MoS2- ja WS2 -ohutkalvojen anturisovellukset

Suoraan piirille kasvatetut molybdeeni- ja volframidisulfidiohutkalvot mahdollistavat uusia esineiden internetin anturisovelluksia

Molybdeeni- ja volframidisulfidit (MoS2 sekä WS2) ovat kerroksellisia, kaksiulotteisia materiaaleja, joita on hyödynnetty mikro- ja nanoelektroniikassa, energian varastoinnissa sekä tietoliikenne- ja anturisovelluksissa niiden mielenkiintoisten fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksiensa ansiosta.

Väitöstutkimuksessa nämä materiaalit syntetisoitiin suoraan sirulle ilman siirtovaiheita päällystämällä pinta ensin ohuella metallikalvolla, josta kasvatettiin vastaavia pystysuuntaisia, kiteisiä ja tiiviitä sulfidiohutkalvoja höyrystetyn rikin avulla. Ohutkalvon pinnalla sijaitsevat, kemiallisesti aktiiviset kerrosten reunat parantavat anturien kemiallista ja sähkökemiallista herkkyyttä, kun taas kerrosten suuntautunut kiderakenne edistää valosähköisten varauksenkuljettajien liikkuvuutta. Lisäksi synteesimenetelmä on yhteensopiva tavallisten puolijohdeprosessien kanssa, mikä mahdollistaa tuotannon teollisessa mittakaavassa sekä yksinkertaisen liittämisen elektroniikkapiireihin.
MoS2- ja WS2 -ohutkalvojen käyttökelpoisuutta arvioitiin erilaisissa anturisovelluksissa. Kaasuantureina ne pystyvät havaitsemaan ammoniakin (NH3) pieninä pitoisuuksina. Valoilmaisimena ne ovat herkkiä koko näkyvän valon aallonpituusalueella. Kolmannessa sovelluksessa MoS2 -ohutkalvoja tutkittiin sähkökemiallisina antureina dopamiinin havaitsemiseksi langattoman, älypuhelimeen yhdistetyn mittauslaitteen avulla. Tutkimuksen odotetaan edistävän lukuisten uusien anturien jatkotutkimusta ja -kehitystä markkinoille esineiden internetin (IoT) sovelluksiin.