氢后处理增强纳米结构 MoS2 薄片的室温铁磁性：实验与第一性原理联合研究
材料科学
2024-10-04 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
我们细致研究了氢辐照和退火分别对通过化学气相沉积 (CVD) 生长的纳米结构 MoS2 薄膜的电子结构和磁性能的影响。我们深入研究了边缘终止结构和点缺陷在诱导室温铁磁性 (RTFM) 中的作用。原始纳米结构 MoS2 薄膜显示出纯 2-H MoS2 相的形成，通过 X 射线衍射 (XRD) 和拉曼光谱得到证实。原始 MoS2 薄膜分别在还原性氢环境中退火和用低能氢离子辐照，以研究硫空位等点缺陷的重要性。在原始薄膜中观察到饱和磁化强度 (Ms) 为 1.66 emu/g 的室温铁磁性。辐照和退火处理后磁化强度均增加。然而，在 200°C 温度下进行氢退火，在室温下获得了最大 Ms 值 2.7 emu/g。铁磁性的增强归因于硫空位的增加、硫上的氢吸附以及边缘的修饰，这通过电子探针显微分析仪 (EPMA)、X 射线光电子能谱 (XPS) 和场发射扫描电子显微镜 (FESEM) 测量分析得到证实。密度泛函理论 (DFT) 计算表明，边缘取向的 MoS2 结构表现出 3.2 μB 的磁化值。此外，引入硫空位和在与硫平行的位置进行氢吸附，分别将磁化值进一步增强至 3.85 μB 和 3.43 μB。这些发现与我们的实验结果大体一致。
关键词
引用
@article{arxiv.2409.01187,
title = {Enhanced room temperature ferromagnetism in nanostructured MoS2 flakes by hydrogen post-treatment: Combined experimental and first-principles-based studies},
author = {Sharmistha Dey and Ankita Phutela and Saswata Bhattacharya and Fouran Singh and Pankaj Srivastava and Santanu Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.01187},
year = {2024}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2406.09721