p Para proteger dichalcogenetos de metal de transição semicondutores de monocamada (S-TMDs) da oxidação, eles devem ser totalmente protegidos da luz, mesmo com a curta exposição causando oxidação severa o suficiente para danificar os contatos elétricos e destruir completamente as características ópticas. p Um novo, A colaboração liderada pela Monash University mostrou que a oxidação de monocamadas de dissulfeto de tungstênio (WS2) em condições ambientais é devido à absorção de comprimentos de onda visíveis da luz.

p O novo trabalho, em colaboração com pesquisadores dos Estados Unidos. Laboratório de Pesquisa Naval e da Universidade Autônoma da Universidade de Madrid, informa os pesquisadores que trabalham no campo sobre a natureza fotossensível até então não apreciada desses materiais, e mais importante, atua como um guia para evitar completamente a oxidação em amostras expostas às condições ambientais.

p “Este trabalho deve orientar os pesquisadores nas melhores práticas para a fabricação de dispositivos S-TMD, "diz o autor principal, Sr. Jimmy Kotsakidis.

p Embora já se saiba que ocorre a oxidação de dichalcogenetos de metal de transição semicondutores de monocamada (S-TMDs) em condições ambientais, o mecanismo por trás disso não está claro.

p O novo estudo mostra pela primeira vez que a oxidação do S-TMD WS2 em condições ambientais requer luz de comprimento de onda adequado:a oxidação é causada por luz com energia suficiente para causar transições eletrônicas no WS2, ou seja, a oxidação observada em condições ambientais é fotoinduzida. Os pesquisadores postulam que isso acontece por meio de dois mecanismos plausíveis, Transferência de energia de ressonância de Förster (FRET) e foto-catálise. Devido à química semelhante de S-TMDs, pensa-se que este mesmo efeito deve ser observado em MoS2 e outros S-TMDs na mesma família de materiais.

p Comprimentos de onda de luz em 660 nm ou abaixo (ou seja, comprimentos de onda visíveis) oxidam significativamente WS2. Em contraste, as amostras não oxidaram se expostas à luz de 760 nm (com muito pouca energia de fótons para excitar as transições eletrônicas em WS2), ou foram armazenados no escuro (10 meses), ou em uma atmosfera de nitrogênio iluminada por luz (7 dias).

p "Este importante efeito [fotooxidação] foi esquecido em S-TMDs desde que os estudos de oxidação começaram por volta de 1955. Assim, acreditamos que essas novas descobertas terão implicações significativas para presente, e estudos futuros sobre S-TMDs medidos, armazenado, ou manipulado em condições ambientais, "Sr. Kotsakidis diz.

p Dichalcogenetos de metais de transição atomicamente finos, como WS2, têm atraído muito interesse na última década devido às suas extraordinárias propriedades ópticas e elétricas e, portanto, possível uso em futuros dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos.

p Este novo trabalho informa aos pesquisadores que trabalham na área sobre a natureza fotossensível até então não apreciada desses materiais, e mais importante, atua como um guia para evitar completamente a oxidação em amostras expostas às condições ambientais. Embora estudos anteriores tenham descoberto que a monocamada S-TMDs pode levar semanas para oxidar visivelmente, este trabalho mostra que isso pode acontecer em apenas 7 dias, mesmo em condições de luz ultrabaixa.

p "Compreendendo a estabilidade dos S-TMDs em condições ambientais e sob iluminação leve, crucial para medições e manipulações realizadas nessas condições, é essencial para o seu desenvolvimento em aplicações potenciais, "diz o co-autor Prof Michael Fuhrer.

p Os pesquisadores estudaram monocamadas de dichalcogeneto de metal de transição semicondutor (S-TMD) WS2 cultivado por deposição química de vapor (CVD). As amostras foram expostas a quantidades controladas de luz, e, em seguida, caracterizado usando microscopia óptica, microscopia confocal de varredura a laser (LSCM), espectroscopia de fotoluminescência (PL), e microscopia de força atômica (AFM).

p Os pesquisadores descobriram que a monocamada WS2 exposta às condições ambientais na presença de luz ambiente exibia danos devido à oxidação que poderia ser detectada com o LSCM e AFM, embora não fosse evidente na microscopia óptica convencional devido ao contraste e resolução mais pobres.

p O estudo observou que esta oxidação não era aleatória e estava correlacionada com alta simetria, bordas de alta intensidade e áreas deslocadas para o vermelho no mapa de espectroscopia PL - áreas consideradas como contendo uma concentração mais alta de lacunas de enxofre.

p Em contraste, as amostras mantidas no escuro não mostraram sinais de oxidação por até 10 meses.

p Os pesquisadores então realizaram exposições controladas a luz de irradiância muito baixa em diferentes comprimentos de onda por longos períodos de tempo. A baixa intensidade garantiu que qualquer dano não fosse devido ao aquecimento da luz. Eles descobriram que as amostras expostas à luz com energia de fótons suficiente para excitar WS2 mostraram oxidação, enquanto as energias dos fótons abaixo deste limite não oxidaram WS2. Esta forte dependência de comprimento de onda e aparente falta de dependência de irradiância sugere que a oxidação ambiente de WS2 é iniciada por transições de banda eletrônica mediadas por fótons, isso é, foto-oxidação.