Crescimento homogêneo de dissulfeto de metais de transição (TMD) sobre substrato de Si / SiO2 pela técnica de fusão do precursor metálico

Abstract

Este trabalho investigou o processo de crescimento homogêneo de WS2 pelo método de fusão de uma solução de precursor metálico Na2WO4 sobre substrato Si / SiO2 com posterior sulfurização da amostra. Os parâmetros reacionais para crescimento homogêneo desses cristais de dicalcogeneto de metal de transição (TMD) foram discutidos, assim como um estudo da influência e atuação do gás hidrogênio no processo de síntese, presente na mistura de gases de arraste Ar / H2, frente ao crescimento sob presença apenas de Ar como gás de arraste, que influencia na otimização da reação. A eficácia das configurações apresentadas para formação de WS2 foram confirmadas a partir de análises de microscopia óptica, devido a presença dos característicos cristais triangulares, análise por Espectroscopia de Foto-elétrons Induzidos por Raios X (XPS), indicando os espectros de tungstênio ligados à enxofre, e por espectroscopia Raman, indicando os picos dos modos característicos do WS2. A partir do método desenvolvido foi possível obter um processo de crescimento homogêneo de WS2, com redução de perda de tungstênio antes do processo de sulfurização. A simples configuração utilizada possibilitou em um melhor controle reacional em relação aos métodos de síntese presentes na literatura.

This work investigated the homogeneous growth process of WS2 by the method of fusion of a metallic precursor solution Na2WO4 on Si / SiO2 substrate with subsequent sulfurization of the sample. The reaction parameters for homogeneous growth of these transition metal dichalcogenide crystals (TMD) were discussed, as well as a study of the influence and performance of hydrogen gas in the synthesis process, present in the Ar / H2 carrier gas mixture, against growth in the presence of only Ar as carrier gas, which will influence the optimization of the reaction. The effectiveness of the configurations presented for the formation of WS2 were confirmed from optical microscopy analysis, due to the presence of characteristic triangular crystals, analysis by X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), indicating the sulfur-bound tungsten spectra, and by Raman spectroscopy, indicating the peaks of modes characteristic of WS2. From the developed method it was possible to obtain a homogeneous WS2 growth process, with reduction of tungsten loss before the sulfurization process. The simple configuration used allows a better reaction control in relation to the synthesis methods present in the literature.