Povpraševanje po računalniških napravah z izjemno nizko porabo energije in visoko zmogljivostjo je gonilna sila za nadaljnji razvoj elektronskih naprav. Med perspektivnimi materiali je molibdenov disulfid (MoS$_2$), ki izkazuje ugodne elektronske in kvantne lastnosti pri prehodu iz “bulk” v tanke plasti. Kljub temu, da so plastni kristali MoS$_2$ že obsežno raziskani, ostajajo električne lastnosti nanocevk MoS$_2$ razmeroma slabo raziskane.
V doktorski disertaciji sem obravnaval nanocevke MoS$_2$ v cilindrični in sploščeni geometriji, ki so bile sintetizirane s kemijsko transportno reakcijo. Zanje je značilna nizka gostota strukturnih napak in ohranjena zvezna kiralna struktura. Ugotovili smo, da je površina sploščenih nanocevk nagubana, pri čemer so privzdignjeni predeli bolj električno prevodni kot poglobljeni. Močno ukrivljeni robovi izkazujejo izrazite razlike v prevodnosti, od neprevodnih do visoko prevodnih območij, kar nakazuje na lokalno ujetje elektronov.
Injiciranje naboja vpliva na površinski potencial nanocevk. Zaradi izrazite anizotropije med prevodnostjo znotraj plasti in pravokotno med plastmi se v MoS$_2$ injiciran naboj širi predvsem lateralno. Vendar pa na lateralno širjenje naboja vplivajo zaključeni sloji, mehanske napetosti zaradi upogibanja slojev in nanocevke ter luske, ki se nahajajo na površini sploščenih nanocevk. Te strukturne nepravilnosti vplivajo na lokalne elektronske lastnosti prek ujetja naboja, elektrostatičnega vpliva in sipanja elektronov zaradi mehanskih napetosti ter posledično pomembno vplivajo na širjenje naboja.
Injiciranje naboja povzroča tudi povratne geometrijske spremembe tako pri sploščenih kot ne-sploščenih nanocevkah. Te deformacije, ki se kažejo kot vijačno sukanje vzdolž osi nanocevke in postopna plastična deformacija, pripisujemo rotacijski komponenti inverznega piezoelektričnega efekta v kiralnih strukturah. Izrazitost efekta je odvisna od premera nanocevke, kiralnosti in zgodovine predhodnih injiciranj naboja.
Te deformacije so obstojne nepričakovano dolgo, kar razlagamo s kopičenjem strukturnih defektov in s tem povezanih napetosti, kar vodi do spominskega učinka in dolgotrajne spremembe površinskega potenciala.
Izbira substrata lahko spremeni izstopno delo nanocevk MoS$_2$ za več sto milivoltov, kar neposredno vpliva na višino Schottkyjeve pregrade, injiciranje naboja in kontaktno upornost – ugotovitve, ki so ključne za kontaktno inženirstvo in izdelavo naprav.
Ti rezultati poudarjajo ključno vlogo strukturne in električne karakterizacije na nanometrski skali za razumevanje prenosa naboja in načrtovanje visoko zmogljivih naprav na osnovi dikalkogenidov prehodnih kovin.
|