Molybdendisulfid (MoS2 ) är ett mycket mångsidigt material som kan fungera till exempel som en gassensor eller som fotokatalysator vid produktion av grönt väte. Även om förståelsen av ett material vanligtvis börjar från att undersöka dess kristallina bulkform, för MoS2 mycket fler studier har ägnats åt mono och få lager nanoark.
De få studier som hittills genomförts visar olika och irreproducerbara resultat för de elektroniska egenskaperna hos kluven bulk MoS2 ytor, vilket lyfter fram behovet av en mer systematisk studie.
Dr. Erika Giangrisostomi och hennes team vid HZB genomförde en sådan systematisk studie vid LowDosePES-ändstationen för ljuskällan BESSY II. De använde röntgenfotoelektronspektroskopi för att kartlägga elektronenergierna på kärnnivå över stora ytareor av MoS2 prover. Med den här metoden kunde de övervaka förändringarna i ytans elektroniska egenskaper efter in-situ ultrahögvakuumklyvning, glödgning och exponering för atomärt och molekylärt väte.
Resultaten från denna studie pekar på två huvudfynd. För det första avslöjar studien otvetydigt betydande variationer och instabiliteter i elektronenergier för de nyklyvda ytorna, vilket visar hur lätt det är att komma till olika och irreproducerbara resultat. För det andra visar studien att behandling med atomär väte i rumstemperatur är anmärkningsvärt effektiv för att neutralisera ytans elektroniska inhomogenitet och instabilitet.
Detta rationaliseras av väteatomernas förmåga att antingen acceptera eller ge bort en elektron, och kräver ytterligare karakteriseringar av det hydrerade materialets funktionella egenskaper. "Vi antar att atomärt väte hjälper till att omorganisera svavelvakanser och överskott av svavelatomer vilket ger en mer ordnad struktur", säger Erika Giangrisostomi.
Denna studie markerar ett grundläggande steg i utredningen av MoS2 . På grund av den omfattande användningen av MoS2 i alla typer av tillämpningar har resultaten av denna forskning potential att nå en bred publik inom områdena elektronik, fotonik, sensorer och katalys.
Studien är publicerad i tidskriften Advanced Materials Interfaces .
Mer information: Erika Giangrisostomi et al, Inhomogeneity of Cleaved Bulk MoS2 and Compensation of its Charge Obalances by Room-Temperature Hydrogen Treatment, Advanced Materials Interfaces (2023). DOI:10.1002/admi.202300392
Tillhandahålls av Helmholtz Association of German Research Centers
