Observando la ubicación y el ángulo de los GB y la estructura atómica. Crédito:IBS
El Centro de Física Integrada de Nanoestructuras (CINAP) dentro de IBS ha informado resultados que correlacionan el ángulo de fusión de las escamas con las propiedades del límite de grano (GB), y demostró que aumentar el ángulo de fusión de los GB mejora drásticamente el flujo de electrones. Esto se correlaciona con un aumento en la movilidad del portador de menos de 1 cm. 2 V -1 s -1 para ángulos pequeños, hasta 16cm 2 V -1 s -1 para ángulos superiores a 20 °. El papel, intitulado, 'Transporte eléctrico dependiente del ángulo de desorientación a través de los límites de los granos de disulfuro de molibdeno' se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Según el periódico, Es esencial comprender las estructuras atómicas de los GB para controlar y mejorar las propiedades de transporte eléctrico en materiales tanto a granel como de baja dimensión. Los límites de los granos son la dirección en la que los átomos están dispuestos en un material. Para los experimentos realizados por científicos del CINAP, Se hizo crecer una monocapa de disulfuro de molibdeno (MoS2) mediante deposición química de vapor (CVD) y posteriormente se transfirió a un sustrato de dióxido de silicio (SiO2). El razonamiento del equipo para usar MoS 2 es doble:en primer lugar, es un semiconductor 2D que presenta una alta conductancia eléctrica y, crucialmente, tiene una banda prohibida natural, que permite activarlo y desactivarlo y; en segundo lugar, los límites de los granos están bien definidos. Esto es fundamental para el éxito de los experimentos. Investigaciones anteriores de la Northwestern University encontraron que los GB de MoS 2 proporcionó una forma única de modular la resistencia; esto se logró mediante el uso de un gran campo eléctrico para modular espacialmente la ubicación de los límites de los granos.
Los resultados del noroeste, publicado el año pasado en Nanotecnología de la naturaleza , abrió un camino para futuras investigaciones, pero el debate sobre la física del transporte en el Reino Unido todavía está en disputa. Esto se debe a una gran variación de rendimiento de dispositivo a dispositivo, mala movilidad del operador de un solo dominio, y, Más importante, una falta de correlación entre las propiedades de transporte y las estructuras atómicas de GB en MoS 2 investigar. El equipo de CINAP, encabezada por el director del Centro, Young Hee Lee, superó estos obstáculos correlacionando directamente las mediciones de transporte de cuatro sondas a través de GB individuales con imágenes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de alta resolución y cálculos de primeros principios. TEM es una técnica de microscopía mediante la cual un haz de electrones se transmite a través de una muestra ultrafina, interactuando con el espécimen a su paso. Una imagen exacta a escala atómica se forma a partir de la interacción de los electrones transmitidos a través de la muestra.
Resistencia eléctrica anormal de los GB de MoS2 de área grande. Crédito:IBS
Identificación de los límites de los granos
Se identificaron GB en las capas de MoS2 y luego se seleccionaron las regiones sin signos de arrugas o multicapas para evitar malas interpretaciones. A continuación, se realizaron mediciones de transporte de cuatro sondas sobre el sustrato con resultados sorprendentes; al medir desorientaciones de las escamas de 8-20o, movilidad aumentada desde mucho menos de 1 cm 2 V -1 s -1 hasta 16cm 2 V -1 s -1 . Por encima de los 20o, la movilidad del efecto de campo se satura a 16 cm. 2 V -1 s -1 corte intradominio. Por lo tanto, GB entre escamas con un ángulo de desorientación de 20-60 o mostrar mejores propiedades de transporte.
El equipo tiene, como se informa en su artículo, "proporcionó una imagen más unificada de la relación entre movilidad, fusión de estructuras angulares y atomísticas de los GB de MoS monocapa 2 . "Los resultados proporcionan expectativas prácticas con respecto a las propiedades de transporte en películas de gran superficie, que estará restringido en gran medida por la escasa movilidad entre GB. Los resultados obtenidos en este trabajo son aplicables a otros sistemas 2D similares, y contribuir a la comprensión fundamental del transporte en semiconductores.
