Investigación elipsométrica del proceso de etching en películas delgadas de MoS2 sobre carbono vítreo

El Calafate

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica (XXIII CAFQI); 2023

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El MoS2 es un material bidimensional que posee excelentes propiedades electrónicas y estructurales. Este material ha sido ampliamente estudiado en aplicaciones como fotocatálisis, baterías de iones litio, fotodetectores, dispositivos optoelectrónicos, electrocatalizador de la reacción de desprendimiento de hidrógeno (RDH), entre otros. Para su uso como electrocatalizador en necesario obtener capas de MoS2 con alineación vertical para favorecer la exposición de sitios activos y aumentar su eficiencia catalítica. Además, su actividad catalítica está relacionada con el espesor y los defectos sobre la película formada. En este sentido, la técnica de ?etching? por oxidación térmica parcial con trazas de oxígeno en atmósfera de argón permite generar tales defectos, la cual en este trabajo se realiza in situ y de manera controlada. Por otra parte, la elipsometría espectroscópica permite determinar el espesor de la película y evaluar sus propiedades ópticas. En este trabajo se utiliza la elipsometría espectroscópica para investigar el efecto del proceso de etching sobre las propiedades ópticas y estructurales de películas delgadas de MoS2 sobre carbono vítreo. Se sintetizaron películas de MoS2 a partir de la sulfurización a 900 °C de 5 nm de Mo depositados sobre carbono vítreo. El material 2D se caracterizó mediante SEM, AFM y Raman y el etching se realizó a 500 °C en atmósfera de argón. En las Figuras 1a y b se comparan la parte real e imaginaria de la función dieléctrica de MoS2-900°C antes y después del etching a 20 min. La estructura de los picos excitónicos de la función dieléctrica se corresponde con reportes previos3. Se observó la disminución en la intensidad de la función dieléctrica después del etching, lo cual se corresponde con la disminución de la cristalinidad y espesor de la película. En la Figura 1c se muestra la imagen SEM después del etching, donde se observa una morfología heterogénea y con gran exposición de bordes del nanomaterial.El procedimiento de síntesis y el etching realizado de manera in situ permitió obtener electrodos de MoS2 de alta calidad y avanzar en el estudio de catalizadores eficientes para la RDH. La elipsometría espectroscópica permitió verificar las propiedades ópticas del material antes y después del etching, lo cual le agrega valor a esta técnica.