Fracturing of Polycrystalline MoS2Nanofilms
Sledzinska, Marianna (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Jumbert Amblàs, Gil (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Placidi, Marcel (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Arrighi, Aloïs (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Xiao, Peng (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Alzina, Francesc (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Sotomayor Torres, Clivia M. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)

Data:	2020
Resum:	The possibility of tailoring the critical strain of two-dimensional (2D) materials will be crucial for the fabrication of flexible and stretchable devices. While crystalline MoS2 monolayer shows tensile strength comparable to that of steel, a large concentration of defects and grain boundaries in polycrystalline MoS2 significantly degrades its mechanical properties. In this paper, the fracture in polycrystalline MoS2 films with an average grain size below 10 nm is studied at the micro- and nanoscale using electron microscopy. Two samples with different thicknesses and grain orientations horizontal and vertical to the sample plane are measured. The critical uniaxial strain is determined to be approximately 5% and independent of the sample morphology. However, electron beam irradiation is found to enhance the interaction between MoS2 and polydimethylsiloxane (PDMS) substrates, leading to an increased critical strain that can exceed 10%. This enhancement of strain resistance was used to fabricate a mechanically robust array of MoS2 lines 1 mm in length. Finally, nanoscale crack propagation studied by transmission electron microscopy showed that cracks propagate along the grain boundaries as well as through the grains, preferentially along van der Waals planes. These results provide insight into the fracture of polycrystalline 2D materials and a method to enhance the critical strain.
Ajuts:	Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2017-0706 European Commission 289061 Agencia Estatal de Investigación PGC2018-101743-B-I00 Ministerio de Ciencia e Innovación RYC-2017-23758 European Commission 754558
Nota:	Altres ajuts: CERCA Programme/Generalitat de Catalunya
Drets:	Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Matèria:	Polycrystalline MoS2 ; Fracture ; Critical strain ; Crack propagation ; Grain boundary
Publicat a:	ACS applied electronic materials, Vol. 2, Num. 4 (April 2020) , p. 1169-1175, ISSN 2637-6113

DOI: 10.1021/acsaelm.0c00189

14 p, 961.9 KB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats