Investigadores del Centro de Física Integrada de Nanoestructura, dentro del Instituto de Ciencias Básicas SII, han demostrado que los defectos en el monohidrato de disulfuro de molibdeno MoS 2 exhiben conmutación eléctrica, proporcionando nuevas ideas sobre las propiedades eléctricas de este material.Como MoS 2 es uno de los semiconductores 2D más prometedores, se espera que estos resultados contribuyan a su uso futuro en optoelectrónica.
Los defectos pueden causar cambios importantes en las propiedades de un material, dando lugar a efectos deseables o no deseados. Por ejemplo, la industria petroquímica ha aprovechado durante mucho tiempo la actividad catalítica del MoS 2 bordes, caracterizados por la presencia de una alta concentración de defectos, para producir productos derivados del petróleo con dióxido de azufre SO reducido 2 emisiones.Por otro lado, tener un material prístino es imprescindible en electrónica.Actualmente, el silicio gobierna la industria, ya que puede prepararse de manera prácticamente libre de defectos.En el caso de MoS 2 , su idoneidad para aplicaciones electrónicas está actualmente limitada por la presencia de defectos naturales. Hasta ahora, el vínculo preciso entre estos defectos y las propiedades degradadas de MoS 2 ha sido una pregunta abierta
En IBS, un equipo de físicos, científicos de materiales e ingenieros eléctricos trabajaron en estrecha colaboración para explorar las propiedades electrónicas de las vacantes de azufre en MoS 2 monocapas, usando una combinación de microscopía de fuerza atómica AFM y análisis de ruido. Los científicos usaron una punta metálica de AFM para medir la señal de ruido, es decir, la variación de la corriente eléctrica que pasa a través de una sola capa de MoS 2 colocado sobre un sustrato metálico.
Los defectos más comunes en MoS 2 son ejemplos de átomos faltantes de azufre, también conocidos como monovacancias de azufre. En una muestra perfecta, cada átomo de azufre tiene dos electrones de valencia que se unen a dos electrones de molibdeno. Sin embargo, cuando falta un átomo de azufre, estos dos electrones de molibdeno quedaninsaturado, que define el estado neutral estado 0 del defecto. Sin embargo, el equipo observó eventos de conmutación rápida en sus mediciones de ruido, indicando el estado de la vacante cambiado entre neutral estado 0 y cargado estado -1.
"El cambio entre 0 y -1 está sucediendo continuamente. Mientras un electrón reside en la vacante por un tiempo, falta en la corriente, de modo que observamos una caída de corriente", explica Michael Neumann, uno de losprimeros autores del estudio. "Esto contribuye en gran medida a comprender las anomalías conocidas de MoS 2 , y es muy interesante que las vacantes de azufre solas sean suficientes para explicar estas anomalías, sin requerir defectos más complejos. "De acuerdo con los experimentos y cálculos anteriores, dos electrones también pueden quedar atrapados en la vacante estado -2, peroesto no parece ser energéticamente favorecido.
La nueva observación de que las vacantes de azufre se pueden cargar estados -1 y -2 arroja luz sobre varios MoS 2 anomalías, incluida su movilidad reducida de electrones observada en muestras de monocapa MoS2: los electrones se mueven siguiendo la dirección de un voltaje aplicado, pero se dispersan por defectos cargados ". El estado -1 está ocupado alrededor del 50% del tiempo, lo que conduciría adispersión de electrones, y así explicar por qué MoS 2 tiene tan poca movilidad ", aclara Neumann. Otros MoS 2 las características que pueden explicarse en este estudio son el dopaje de tipo n de MoS 2 y la resistencia inesperadamente grande en el MoS 2 unión de metal
"Esta investigación abre la posibilidad de desarrollar un nuevo dispositivo de nanoespectroscopía de ruido capaz de mapear uno o más defectos en una escala de nanoescala sobre un área amplia de un material 2D", concluye el autor correspondiente Young Hee Lee.
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Materiales proporcionados por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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