Беззащитный перед кислородом полупроводник превращается в новый катализатор
© Pixnio
Ученые обнаружили, что полупроводник дисульфид молибдена в виде пленки сильно окисляется на воздухе, превращаясь в другое соединение. Новые данные сужают область его потенциального применения в микроэлектронике и одновременно с этим открывают новые перспективы использования двумерных материалов в качестве катализатора. Результаты работы опубликованы в Nature Chemistry.
Дисульфид молибдена (MoS2) рассматривается в качестве перспективной основы для множества сверхмалых электронных устройств, таких как высокочастотные детекторы, выпрямители, транзисторы, поэтому его двумерный формат, нанопленка, активно изучают исследователи по всему миру. Новая работа ученых из России, Венгрии, Кореи и Бельгии показала, что этот двумерный материал настолько сильно окисляется на воздухе, что превращается в другое соединение.
Электронное устройство с использованием пленки MoS2 без специфической защиты очень быстро перестанет работать, соответственно, для того чтобы применять подобный прибор в микроэлектронике, его обязательно нужно заключить в капсулу.
В эксперименте двумерные слои дисульфида молибдена, полученные в результате расслоения кристаллов дисульфида молибдена при помощи ультразвука, выдерживались в условиях окружающей среды. Наблюдение изменения структуры его поверхности проводилось при обычной комнатной температуре и освещении в течение долгого срока — более полутора лет.
«Нам впервые в мире удалось экспериментально доказать, что однослойный дисульфид молибдена в условиях окружающей среды сильно деградирует, окисляется и превращается в твердый раствор MoS2-xOx, — объясняет один из авторов работы, сотрудник МИСиС Павел Сорокин. — Функционал двумерного полупроводника без дефектов и потерь может осуществить другой материал со сходной структурой — диселенид молибдена».
Слева – экспериментальное изображение MoS₂, содержащего дефекты. появившиеся в результате воздействия окружающей среды (получено с помощью сканирующего туннельного микроскопа — СТМ), середина – результаты моделирования СТМ-изображения, справа – модель атомной структуры слоя
© Levente Tapasztó et al.
По словам другого автора работы, сотрудника МИСиС Захара Попова, «благодаря применению туннельной микроскопии удалось отследить структурные изменения кристаллов двумерного дисульфида серы на атомарном уровне при длительном нахождении в условиях окружающей среды. Мы обнаружили, что материал, считавшийся ранее стабильным, подвержен спонтанному окислению, при этом изначальная кристаллическая структура монослоев MoS2 сохраняется с образованием твердых растворов MoS2-xOx».
Проведенное группой моделирование позволило заранее предложить механизм образования таких твердых растворов, при этом результаты теоретических расчетов совпали с экспериментальными измерениями.
«Вторым ключевым открытием исследования является то, что новый материал, в который превращается монослой дисульфида молибдена, двумерные кристаллы твердого раствора MoS2-xOx, является эффективным катализатором электрохимических процессов», — заключает Павел Сорокин.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.