Suprasti defektų poveikį MoS2 savybėms

Bhagavad Gita 8 .15 Apie aukščiausią tobulumą ir vedinę kosmologiją glaustai (Liepa 2019).

Anonim

Integruotos nanodiazmo fizikos centro mokslininkai parodė, kad monosluoksnio molibdeno disulfido (MoS 2) trūkumai pasižymi elektriniu perjungimu, suteikiant naujų žinių apie šios medžiagos elektrines savybes. Kadangi "MoS 2" yra vienas perspektyviausių 2-D puslaidininkių, tikimasi, kad šie rezultatai padės ateityje naudoti optoelektroniką.

Defektai gali sukelti esminius medžiagos savybių pokyčius, dėl kurių atsiranda pageidaujamų ar nepageidaujamų padarinių. Pavyzdžiui, naftos chemijos pramonė jau seniai pasinaudojo MoS 2 kraštų katalizine veikla, kuriai būdinga didelė defektų koncentracija, gaminant naftos produktus su sumažėjusiu sieros dioksido (SO 2) kiekiu. Kita vertus, turinti nesugadintą medžiagą yra būtina elektronika. Šiuo metu silicis reglamentuoja pramonę, nes ją galima paruošti praktiškai be defektų. MoS 2 atveju jo tinkamumas elektroninėms reikmėms šiuo metu yra ribojamas natūraliai atsiradusių defektų buvimu. Iki šiol tikslus ryšys tarp šių defektų ir silpnėjančių savybių MoS 2 buvo atviras klausimas.

"IBS" fizikų, medžiagų mokslininkų ir elektros inžinierių komanda glaudžiai bendradarbiavo, norėdami ištirti sieros laisvių elektronines savybes MoS 2 monosluoksniuose, naudojant atominės jėgos mikroskopijos (AFM) ir triukšmo analizę. Mokslininkai naudojo metalinį AFM galiuką triukšmo signalui matuoti, t. Y. Elektros srovės svyravimai per vieną sluoksnį MoS 2 ant metalinio pagrindo.

Labiausiai paplitę MoS 2 defektai yra trūkstamų sieros atomų, kurie taip pat žinomi kaip sieros monovakcijos, atvejai. Puikioje mėginyje kiekvienas sieros atomas turi du valentingus elektronus, kurie jungiasi prie dviejų molibdeno elektronų. Tačiau, jei trūksta sieros atomo, šie du molibdeno elektronai lieka nesočių, apibrėžiantys defekto neutralią būseną (0 būsena). Tačiau, atliekant triukšmo matavimus, komanda stebėjo greitus perjungimo įvykius, nurodydama laisvos vietos būseną, perjungtą tarp neutralios (0 būsenos) ir įkrauto (-1 būsenos).

"Perjungimas tarp 0 ir -1 vyksta nuolat. Nors elektronas tam tikrą laiką gyvena laisvojoje vietoje, jis trūksta iš dabartinės, tokiu būdu mes pastebime dabartinį kritimą", - aiškina vienas iš pirmųjų autorių Michaelas Neumannas tyrimo metu. "Tai ilgas kelias suprasti žinomas anomalijas MoS 2, ir labai įdomu, kad vien tik sieros laisvės yra pakankamos, kad paaiškintų šias anomalijas, nereikalaujant sudėtingų defektų". Remiantis eksperimentais ir ankstesniais skaičiavimais, du laisvieji elektronai gali būti įstrigę (-2 valstija), tačiau atrodo, kad tai nėra energetiškai palanki.

Naujas pastebėjimas, kad sieros vakcinos gali būti įkraunamos (-1 ir -2), atskleidžia šviesą į keletą MoS 2 anomalijų, įskaitant sumažintą elektronų mobilumą, pastebėtą MoS2 monosluoksnių mėginiuose: elektronai judesni už taikomosios įtampos krypties, bet yra išsibarstę įkrauti defektus. "1-oji būsena užima maždaug 50% laiko, o tai gali paskatinti elektronų išsisklaidymą ir paaiškinti, kodėl MoS 2 turi tokį menką mobilumą", - aiškina Neumannas. Kiti MoS 2 savybes, kurios gali būti paaiškintos šiuo tyrimu, yra "MoS 2 " n-tipo dopingas ir netikėtai didelis pasipriešinimas MoS 2- metalo sankryžoje.

"Šis tyrimas atveria galimybę kurti naują triukšmo nanosekroskopijos prietaisą, galintį viename ar keliuose nano skalės skalės defektus pavaizduoti plačią 2D medžiagos plotą", - teigia atitinkamas autorius Young Hee Lee.

Visą tyrimą galima rasti " Nature Communications".

menu
menu