Ako ovplyvňuje pridanie lítia vlastnosti tenkých MoS2 vrstiev?

Molybdén disulfid (MoS₂) patrí medzi často študované materiály, pre jeho vrstevnatú štruktúru, výnimočné vlastnosti a použiteľnosť v elektronike, optoelektronike, či lítiových batériách. V našom výskume sme ukázali, ako pridávanie lítia ovplyvňuje vlastnosti ultratenkých vrsitiev MoS₂.

Vrstevnatá štruktúra MoS₂ umožňuje interkaláciu (vsunutie) cudzích atómov do priestoru medzi atomárne vrstvami, čo môže ovplyvniť elektronickú štruktúru materiálu, ale aj elektrické či optické vlastnosti. Kolegyne a kolegovia z oddelenia mikroelektroniky a senzoriky sa venovali interkalácii tenkých MoS₂ vrstiev lítiom, ktoré boli pripravené dvoma rôznymi technikami – teplotnou konverziou a pulznou laserovou depozíciou (PLD). Ako zdroj lítia sme používali práškové Li₂S, ktoré sme spolu s práškovou sírou zahriali na vysokú teplotu. Lítium sa vďaka difúzii dostalo do priestoru medzi vrstvami MoS₂. Prítomnosť lítia vo vzorkách sme overili pomocou fotoelektrónovej spektroskopie. Výrazne štrukturálne zmeny, ani zmeny v optických vlastnostiach vrstiev sme po interkalácii nezaznamenali. Avšak elektrický odpor vzoriek s obsahom lítia výrazne narástol. Vďaka meraniu teplotnej závislosti odporu sme zistili, že transport nosičov v našich vrstvách najlepšie opisuje  Efros-Shklovskiiho transport s premenlivou dĺžkou skoku. Takáto závislosť je typická pre poruchový polovodič. Keďže odpor vrstiev výrazne rástol so stúpajúcim obsahom lítia, môžeme konštatovať, že lítium zavádzalo do našich vrstiev nové poruchy, ktoré sa prejavili zvýšeným odporom a ak aj lítium dotovalo elektróny do MoS₂ vrstiev, tento efekt ostal skrytý v dôsledku prevládajúceho efektu porúch.

Popis obrázka: Závislosť elektrického odporu od teploty, x pre LixMoS₂ značí obsah lítia v MoS₂ vrstvách.

More: https://doi.org/10.1063/5.0191046

Autori: J. Hrdá, M. Moško, I. Píš, T. Vojteková, L. Pribusová Slušná, P. Hutár, M. Precner, E. Dobročka, M. Španková, M. Hulman, Š. Chromik, P. Siffalovic, F. Bondino a M. Sojková