. For det andet viser undersøgelsen, at atomær hydrogenbehandling ved stuetemperatur er bemærkelsesværdig effektiv til at neutralisere overfladens elektroniske inhomogenitet og ustabilitet.

Dette rationaliseres af hydrogenatomers evne til enten at acceptere eller give væk en elektron og kræver yderligere karakteriseringer af det hydrogenerede materiales funktionelle egenskaber. "Vi antager, at atomart brint hjælper med at omarrangere svovl ledige pladser og overskydende svovlatomer, hvilket giver en mere ordnet struktur," siger Erika Giangrisostomi.

Denne undersøgelse markerer et grundlæggende skridt i undersøgelsen af ​​MoS₂ . På grund af den omfattende brug af MoS₂ i alle slags applikationer har resultaterne af denne forskning potentiale til at nå et bredt publikum inden for elektronik, fotonik, sensorer og katalyse.

Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet Advanced Materials Interfaces .

Flere oplysninger: Erika Giangrisostomi et al., Inhomogeneity of Cleaved Bulk MoS2 and Compensation of Its Charge Ubalances by Room-Temperature Hydrogen Treatment, Advanced Materials Interfaces (2023). DOI:10.1002/admi.202300392

Leveret af Helmholtz Association of German Research Centres