Znanstvene vijesti — 11.05.2018.

Prijenos deformacije kroz granice zrna u jednoslojevima MoS2 naraštanim depozicijom kemijskih para

U suradnji s našim kolegama Valentinom Jadriško, Bornom Radatovićem, Davorom Čapetom i Markom Kraljem, grupa istraživača s Universität Münster u Njemačkoj je nedavno objavila članak u kojem su promatrali prijenos deformacije kroz granice zrna u MoS2 jednoslojevima naraštanim depozicijom kemijskih para. Rezultati ovog znanstvenog istraživanja ukazuju da su velike površine umjetno naraštanih jednoslojeva MoS2 obećavajući kandidat za uporabu u masovnoj proizvodnji nanomehaničkih uređaja.

 

Strain transfer across grain boundaries in MoS2 monolayers grown by chemical vapor deposition

Iris Niehues, Anna Blob, Torsten Stiehm, Robert Schmidt, Valentino Jadriško, Borna Radatović, Davor Čapeta, Marko Kralj, Steffen Michaelis de Vasconcellos, Rudolf Bratschitsch

2D Materials 5, 031003 (2018).

doi: 10.1088/2053-1583/aaba9a

 

Jednoslojevi dihalkogenida prijelaznih metala mehanički eksfolirani iz cjelovitih kristala imaju iznimna mehanička i optička svojstva. Vrlo su savitljivi što im omogućava podnošenje mehaničkih deformacija od 10% bez pucanja. Njihova optička svojstva dramatično se mjenjaju u ovisnosti o primjenjenoj deformaciji. Međutim, proizvodnja mehaničkih uređaja u velikom broju nije moguća zbog mukotrpnog procesa mikromehaničke eksfolijacije jednosloja.

Umjesto mehaničkom eksfolijacijom jednosloji mogu biti naraštani i metodom depozicije kemijskih para (CVD) veličine silicijskih wafera, no nedostatak te metode su pukotine i granice zrna u materijalu. Stoga je važno istražiti mehanička svojstva CVD naraštanih materijala i njihov potencijal za masovnu proizvodnju nanomehaničkih uređaja.

U ovom članku mjerena je optička apsorpcija CVD naraštanih jednosloja MoS2 u ovisnosti o primjenjenom jednoosnoj vučnoj deformaciji. Grupa istraživača s Universität Münster u suradnji s našim kolegama s Instituta za fiziku izmjerila je pomak ekscitona A u ovisnosti o naprezanju u iznosu od -42 meV/%. Ova vrijednost je identična onoj za mehanički eksfolirane MoS2 jednosloje iz prirodnog kristala molibdenita. Pomoću kutno razlučive spektroskopije stvaranja drugog harmonika otkriveno je da se jednoosno vučno naprezanje potpuno prenosi kroz granice zrna CVD naraštanih jednoslojeva materijala. Rezultati ovog istraživanja ukazuju da su velike površine umjetno naraštanih MoS2 jednoslojeva obećavajući kandidat za uporabu u masovnoj proizvodnji nanomehaničkih uređaja.

 

Pukotine i rubovi zrna u CVD naraštanom jednosloju MoS2. (a) Intenzitet drugog harmonika zračenja u istraživanom području (lažna boja). Višestruke pukotine i granice zrna vidljive su kao ljubičaste linije (slab intenzitet drugog harmonika zračenja). Područja s nekoliko slojeva u gornjem i donjem dijelu slike pokazuju visok intenzitet drugog harmonika (žuto). Jednosloj MoS2 pokazuje homogeni intenzitet. Vertikalna bijela linija označava mjesto mjerenja prostorno razlučenih spektara drugog harmonika. Pukotine u jednosloju duž te linije označene su bijelim strelicama. (b) Refleksijska slika uzorka nakon mjerenja pod naprezanjem snimljena u bijelom svjetlu. Pukotine se vide kao tamne linije. (c) Kutno razlučen intenzitet drugog harmonika s domenskim orijentacijama (lažna boja) i granicama zrna. Istaknuta granica označena je zelenom strelicom. (d) Položaji pukotina (ljubičaste linije) određeni iz refleksijske slike (b) te granice zrna (narančaste linije) dobivene iz kutno razlučive slike drugog harmonika (c). Crne linije označavaju područja s više slojeva. (e) Mapa prijenosa deformacije mjerena na 1.6% deformacije tijekom drugog ciklusa naprezanja. Bijele strelice označavaju mjesta bez prijenosa naprezanja na jednosloj. Zelena strelica označava položaj istaknute granice zrna u (a) i (b) gdje se deformacija prenosi u potpunosti.

Pukotine i rubovi zrna u CVD naraštanom jednosloju MoS2. (a) Intenzitet drugog harmonika zračenja u istraživanom području (lažna boja). Višestruke pukotine i granice zrna vidljive su kao ljubičaste linije (slab intenzitet drugog harmonika zračenja). Područja s nekoliko slojeva u gornjem i donjem dijelu slike pokazuju visok intenzitet drugog harmonika (žuto). Jednosloj MoS2 pokazuje homogeni intenzitet. Vertikalna bijela linija označava mjesto mjerenja prostorno razlučenih spektara drugog harmonika. Pukotine u jednosloju duž te linije označene su bijelim strelicama. (b) Refleksijska slika uzorka nakon mjerenja pod naprezanjem snimljena u bijelom svjetlu. Pukotine se vide kao tamne linije. (c) Kutno razlučen intenzitet drugog harmonika s domenskim orijentacijama (lažna boja) i granicama zrna. Istaknuta granica označena je zelenom strelicom. (d) Položaji pukotina (ljubičaste linije) određeni iz refleksijske slike (b) te granice zrna (narančaste linije) dobivene iz kutno razlučive slike drugog harmonika (c). Crne linije označavaju područja s više slojeva. (e) Mapa prijenosa deformacije mjerena na 1.6% deformacije tijekom drugog ciklusa naprezanja. Bijele strelice označavaju mjesta bez prijenosa naprezanja na jednosloj. Zelena strelica označava položaj istaknute granice zrna u (a) i (b) gdje se deformacija prenosi u potpunosti.

IF Ⓒ 2017 Ndoc Deda