Produzione in serie di grandi, fogli uniformi di bisolfuro di molibdeno monostrato, MoS2, è difficile, che ne limita l'applicazione commerciale. I ricercatori di A*STAR hanno modificato una tecnica di produzione esistente per consentire l'uso di MoS2 in una gamma di tecnologie, dai fotodispositivi ai dispositivi flessibili, sensori trasparenti.

Il materiale bidimensionale ha attirato notevole attenzione per la sua straordinaria fisicità, proprietà elettroniche e optoelettroniche, compresa la flessibilità, trasparenza e caratteristiche dei semiconduttori. Ma fabbricando su larga scala, strati singoli privi di difetti di MoS2 è molto impegnativo.

Dongzhi Chi e il suo team dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, in collaborazione con i colleghi della National University of Singapore e dell'Indian Institute of Science Education and Research, ha modificato una tecnica attuale, nota come deposizione chimica da vapore (CVD), in modo che ora possa produrre uniforme, lastre centimetriche di cristalli MoS2 con granulometrie grandi.

"Le proprietà fisiche di MoS2 variano notevolmente con il suo spessore, " spiega Chi, "per mantenere le sue straordinarie proprietà elettroniche e fisiche abbiamo bisogno di un metodo in grado di depositare uniformemente film di MoS2 su una vasta area con elevata cristallinità".

Sebbene la CVD sia una tecnica efficace per la fabbricazione di grandi aree, fogli uniformi di MoS2 di vario spessore su diversi substrati, e sono stati compiuti progressi significativi nel migliorare la qualità dei monostrati MoS2 prodotti dalla tecnica, poca attenzione è stata dedicata al controllo dei vapori chimici mediante barriere fisiche durante la crescita dei cristalli di MoS2.

Introducendo una barriera all'ossido di nichel (NiO), i ricercatori sono stati in grado di controllare la concentrazione e la distribuzione dei vapori chimici durante la crescita dei cristalli di MoS2. Poiché NiO reagisce con il triossido di molibdeno (MoO3), uno dei reagenti chimici utilizzati nel processo di crescita, intrappola e abbassa la concentrazione di MoO3, consentendo la deposizione uniforme di monostrati di MoS2 su una vasta area.

"Il vantaggio di questo approccio è la facilità di implementazione e la riduzione della contaminazione, e consente il controllo dell'esposizione chimica durante il processo di crescita, "dice Chi.

Il lavoro ha portato a ulteriori progressi nella fabbricazione di monostrati MoS2 uniformi e di ampia area, e potrebbe essere applicato anche ad altri materiali bidimensionali.

"Stiamo ora cercando di ampliare il nostro processo di fabbricazione per produrre fogli ancora più grandi, che potrebbe aprire la strada alle tecnologie optoelettroniche e dei sensori di prossima generazione, "dice Chi.