Беззащитный перед кислородом полупроводник превращается в новый катализатор

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 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 показало, 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 – при обычной комнатной температуре и освещении в течение долго срока (более полутора лет), в течении которого проводилось наблюдение изменения структуры его поверхности. «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». 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.