Vědci z AV ČR přeměnili charakter polovodivé vrstvy sulfidu molybdeničitého na kovovou.
Mechanická deformace tak otevírá nové možnosti ve výzkumu jednovrstvých materiálů.
Tým dr. Otakara Franka z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR ve spolupráci s kolegy z Přírodovědecké fakulty UK v Praze a Univerzity Complutense v Madridu představil jednoduchou experimentální metodu manipulace elektronové struktury jednovrstvého sulfidu molybdeničitého (MoS2). Vědci pomocí tlaku působícího kolmo na vrstvu sulfidu změnili jeho charakter z polovodiče na kov, a to za tlaku mnohem nižšího (3 GPa), než jaký je potřeba k dosažení stejného efektu u vícevrstevného MoS2 (20-30 GPa v závislosti na orientaci tlaku). Překvapivé je také naprosto odlišné působení jednoosého tlaku oproti tlaku všesměrnému (hydrostatickému), pomocí kterého zatím přechod polovodič-kov v monovrstvém MoS2 nebyl experimentálně proveden - tlak k tomu nutný je podle výpočtů větší než 60 GPa.
Rozdílné chování monovrstvého a vícevrstvého MoS2 při působení jednoosého a hydrostatického tlaku tým vysvětluje pomocí teoretických výpočtů. Ty ukazují, že reakce elektronové struktury vícevrstvého MoS2 na působení obou typů tlaku je velmi podobná a je způsobena zejména přibližováním jednotlivých vrstev k sobě, přičemž změny uspořádání atomů v jednotlivých vrstvách jsou malé a ne příliš výrazné. Oproti tomu u monovrstvého MoS2 hraje konfigurace atomů v rámci vrstvy zásadní roli a zde se již rozdíl v efektu jednoosého a všesměrného tlaku projevuje extrémně.
Práce publikovaná v prestižním časopisu Nano Letters tak ukazuje enormní citlivost elektronové struktury jednovrstvého MoS2 na mechanickou deformaci, kde pouhá změna směru působení vnější tlaku nejen převrátí pozorovaný efekt, v tomto případě zavírání oproti otevírání zakázaného pásu, ale umožní i značné snížení sil potřebných k dosažení takových efektů. „Jedná se však jen o demonstraci možností, které nám mechanická deformace dává – rodina chalkogenidů přechodných kovů, do které patří sulfid molybdeničitý, zahrnuje celou plejádu materiálů s polovodivými či kovovými vlastnostmi, které bychom rádi uměli měnit pomocí správně zvolené deformace tak, jak chceme či jak by vyžadovala konkrétní aplikace,“ doplňuje Otakar Frank.
![anvil_MoS2_v1.jpg](data/dokument/obrazek/1197.jpg)
Alvarez M.P., del Corro E., Morales García Á., Kavan L., Kalbac M., Frank O. Single Layer Molybdenum Disulfide under Direct Out-of-Plane Compression: Low-Stress Band-Gap Engineering. Nano Letters. 2015.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b00229 (ASAP).
Kontakt:
Mgr. Otakar Frank, Ph.D.
tel: 266 053 446; otakar.frank jh-inst.cas.cz; http://www.nanocarbon.cz
|