Crescimento fotoinduzido da fase cristalina de telúrio sobre a matriz de 1T'-MoTe2

Abstract

O ditelureto de molibdênio (MoTe2) na forma 2D é um material promissor para ser usado em dispositivos de memória, pois exibe propriedades que podem ser controladas por meio de sua interação com a luz visível. De forma geral, os materiais baseados em telúrio são sensíveis à luz e podem ter caraterísticas intrínsecas modificadas a partir desta interação. Entretanto, a origem destas transformações tem sido discutida na literatura e ainda não há um consenso se sua causa se deve a efeitos térmicos, ópticos ou ambos agindo simultaneamente. A técnica de espalhamento Raman é uma poderosa ferramenta na investigação e caracterização de materiais onde utiliza-se um laser para este fim. Aqui neste trabalho, espectros de MoTe2 na fase 1T’ foram obtidos com lasers de comprimento de onda nas regiões do visível e infravermelho próximo. Potências relativamente baixas foram utilizadas com o intuito de mitigar efeitos térmicos. Em outro momento, potências relativamente altas foram utilizadas justamente para evidenciar tais efeitos. Por meio dos espectros Raman, foram observadas mudanças relacionadas à cristalização do telúrio. Foi discutido o papel do oxigênio presente no ar para estas transformações, bem como se a origem deste fenômeno tem natureza puramente térmica. Foi verificado que as transformações observadas dependem do comprimento de onda utilizado na fotoexcitação do MoTe2 na fase 1T’. Por fim, as transformações verificadas por meio dos espectros Raman foram interpretadas através do formalismo KJMA – uma teoria abrangente que é capaz de fornecer informações sobre a velocidade e natureza do processo de cristalização. Os resultados obtidos por este trabalho sugerem um componente de natureza atérmica para a transformação observada bem como o crescimento de cadeias unidimensionais de telúrio na região exposta ao laser durante o experimento Raman. Palavras-chave: raman; telúrio; cristalização fotoinduzida.

Molybdenum ditelluride (MoTe2) in 2D form is a promising material for use in memory devices, as it exhibits properties that can be controlled through its interaction with visible light. In general, tellurium-based materials are quite sensitive to light and may have their intrinsic characteristics modified by this interaction. However, the origin of these transformations has been discussed in the literature and there is still no consensus as to whether their cause is due to thermal or optical effects or both acting simultaneously. The Raman technique is a powerful tool in the investigation and characterization of materials where lasers are used for this purpose. Here in this work, spectra of (MoTe2) in the 1T’ phase were obtained with lasers with wavelengths in the visible and near-infrared regions. Relatively low powers were used to mitigate thermal effects. At another time, relatively high powers were used precisely to highlight such effects. Through the Raman spectra, changes related to tellurium crystallization were observed. The role of oxygen present in the air for these transformations was discussed, as well as whether the origin of this phenomenon is purely thermal in nature. It was verified that the observed transformations depend on the wavelength used in the illumination of (MoTe2) in the 1T’ phase. Finally, the transformations verified by means of the Raman spectra were interpreted through the KJMA formalism – a very comprehensive theory that can provide information about the speed and nature of the crystallization process. The results obtained by this work suggest an athermal component for the observed transformation as well as the growth of one-dimensional tellurium chains in the region illuminated by the laser during the Raman experiment. Keywords: raman; tellurium; crystallization.