Disulfure de molybdène (MoS2 ) est un matériau très polyvalent qui peut fonctionner, par exemple, comme capteur de gaz ou comme photocatalyseur dans la production d'hydrogène vert. Bien que la compréhension d'un matériau commence généralement par l'étude de sa forme cristalline globale, pour MoS2 beaucoup plus d'études ont été consacrées aux nanofeuilles monocouches et à quelques couches.
Les quelques études menées jusqu'à présent montrent des résultats divers et irréproductibles sur les propriétés électroniques du MoS2 massif clivé. surfaces, soulignant la nécessité d'une étude plus systématique.
Le Dr Erika Giangrisostomi et son équipe du HZB ont mené une telle étude systématique à la station finale LowDosePES de la source lumineuse BESSY II. Ils ont utilisé la technique de spectroscopie photoélectronique à rayons X pour cartographier les énergies électroniques au niveau du noyau sur de vastes surfaces de MoS2 des échantillons. Grâce à cette méthode, ils ont pu surveiller les changements dans les propriétés électroniques de la surface après un clivage sous ultra-vide in situ, un recuit et une exposition à l'hydrogène atomique et moléculaire.
Les résultats de cette étude mettent en évidence deux conclusions principales. Premièrement, l’étude révèle sans ambiguïté des variations et des instabilités importantes dans les énergies électroniques pour les surfaces fraîchement clivées, démontrant à quel point il est facile d’arriver à des résultats divers et irréproductibles. Deuxièmement, l'étude montre que le traitement à l'hydrogène atomique à température ambiante est remarquablement efficace pour neutraliser l'inhomogénéité et l'instabilité électroniques de surface.
Ceci est justifié par la capacité des atomes d’hydrogène à accepter ou à céder un électron, et nécessite des caractérisations plus approfondies des propriétés fonctionnelles du matériau hydrogéné. "Nous émettons l'hypothèse que l'hydrogène atomique aide à réorganiser les lacunes de soufre et les excès d'atomes de soufre, produisant ainsi une structure plus ordonnée", explique Erika Giangrisostomi.
Cette étude marque une étape fondamentale dans l'étude du MoS2 . En raison de l'utilisation intensive de MoS2 dans toutes sortes d'applications, les résultats de cette recherche ont le potentiel d'atteindre un large public dans les domaines de l'électronique, de la photonique, des capteurs et de la catalyse.
L'étude est publiée dans la revue Advanced Materials Interfaces .
Plus d'informations : Erika Giangrisostomi et al, Inhomogénéité du MoS2 en vrac clivé et compensation de ses déséquilibres de charge par traitement à l'hydrogène à température ambiante, Interfaces de matériaux avancés (2023). DOI : 10.1002/admi.202300392
Fourni par l'Association Helmholtz des centres de recherche allemands
