L’illustration montre la structure du réseau MoS2 (vert : Mo, jaune : S). Le matériau après clivage est affiché au premier plan, la surface est irrégulière et la structure électronique de surface mesurée est inhomogène (carte colorée). Au dos se trouve le matériau clivé après exposition à l’hydrogène atomique (représenté par les boules blanches). La structure électronique de surface mesurée, représentée sur la carte, est plus homogène. Crédit : Martin Künsting / HZB
Le bisulfure de molybdène (MoS₂) est une substance extrêmement adaptable avec des applications allant de la détection de gaz au rôle de photocatalyseur dans la production d’hydrogène vert. Généralement, l’étude d’un matériau commence par sa forme cristalline globale. Cependant, dans le cas du MoS₂, l’accent a été davantage mis sur l’exploration de ses nanofeuillets monocouches et à quelques couches.
Les quelques études menées jusqu’à présent montrent des résultats divers et irréproductibles sur les propriétés électroniques des surfaces de MoS₂ massives clivées, soulignant la nécessité d’une étude plus systématique, qui a maintenant été réalisée à la source lumineuse BESSY II.
Étude systématique à BESSY II
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 MoS.2 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.
Principales conclusions et implications
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 ». Erika Giangrisostomi dit.
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.
