ЛЕНТА

Однослойный дисульфид молибдена получили на капле жидкого металла

Этапы производства

Wang et al. / Advanced Functional Materials, 2020

Однослойный дисульфид молибдена вырастили на капле жидкого металла. Для этого ученые на сплаве галлия и индия при помощи серной кислоты образовали двойной электрический слой, после чего перенесли в него ионы из тетратиомолибдат аммония, завершив процесс отжигом. Технология может стать альтернативой традиционному методу получению монослоя дихалькогенидов переходных металлов при помощи химического осаждения из газовой фазы. Статья опубликована в Advanced Functional Materials.

Дисульфид молибдена (MoS2) из одного слоя атомов считается перспективным материалом для электроники — он может заменить кремний в транзисторах, стать основной прозрачных и гибких микросхем или фотодетекторов. Чаще всего дисульфид молибдена для этих целей получают методом химического осаждения из газовой фазы, когда поток паров над подложкой формирует на ней тонкий слой материала.

Ифан Ван (Yifang Wang) из Университета Нового Южного Уэльса и его коллеги придумали принципиально новый способ получения монослоя дисульфида молибдена. Ученые предложили использовать в качестве субстрата не твердое тело, а жидкий металл, на котором требуемый материал формируется в ходе взаимодействия с молибденосодержащим соединением.

Жидкий металл хорошо подходит для синтеза двумерных материалов, поскольку его поверхность сама по себе гладкая на атомарном уровне. Самый известный жидкий при комнатной температуре металл это ртуть, но из-за ее высокой токсичности исследователи выбрали сплав галлия и индия с температурой плавления 15 градусов. На воздухе галлий окисляется, и поэтому для удаления оксидной пленки капельку жидкого металла промыли соляной кислотой (HCl).

На поверхности металла много электронов, и поэтому на нем сформировался слой H+, выделившихся из кислоты. Поверх ионов водорода образовался слой из отрицательных противоионов, Cl- и OH-. Такое состояние называют двойным электрическим слоем, и этот слой полностью защищает металл от дальнейшего окисления. После этого в жидкость вокруг капли добавили тетратиомолибдат аммония (NH4)2MoS4, после чего ионы [MoS4]2- стали замещать Cl- и OH- во внешнем электрическом слое. Взаимодействие с ионами водорода внутреннего слоя превратило MoS4 в MoS2 с примесью MoS3.

Замещение ионов в двойном электрическом слое

Wang et al. / Advanced Functional Materials, 2020

Поделиться

После этого ученые перенесли монослой сульфидов молибдена на кремниевую подложку и слили металл. Оставалось только избавиться от примесей трисульфида: ученые восстановили его до дисульфида молибдена отжигом в водородной атмосфере при 500 градусах. Атомно-силовая микроскопия подтвердила, что материал действительно является двумерным кристаллом, пригодным для использования в электронике.

Результат под микроскопом — однородная кристаллическая решетка

Wang et al. / Advanced Functional Materials, 2020

Поделиться

Авторы работы предполагают, что эта технология проще и более пригодна для массового производства двумерных материалов, чем химическое осаждение из газовой фазы. Таким образом можно получать пленки не только дисульфида молибдена, но и дихалькогенидов любых других переходных металлов.

Для создания массовой и дешевой техники из дисульфида молибдена необходимо, чтобы технологии его производства и обращения с ним были хорошо отработаны и удобны. Недавно ученые узнали, как и из-за чего возникают дефекты монослоя, а также придумали как быстро обнаружить такие дефекты в полевых условиях без электронного микроскопа.

Василий Зайцев

источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
Установите приложение MEGANEWS на Google Play
УСТАНОВИТЬ
Закрыть
Закрыть

Обнаружен Adblock

Поддержите нас, пожалуйста, отключив блокировку рекламы.