Компьютерное изучение структуры и термической устойчивости однослойной пленки MoS2 на алмазной подложке

Получена 23 октября 2018; Принята 13 декабря 2018;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: А.Е. Галашев, К.А. Иваничкина. Компьютерное изучение структуры и термической устойчивости однослойной пленки MoS2 на алмазной подложке. Письма о материалах. 2019. Т.9. №3. С.270-275
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-3-270-275

Аннотация

В настоящей работе методом молекулярной динамики была исследована устойчивость однослойного MoS2 в диапазоне температур 250-550 К.MoS2 является перспективным материалом для создания на его основе устройств в отраслях электроники и оптоэлектроники. Использование метода химического осаждения из газовой фазы позволяет получать высококачественные однослойные пленки MoS2 на алмазной подложке. Однако, остаются открытыми вопросы касающиеся прочности сцепления MoS2 с подложкой при высокой температуре, а также особенностей структурных изменений MoS2 после его осаждения на подложку и последующем росте температуры. В настоящей работе методом молекулярной динамики была исследована устойчивость однослойного MoS2 в диапазоне температур 250 – 550 К. Структура пленки дисульфида молибдена на алмазной подложке изучалась методом построения многогранников Вороного. Многогранники строились с центром в атомах молибдена так, что соседние атомы серы образовывали грани. Найдены распределения многогранников по числу граней. Эти распределения были также рассчитаны для усеченных многогранников, полученных методом исключения малых геометрических элементов. Сравнение полученных статистических распределений для монослоя MoS2 на алмазной подложке с соответствующими характеристиками автономного MoS2 указывает на значительное изменение структуры монослоя. Это изменение является результатом осаждения дисульфида молибдена на алмазную подложку. В случае достижения системой температуры в 550 К пленка полностью отделяется от подложки. При данной температуре исследуемая система становится термически не устойчива.

Ссылки (33)

1. K. K. Kam, B. A. Parkinson. J. Phys. Chem. 86 (4), 463 (1982). Crossref
2. K. F. Mak, C. Lee, J. Hone, J. Shan, T. F. Heinz. Phys. Rev. Lett. 105, 136805 (2010). Crossref
3. V. M. Pereira, A. H. Castro Neto. Phys. Rev. Lett. 103, 046801 (2009). Crossref
4. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos, A. A. Firsov. Nature. 438, 197 (2005). Crossref
5. Q. H. Wang, K. Kalantar-Zadeh, A. Kis, J. N. Coleman, M. S. Strano. Nat. Nanotech. 7 (11), 699 (2012). Crossref
6. M. Chhowalla, H. S. Shin, G. Eda, L. Li, K. P. Loh, H. Zhang. Nat. Chem. 5 (4), 263 (2013). Crossref
7. S. Hong, A. Krishnamoorthy, P. Rajak, S. Tiwari, M. Misawa, F. Shimojo, R. K. Kalia, A. Nakano, P. Vashishta. Nano Lett. 17 (8), 4866 (2017). Crossref
8. K. Wang, S. Zhou, Y. Zhou, J. Ren, L. Li, Y. Lan. Int. J. Electrochem. Sci. 13, 10766 (2018). Crossref
9. K. Wang, J. Pang, L. Li, S. Zhou, Y. Li, T. Zhang. Front. Chem. Sci. Eng. 12(3), 376 (2018). Crossref
10. J. Xiao, D. Choi, L. Cosimbescu, P. Koech, J. Liu, J. P. Lemmon. Chem. Mater. 22 (16), 4522 (2010). Crossref
11. T. Cheiwchanchamnangij, W. R. Lambrecht. Phys. Rev. B. 85, 205302 (2012). Crossref
12. B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis. Nat. Nanotech. 6, 147 (2011). Crossref
13. Z. Yin, H. Li, H. Li, L. Jiang, Y. Shi, Y. Sun, G. Lu, Q. Zhang, X. Chen, H. Zhang. ACS Nano. 6 (1), 74 (2012). Crossref
14. Q. Peng, S. De. Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 19427 (2013). Crossref
15. S. A. Linnik, A. V. Gaydaychuk, E. Y. Baryshnikov. Mater. Today: Proceedings. 3S, 138 (2016). Crossref
16. J. H. Gong, S. X. Lin, W. Li, J. Gao. Appl. Mech. Mater. 229 - 231, 74 (2012). Crossref
17. S. J. Plimpton. Comp. Phys. 117, 1 (1995). Crossref
18. J-W. Jiang, H-S. Park, T. Rabczuk. J. Appl. Phys. 114, 064307 (2013). Crossref
19. P. Nicolini, T. Polcar. Comp. Mater. Sci. 115, 158 (2016). Crossref
20. Y. Jing, E. O. Ortiz-Quiles, C. R. Cabrera, Z. Chen, Z. Zhou. Electrochim. Acta. 147, 392 (2014). Crossref
21. A. E. Galashev, Yu. P. Zaikov. Rus. J. Electrochem. 51 (9), 867 (2015). Crossref
22. A. E. Galashev, O. R. Rakhmanova. High Temp. 54 (1), 11 (2016). Crossref
23. A. E. Galashev, K. A. Ivanichkina. Rus. J. Phys. Chem. A. 91 (12), 2448 (2017). Crossref
24. A. E. Galashev, O. R. Rakhmanova, O. A. Novruzova. High Temp. 49 (2), 193 (2011). Crossref
25. A. E. Galashev, O. R. Rakhmanova, O. A. Novruzova. High Temp. 49 (4), 528 (2011). Crossref
26. A. E. Galashev, O. R. Rakhmanova. High Temp. 53 (3), 374 (2014). Crossref
27. V. P. Skripov, A. E. Galashev. Rus. Chem. Rev. 52, 97 (1983). Crossref
28. O. A. Novruzova, O. R. Rakhmanova, A. E. Galashev. Rus. J. Phys. Chem. A. 81 (11), 1825 (2007). Crossref
29. V. K. Semenchenko. Selected Chapters of Theoretical Physki. Moscow, Prosveschenie (1966) 396 p. (in Russian). [В.К. Семенченко. Избранные главы теоретической физики. Москва, Просвещение (1966) 396 с.].
30. O. Knacke, O. Kubashewski, K. Hesselman. Termochemical properties of inorganic substances, 2nd. edn. Verlag, Springer (1991) 861 p. Crossref
31. P. G. Neudeck, D. J. Spry, L. Y. Chen, R. S. Okojie, G. M. Beheim, R. D. Meredith, T. L. Ferrier. Mater. Sci. Forum. 556 - 557, 831 (2007). Crossref
32. E.A. Guggenheim. Modern thermodynamics by the methods of Willard Gibbs. Methuen & Co., Great Britain (1933) 206 p.
33. J. J. Gafner, S. Gafner, I. Zamulin, L. Redel, V. M. Samsonov.Phys. Solid State. 55 (10), 2142 (2013).

Другие статьи на эту тему