Production de masse de grandes, feuilles uniformes de bisulfure de molybdène monocouche, MoS2, est difficile, ce qui limite son application commerciale. Les chercheurs d'A*STAR ont modifié une technique de fabrication existante pour permettre l'utilisation de MoS2 dans une gamme de technologies allant des appareils photo aux flexibles, capteurs transparents.

Le matériau bidimensionnel a attiré une attention considérable en raison de son extraordinaire physique, propriétés électroniques et optoélectroniques, y compris la flexibilité, caractéristiques de transparence et de semi-conducteur. Mais fabriquer à grande échelle, des couches simples sans défaut de MoS2 est très difficile.

Dongzhi Chi et son équipe de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR, en collaboration avec des collègues de l'Université nationale de Singapour et de l'Indian Institute of Science Education and Research, a modifié une technique actuelle, connu sous le nom de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), de sorte qu'il peut maintenant produire uniforme, feuilles centimétriques de cristaux de MoS2 avec de grandes tailles de grains.

"Les propriétés physiques du MoS2 varient considérablement avec son épaisseur, " explique Chi, "Pour maintenir ses propriétés électroniques et physiques remarquables, nous avons besoin d'une méthode capable de déposer uniformément des films de MoS2 sur une grande surface avec une cristallinité élevée."

Bien que le CVD soit une technique efficace pour la fabrication de grandes surfaces, feuilles uniformes de MoS2 d'épaisseur variable sur différents substrats, et des progrès significatifs ont été réalisés dans l'amélioration de la qualité des monocouches de MoS2 produites par la technique, peu d'attention a été accordée au contrôle des vapeurs chimiques à l'aide de barrières physiques lors de la croissance des cristaux de MoS2.

En introduisant une barrière d'oxyde de nickel (NiO), les chercheurs ont pu contrôler la concentration et la distribution des vapeurs chimiques pendant la croissance des cristaux de MoS2. Parce que NiO réagit avec le trioxyde de molybdène (MoO3), l'un des réactifs chimiques utilisés dans le processus de croissance, il piège et abaisse la concentration en MoO3, permettant le dépôt uniforme de monocouches de MoS2 sur une grande surface.

« L'avantage de cette approche est la facilité de mise en œuvre ainsi qu'une réduction de la contamination, et il permet de contrôler l'exposition chimique pendant le processus de croissance, " dit Chi.

Le travail a conduit à de nouvelles avancées dans la fabrication de monocouches de MoS2 uniformes et de grande surface, et pourrait également être appliqué à d'autres matériaux bidimensionnels.

« Nous cherchons maintenant à étendre notre processus de fabrication pour produire des feuilles encore plus grandes, qui pourrait ouvrir la voie aux technologies optoélectroniques et capteurs de nouvelle génération, " dit Chi.