REM-Aufnahmen einer zerkratzten MoS₂-Monoschicht

Pfluginduzierte Nanoexfoliation von ein- und mehrschichtigen MoS₂-Ober­flächen

Neuer Artikel im Journal "Physical Review Materials"
REM-Aufnahmen einer zerkratzten MoS₂-Monoschicht
Abbildung: MfM/ FSU
  • Forschung
  • Publikation

Meldung vom: 10. März 2020, 12:00 Uhr

Die Oberflächenstrukturen, die sich aus dem Kratzen von Monoschicht-MoS2 auf SiO2 und Mehr­schicht-MoS2 unter Verwendung von Diamant-Nanospitzen mit Normalkräften von bis zu 3 µN und Abtastgeschwindigkeiten von bis zu 10 µm/s unter Umgebungsbedingungen ergeben, werden verglichen. In beiden Fällen beginnt der Schadensprozess mit Normalkräften von ca. 2µN. Wie postmortale AFM-Bilder zeigen, wird die Monoschicht entlang der Zick-Zack-Richtung von MoS2 abgezogen und in Form von flachen dreieckigen Flocken gefaltet. Faltenbildung und Mehrfachfaltung können mit einer Ansammlung von Schmutz verbunden sein, der vom SiO2-Substrat herrührt, das auch von der Spitze zerkratzt wird. Auf dem mehrschichtigen MoS2 werden dickere Chips mit einer linearen Größe von etwa 100 nm und einer Höhe von einigen zehn nm ausgerollt. Das Abplatzen ist mit einer deutlichen Stick-Slip-Bewegung der AFM-Spitze verbunden, wobei die Wiederholungsperiode logarithmisch mit der Geschwindigkeit zunimmt, aber definitiv unter der Chiplänge liegt, was darauf hindeutet, dass der Prozess durch eine Reihe von Peeling-Ereignissen erfolgt. Einfache energetische Überlegungen erklären, warum geschälte Monoschichten dazu neigen, sich über die unbehandelte Oberfläche zu falten, während dickere Schichten dazu neigen, sich zu verbiegen und Späne zu bilden.

Publikation

Alper Özogul, Felix Trillitzsch, Christof Neumann, Antony George, Andrey Turchanin, Enrico Gnecco: "Plowing-induced nanoexfoliation of mono- and multilayer MoS2 surfaces". Phys. Rev. Materials 4 (2020) 033603. DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.4.033603

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