Modifikasi Ketebalan Lapisan Mos2 Menggunakan Metode Eksfoliasi Fasa Cair

Abstract

Abstrak
MoS2 berpotensi diaplikasikan pada flexible electronics dan divais optoelekronik. Pada penelitian ini, serbuk MoS2 dimodifikasi menggunakan metode eksfoliasi fasa cair berupa ultrasonikasi selama 60 jam di dalam NMP dan disentrifugasi selama 30 menit dengan kecepatan putar 2000 rpm. Selanjutnya penelitian ini mempelajari efek perubahan konsentrasi MoS2 terhadap karakteristik flakes yang diperoleh. Selain itu, penelitian ini juga membandingkan efek penambahan NaOH. Karakterisasi ketebalan dilakukan dengan mendeposisikan flakes MoS2 di atas kaca dan diukur serapan cahayanya menggunakan cahaya tampak. Hasil pengamatan menunjukkan ketebalan rata-rata lapisan MoS2 berkisar antara 3 - 14 nm saat konsentrasi MoS2 divariasi 1 - 3 mg/ml tanpa NaOH. Penambahan NaOH dapat menurunkan ketebalan lapisan. Proses modifikasi 2 mg/ml MoS2 dengan 1 mg/ml NaOH menghasilkan ketebalan rata-rata sekitar 7 nm. Nilai tersebut lebih kecil dibandingkan hasil modifikasi tanpa NaOH yang memiliki ketebalan rata-rata lapisan sekitar 10 nm. Untuk mempelajari sifat optoelektronik, flakes MoS2 dideposisi di atas SiO2. Pengukuran arus dilakukan saat tegangan divariasi dari -3 V hingga 3 V dan intensitas cahaya divariasi 0 - 1000 W/m2. Hasil penelitian menunjukkan konduktivitas lapisan MoS2 di atas SiO2 dipengaruhi oleh konsentrasi serbuk MoS2 yang dimodifikasi, konsentrasi NaOH yang digunakan, dan konduktivitas SiO2. Peningkatan konsentrasi MoS2 menyebabkan konduktivitas lapisan di atas SiO2 semakin besar. Sebaliknya, peningkatan konsentrasi NaOH menyebabkan penurunan konduktivitas lapisan MoS2. Adanya perbedaan konduktivitas SiO2 yang digunakan menyebabkan konduktivitas lapisan MoS2 yang dieksfoliasi dengan NaOH menjadi lebih tinggi dibandingkan dengan proses eksfoliasi tanpa NaOH. Selain itu, efek cahaya mengakibatkan konduktivitas lapisan MoS2 semakin tinggi. Kata kunci: Serbuk, MoS2, eksfoliasi fasa cair, flakes, lapisan, ketebalan, konduktivitas.
Abstract
MoS2 has a potential to be applied in flexible electronics and optoelectronic devices. In this study, MoS2 powder was modified using liquid phase exfoliation method in which the MoS2 powder diluted in NMP solvent is ultrasonicated for 60 hours and centrifuged for 30 minutes with a 2000 rpm rotational speed. We studied the effect of MoS2 and NaOH variation on the properties of the obtained flakes. The flakes thickness characterization is performed by depositing the MoS2 flakes onto a glass substrate and measuring the transmission of visible light which passed through the deposited sample. The results showed that the average thickness of MoS2 layers vary from 3 to 14 nm when the concentration of MoS2 are varied from 1 - 3 mg/ml without NaOH. The addition of NaOH reduces the layer thickness. Modification process of 2 mg/ml MoS2 with 1 mg/ml NaOH produces the average thickness of about 7 nm. This value is smaller compared to the one modified without NaOH which has an average layer thickness of about 10 nm. To study the optoelectronic properties, the MoS2 flakes were deposited on SiO2 substrate. The current was measured when the voltage was varied from -3 V to 3 V and light intensity is modified from 0 - 1000 W/m2. It is found that the conductivity of MoS2 layer on SiO2 was affected by the concentration of MoS2 powders, the concentration of NaOH, and SiO2 substrate conductivity. The increasing of MoS2 concentration increases the MoS2 layer conductivity. Whereas, the increasing of NaOH concentration decreases the conductivity of MoS2 layer. The difference of SiO2 substrate conductivity used in this experiment causes incorrect result, in which the conductivity of MoS2 exfoliated with NaOH has higher conductivity than the one exfoliated without NaOH. Furthermore, the increasing of light intensity increases the conductivity of MoS2 layer.
Keywords: powder, MoS2, liquid phase exfoliation, flakes, layer, thickness, conductivity