Les travaux, menés par des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST), en Corée du Sud, avec des collègues ailleurs en Corée du Sud et au Japon, sont publiés dans la revue Advanced Science. .

La couche unique d'atomes liés qui composent les matériaux 2D peut avoir des propriétés semi-conductrices adaptées à la fabrication de composants électroniques, notamment de transistors, à des échelles beaucoup plus petites que ce qui est généralement possible. Cela pourrait faire descendre la microélectronique au niveau de la nanoélectronique, en créant des circuits minuscules et plus efficaces, notamment des dispositifs flexibles et des cellules solaires.

Certains des matériaux 2D les plus prometteurs sont les dichalcogénures de métaux de transition (TMD), qui contiennent des éléments des groupes de métaux de transition du tableau périodique combinés à deux fois plus d'éléments chalcogènes, notamment le soufre, le sélénium et le tellure. L'équipe DGIST et ses collègues ont travaillé avec des cristaux TMD monocouches de tungstène et de soufre, de formule WS₂ .

Ils ont étudié la tendance des molécules d'oxygène à s'adsorber sur les sites défectueux des cristaux, c'est-à-dire les lacunes de soufre où un atome de soufre manque dans WS₂. sites en treillis. Ils ont exploré les interactions entre les défauts et les molécules d'oxygène avec une technique appelée spectroscopie de perte d'énergie électronique (EELS).

Celui-ci utilise un microscope électronique pour projeter des électrons à travers le matériau, puis analyse les modèles de perte d'énergie par les électrons pour révéler des informations structurelles cruciales. Les résultats de l'EELS ont été combinés avec des informations issues de l'analyse optique et des calculs théoriques.

Les chercheurs ont porté une attention particulière à la capacité des molécules d'oxygène adsorbées à se fixer lorsque le WS₂ les cristaux ont été encapsulés dans des monocouches d'un autre matériau - le nitrure de bore hexagonal (h-BN) - au-dessus et au-dessous du WS₂ couche. Le h-BN est un ingrédient courant des dispositifs électroniques et photoniques construits à l'aide de TMD 2D.

La fixation des molécules d'oxygène en place sur les sites de défauts modifie et stabilise le comportement électronique des TMD dans un processus appelé passivation. Cela affecte les cristaux de manière subtile qui influencera leur activité dans une gamme d'applications.

"Nos travaux fournissent un nouvel aperçu des phénomènes liés aux défauts dans les TMD 2D, qui peuvent déclencher des approches révolutionnaires pour contrôler les états de défauts", déclare le professeur Chang-Hee Cho, spécialiste des semi-conducteurs et de la nanophotonique, de l'équipe DGIST.

"Nous espérons maintenant développer de nouvelles approches et techniques expérimentales pour contrôler les états défectueux des TMD 2D à l'aide de l'encapsulation h-BN", ajoute Cho. "Cela nous permettra de faire évoluer la méthode vers un développement à grande échelle et d'éventuelles utilisations commerciales."