Исследователи обнаружили уязвимость перспективного двумерного полупроводника к воздействию воздуха, а также нашли новый катализатор.
Ученые из НИТУ «МИСиС», Венгерской академии наук, Университета Намюра и Корейского научно-исследовательского института впервые в мире детально изучили изменение структуры двумерного дисульфида молибдена при длительном воздействии окружающей среды.
Новые сведения уменьшают возможности его использования в микроэлектронике, но открывают новые пути применения двумерных материалов как катализаторов. Результаты исследования представлены в международном научном издании. Nature Chemistry.
Дисульфид молибдена (MoS2Материал рассматривается как перспективная основа для множества сверхмалых электронных устройств, таких как высокочастотные детекторы, выпрямители, транзисторы. В связи с этим его двумерный формат — нанопленка — активно изучается научными коллективами. Однако новое исследование научного коллектива из НИТУ «МИСиС» показало, что этот материал столь значительно окисляется на воздухе, что превращается в другое соединение.
Электронное устройство с использованием пленки MoS2 Без специальной защиты быстро станет неработоспособным, поэтому для использования в микроэлектронике его необходимо защитить оболочкой.
Впервые в мире экспериментально доказано, что однослойный дисульфид молибдена при обычных условиях быстро разрушается, окисляется и переходит в твердый раствор MoS. 2-xOxФункционал двумерного полупроводника без дефектов и потерь может осуществить другой материал со сходной структурой — диселенид молибдена, – говорит руководитель исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» доктор физико-математических наук Павел Борисович Сорокин.
В эксперименте двумерные слои дисульфида молибдена, получаемые расслоением кристаллов ультразвуком, хранились в обычных условиях (комнатная температура и освещение) более полутора лет. В течение этого времени наблюдали изменение структуры его поверхности.
Применение туннельной микроскопии позволило отследить структурные изменения кристаллов двумерного дисульфида серы на атомарном уровне при длительном пребывании в окружающей среде. Материал, ранее считавшийся стабильным, оказался подвержен спонтанному окислению, и изначальная кристаллическая структура монослоев MoS… 2 сохраняется с образованием твердых растворов MoS2-xOxМоделирование выявило механизм образования указанных твердых растворов, что подтверждено теоретическими расчетами и экспериментальными данными, — поясняет соавтор исследования старший научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» Захар Попов.
Второе важное открытие исследования состоит в том, что новый материал, получаемый из монослоя дисульфида молибдена, представляет собой двумерные кристаллы твердого раствора MoS. 2-xOx,«Это эффективный катализатор для электрохимических процессов»,— подытоживает Павел Сорокин.
