Оптические и электрические свойства вертикальных MoS2 наноструктур
Автор: Юссеф Х.
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 6 т.24, 2022 года.
Бесплатный доступ
Сверхтонкие двумерные слоистые кристаллические пленки дисульфида молибдена обладают уникальными электрофизическими свойствами и могут применяться в солнечных элементах, фотоэлектрических преобразователях, термоэлектрических и электрохромных устройствах. Наиболее высококачественные тонкие пленки дисульфида молибдена могут быть получены только термоактивированным химическим осаждением из газовой фазы. Однако характер влияния условий формирования пленок MoS2 на их состав, структуру, строение и свойства систематически не исследовался и остается не выясненным. В связи с этим актуальной становится задача по установлению экспериментальным путем основных физико-химических закономерностей процесса химического осаждения пленок MoS2 из газовой фазы. В данной статье описаны результаты исследования оптических и электрических свойств вертикальных MoS2 наноструктур. Были проведены исследования поглощения и отражения, фотолюминесценции, вольт-амперных характеристик, влияния температуры на сопротивление. Исследовались вертикальные нанолепестки, осажденные при разных температурах (250 °С, 550 °С и 750 °С), и только одна пленка с дендритами, осажденная при 350 °С в системе Mo(CO)6 - H2S. Пленки, осажденные при 250 °С, 550 °С и 750 °С, состоят из вертикальных нанолепестков. Размеры, толщина и расстояние между ними увеличиваются с ростом температуры осаждения, снижение температуры осаждения уменьшает размер нанолепестков. Пленка, осажденная при 350 °С, имеет дендритную структуру (вертикальные разветвленные листы). Полученные результаты исследования свойств пленок показывают, что их оптические свойства существенно зависят не только от размеров наноструктурных элементов, образующих пленку, но и от их морфологии. Пленки, образованные как вертикальными нанолепестками, так и дендритами, обладают уникальными электрофизическими свойствами, демонстрируя квантовую проводимость, представленную волнами плотности заряда. Обнаруженные уникальные электрофизические свойства представляют большой интерес для современной оптоэлектроники.
Нанолепестки, mos2 наноструктуры, наноструктурные элементы, дендрит, дисульфид молибдена
Короткий адрес: https://sciup.org/148325143
IDR: 148325143 | УДК: 620.16 | DOI: 10.37313/1990-5378-2022-24-6-41-50
Optical and electrical properties of vertical MoS2 nanostructures
Ultrathin two-dimensional layered crystalline films of molybdenum disulfide have unique electrical properties and can be used in solar cells, photoelectric converters, thermoelectric and electrochromic devices. The highest quality thin films of molybdenum disulfide can only be obtained by thermally activated chemical vapor deposition. However, the nature of the influence of the conditions of formation of MoS2 films on their composition, structure, structure, and properties has not been systematically studied and remains unclear. In this regard, the task of establishing experimentally the main physicochemical regularities of the process of chemical deposition of MoS2 films from the gas phase becomes topical. This article describes the results of a study of the optical and electrical properties of vertical MoS2 nanostructures. Studies of absorption and reflection, photoluminescence, current-voltage characteristics, and the effect of temperature on resistance were carried out. We studied vertical nanopetals deposited at different temperatures (250°C, 550°C, and 750°C) and only one film with dendrites deposited at 350°C in the Mo(CO)6 - H2S system. Films deposited at 250°C, 550°C, and 750°C consist of vertical nanoparticles. The dimensions, thickness, and distance between them increase with increasing deposition temperature; a decrease in the deposition temperature reduces the size of the nanopetals. The film deposited at 350°C has a dendritic structure (vertical branched sheets). The obtained results of studying the properties of films show that their optical properties significantly depend not only on the size of the nanostructural elements that form the film, but also on their morphology. Films formed by both vertical nanoleaves and dendrites have unique electrophysical properties, demonstrating quantum conductivity represented by charge density waves. The discovered unique electrophysical properties are of great interest for modern optoelectronics.
Список литературы Оптические и электрические свойства вертикальных MoS2 наноструктур
- Matte R. MoS2 and WS2 analogues of graphene // Angew. Chem.Int. Ed. Engl. 2010. V. 49. P. 4059-4062.
- Song I., Park C., Choi H.C. Synthesis and properties of molybdenum disulphide: from bulk to atomic layers // RSC Adv. 2015. V.5. P. 7495-7514.
- Chhowalla M. The chemistry of two-dimensional layered transition metal dichalcogenide nanosheets // Nat. Chem. 2013. V. 5. P. 263-275.
- 3R phase of MoS2 and WS2 outperforms the corresponding 2H phase for hydrogen evolution / Rou J.T., Zdeněk S., Jan L., David S., Martin P. // Chem.Commun. 2017. V. 53. P. 3054-3057.
- Mohamed R., Khabiri G., Maarouf A., Khalil S.G. A comparative study on the photocatalytic degradation of organic dyes using hybridized 1T/ 2H, 1T/3R and 2H MoS2 nano-sheets // RSC Adv. 2018. V. 8. P. 26364.
- Kogar A. Transport Signatures in Charge Density Wave Systems. URL: https://thiscondensedlife.wordpress.com/2015/07/23/transport-signatures-of-charge-density-waves/(дата обращения 01.12.2022).
- High phase-purity 1T'-MoS2- and 1T'-MoSe2-layered crystals / Y. Yu, G.H. Nam, Q. He, X.J. Wu // Nat Chem. 2018. V.10. P. 638-643.
- Tanner D. Optical Effects in Solids: text book. Cambridhe: Cambridge University Press, 2009.
- Diebold A., Hofmann T. Optical and Electrical Properties of Nanoscale Materials. Springer Series in Materials Science, 2021.
- Possible charge-density-wave signatures in the anomalous resistivity of Li-intercalated multilayer MoS2 / E. Piatti, Q. Chen, M. Tortello, J. Ye, R. S. Gonnelli // Applied Surface Science. 2018. V. 461. P. 269-275.
