Efeitos da radiação gama em monocamadas de dissulfeto de molibdênio (MoS2)

Abstract

Neste trabalho foi realizado o processo de deposição de monocamadas de dissulfeto de molibdênio (MoS2) sobre diferentes substratos. Para isso utilizou-se a técnica de esfoliação mecânica de cristais de MoS2. Foram utilizados os substratos de PVA/Vidro, o PMMA/Vidro e o SiO2/Si, em que a espessura do SiO2 foi de ~300 nm. Os filmes poliméricos de PMMA e PVA foram depositados sobre substratos de vidro por meio da técnica de spin coating. As monocamadas foram localizadas por microscopia ótica. Disposto disso utilizou-se a técnica de espectroscopia Raman para confirmar o caráter bidimensional das amostras obtidas, uma vez que a diferença de frequência entre os picos Raman A1g e E12g tem sido usado como um dado consistente para a identificação do número de camadas em materiais bidimensionais com MoS2. Confirmado a obtenção de mono e multicamadas de MoS2, as amostras esfoliadas em substratos de PVA/Vidro e SiO2/Si foram irradiadas com diferentes doses de radiação gama e estudadas usando medidas de fotoluminescência. Os resultados de Raman e fotoluminescente de monocamadas irradiadas e não-irradiadas foram usados para estudar o efeito da radiação ionizante. Os modos vibracionais característicos de Raman de monocamadas de MoS2 em substratos de vidro tiveram pequenos deslocamentos após a irradiação. Nenhum comportamento padrão foi observado no deslocamento dos modos A1g e E12g nas amostras irradiadas com baixas doses (5k Gy e 10 kGy). Curiosamente, o deslocamento desses modos Raman na amostra irradiada com 40 kGy mostrou-se semelhante aos deslocamentos observados em uma amostra não exposta a irradiação gama. É possível que esses deslocamentos estejam relacionados à geração de vacâncias de enxofre na monocamada de MoS2 em função da dose de irradiação. A exposição a 40 kGy (maior dose utilizada) provavelmente gerou maior número de vacâncias acelerando o processo de oxidação da monocamada, que pode ser semelhante ao processo de oxidação que ocorreu com a amostra não irradiada, mantida em laboratório sob condições ambiente. As medidas de fotoluminescência mostraram, em especial, o comportamento da banda X (trion), que para a menor dose de irradiação (5 kGy), apresentou maior intensidade quando comparadas as demais amostras. Diferentemente da amostra irradiada com 40 kGy, em que a banda X praticamente desaparece. Analisando as 3 amostras irradiadas com diferentes doses, observou-se que as monocamadas irradiadas com 5 kGy e 10 kGy comportaram-se conforme o esperado, ou seja, o aumento da dose de irradiação está inversamente relacionado com a intensidade do sinal de fotoluminescência. Enquanto que a monocamada irradiada com 40 kGy mostrou um comportamento contrário em que, aparentemente, houve a redução defeitos