journal article·2018-12

2D layered transition metal dichalcogenides (MoS2): Synthesis, applications and theoretical aspects

Arun Kumar Singh, P. Kumar, D.J. Late, Ashok Kumar, S. Patel, Jai Singh

Publisher page

Abstract

Abstract Recently, graphene and other two-dimensional (2D) transition metal dichalcogenides (TMDCs) have been widely explored due to their unique optical, mechanical, electrical and sensing properties for versatile electronic and optoelectronic applications. The atomically thin layers of TMDC materials have shown potential to replace state-of-the-art silicon-based technology. Graphene has already revealed an excess of new physics and multifaceted applications in several areas. Similarly, mono-layers of TMDCs such as molybdenum disulfide (MoS2) have also shown excellent electrical and optical properties possessing a direct band-gap of ∼1.8 eV combined with high mechanical flexibility. In contrast to semi-metallic graphene, the semiconducting behavior of MoS2 allows it to overcome the deficiencies of zero-band-gap graphene. This review summarizes the synthesis of 2D MoS2 by several techniques, i.e., mechanical and chemical exfoliation, RF-sputtering, atomic layer deposition (ALD) and chemical vapor deposition (CVD), etc. Furthermore, extensive studies based on potential applications of MoS2 such as the sensor, solar cells, field emission and as an efficient catalyst for hydrogen generation has been included. Theoretical aspects combined with the experimental observations to provide more insights on the dielectric, optical and topological behavior of MoS2 was highlighted.
Source: openaire · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: 2D Materials and Applications · Graphene research and applications · MXene and MAX Phase Materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (100+)

Show source-provided references
1. Novoselov · Science · 2016 · 353 · 943910.1126/science.aac9439 ↗
2. Geim · Nat. Mater. · 2007 · 6 · 18310.1038/nmat1849 ↗
3. Geim · Science · 2009 · 324 · 153010.1126/science.1158877 ↗
4. Novoselov · Science · 2004 · 306 · 66610.1126/science.1102896 ↗
5. Late · Solid State Commun. · 2010 · 150 · 73410.1016/j.ssc.2010.01.030 ↗
6. Nguyen · Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. · 2016 · 7 · 023002
7. Jo · Nanotechnology · 2012 · 23 · 11200110.1088/0957-4484/23/11/112001 ↗
8. Kumar · Rev. Adv. Sci. Eng. · 2013 · 2 · 23810.1166/rase.2013.1043 ↗
9. Singh · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2013 · 5 · 527610.1021/am401119j ↗
10. Singh · Mater. Chem. · 2012 · 22 · 1516810.1039/c2jm32716c ↗
11. Singh · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2014 · 6 · 249310.1021/am4049145 ↗
12. Pang · Adv. Mater. · 2011 · 23 · 277910.1002/adma.201100304 ↗
13. Plutnar · J. Mater. Chem. C · 2018
14. Han · Nat. Photon. · 2012 · 6 · 10510.1038/nphoton.2011.318 ↗
15. Yuan · Adv. Mater. · 2013 · 25 · 76610.1002/adma.201203172 ↗
16. Smith · Nano Lett. · 2013 · 13 · 323710.1021/nl401352k ↗
17. Singh · Adv. Func. Mater. · 2014 · 24 · 712510.1002/adfm.201402231 ↗
18. Radisavljevic · ACS Nano · 2011 · 5 · 993410.1021/nn203715c ↗
19. Begliarbekov · Nanotechnology · 2011 · 22 · 16520310.1088/0957-4484/22/16/165203 ↗
20. Dutta · Meas. Sci. Technol. · 2015 · 26 · 11510410.1088/0957-0233/26/11/115104 ↗
21. Jeong · 2D Mater. · 2016 · 3 · 03502710.1088/2053-1583/3/3/035027 ↗
22. Garcia · Chem. Soc. Rev. · 2018
23. Sanchez · Nat. Nanotechnol. · 2013 · 8 · 49710.1038/nnano.2013.100 ↗
24. Zhang · Adv. Mater. · 2013 · 25 · 345610.1002/adma.201301244 ↗
25. Bertolazzi · ACS Nano. · 2013 · 7 · 324610.1021/nn3059136 ↗
26. Li · Small · 2012 · 8 · 6310.1002/smll.201101016 ↗
27. Late · ACS Nano. · 2013 · 7 · 487910.1021/nn400026u ↗
28. Ko · Semicond. Sci. Technol. · 2017 · 32 · 06501510.1088/1361-6641/aa6819 ↗
29. Hang · Adv. Mater. · 2014 · 27 · 935
30. Lee · Adv. Mater. · 2013 · 25 · 669910.1002/adma.201303230 ↗
31. Acerce · Nat. Nanotech. · 2015 · 10 · 31310.1038/nnano.2015.40 ↗
32. Leng · ACS Nano · 2016 · 10 · 920810.1021/acsnano.6b05746 ↗
33. Cao · Small · 2013 · 9 · 290510.1002/smll.201203164 ↗
34. Lin · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2012 · 45 · 34510210.1088/0022-3727/45/34/345102 ↗
35. Zhao · 2D Mater. · 2016 · 3 · 02502710.1088/2053-1583/3/2/025027 ↗
36. Xu · 2D Mater. · 2016 · 3 · 02100710.1088/2053-1583/3/2/021007 ↗
37. Paul · Nanotechnology · 2016 · 27 · 12570610.1088/0957-4484/27/12/125706 ↗
38. Ahn · 2D Mater. · 2016 · 3 · 04501110.1088/2053-1583/3/4/045011 ↗
39. Liu · Nanotechnology · 2015 · 26 · 17520110.1088/0957-4484/26/17/175201 ↗
40. Late · Adv. Funct. Mater. · 2012 · 22 · 189410.1002/adfm.201102913 ↗
41. Late · Adv. Mater. · 2012 · 24 · 354910.1002/adma.201201361 ↗
42. Matte · Angew. Chem. Int. · 2010 · 49 · 405910.1002/anie.201000009 ↗
43. Kashid · Small · 2013 · 9 · 273010.1002/smll.201300002 ↗
44. Bae · Nat. Nanotechnol. · 2010 · 5 · 57410.1038/nnano.2010.132 ↗
45. Late · ACS Nano · 2012 · 6 · 563510.1021/nn301572c ↗
46. Wang · Nanotechnology · 2015 · 26 · 29200110.1088/0957-4484/26/29/292001 ↗
47. Lin · Nat. Nanotechnol. · 2014 · 9 · 39110.1038/nnano.2014.64 ↗
48. Kappera · Nat. Mater. · 2014 · 13 · 112810.1038/nmat4080 ↗
49. Castro · Rev. Mod. Phys. · 2009 · 81 · 10910.1103/RevModPhys.81.109 ↗
50. Schulman · ACS Appl. Mater. & Interfaces · 2017 · 9 · 4461710.1021/acsami.7b14711 ↗
51. He · Appl. Mater. Today · 2016 · 3 · 2310.1016/j.apmt.2016.02.001 ↗
52. Benavente · Coord. Chem. Rev. · 2002 · 224 · 8710.1016/S0010-8545(01)00392-7 ↗
53. Ding · Chem · 2016 · 1 · 69910.1016/j.chempr.2016.10.007 ↗
54. R.J. Toh, Z. Sofer, J. Luxa, D. Sedmidubský, M. Pumera, Chem. Commun. 53 (2017) 3054–3057.10.1039/C6CC09952A ↗
55. Wang · Nat. Nano. · 2012 · 7 · 69910.1038/nnano.2012.193 ↗
56. Mak · Phys. Rev. Lett. · 2010 · 105 · 13680510.1103/PhysRevLett.105.136805 ↗
57. Kuc · Phys. Rev. B · 2011 · 83 · 24521310.1103/PhysRevB.83.245213 ↗
58. Kobayashi · Phys. Rev. B · 1995 · 51 · 1708510.1103/PhysRevB.51.17085 ↗
59. Liu · IEEE Trans. Electron Devices · 2011 · 58 · 304210.1109/TED.2011.2159221 ↗
60. Ding · Physica B · 2011 · 406 · 225410.1016/j.physb.2011.03.044 ↗
61. Lebègue · Phys. Rev. B · 2009 · 79 · 11540910.1103/PhysRevB.79.115409 ↗
62. Splendiani · Nano Lett. · 2010 · 10 · 127110.1021/nl903868w ↗
63. Frindt · Proc. R. Soc. Lond. A · 1963 · 273 · 6910.1098/rspa.1963.0075 ↗
64. Elias · Nat. Phys. · 2011 · 7 · 70110.1038/nphys2049 ↗
65. Frindt · Phys. Rev. · 1965 · 140 · A53610.1103/PhysRev.140.A536 ↗
66. Frindt · J. Appl. Phys. · 1966 · 37 · 192810.1063/1.1708627 ↗
67. F. Wang, Z. Wang, Q. Wang, F. Wang, L. Yin, K. Xu, Y. Huang, J. He, Nanotechnology 26 (2015) 292001.10.1088/0957-4484/26/29/292001 ↗
68. Bonaccorso · Mater. Today · 2012 · 15 · 56410.1016/S1369-7021(13)70014-2 ↗
69. Mayorov · Nano Lett. · 2011 · 11 · 239610.1021/nl200758b ↗
70. Novoselov · Proc. Nat. Acad. Sci. U S A · 2005 · 102 · 1045110.1073/pnas.0502848102 ↗
71. Jariwala · Appl. Phys. Lett. · 2013 · 102 · 17310710.1063/1.4803920 ↗
72. Liu · IEEE Trans. Electron Devices · 2011 · 58 · 304210.1109/TED.2011.2159221 ↗
73. Fivaz · Phys. Rev. · 1967 · 163 · 74310.1103/PhysRev.163.743 ↗
74. Lee · Adv. Mater. · 2011 · 23 · 417810.1002/adma.201101013 ↗
75. Zhang · Adv. Mater. · 2013 · 25 · 345610.1002/adma.201301244 ↗
76. Kaasbjerg · Phys. Rev. B · 2012 · 85 · 11531710.1103/PhysRevB.85.115317 ↗
77. Ferrari · Phys. Rev. Lett. · 2006 · 97 · 18740110.1103/PhysRevLett.97.187401 ↗
78. Gupta · Nano Lett. · 2006 · 6 · 266710.1021/nl061420a ↗
79. Graf · Nano Lett. · 2007 · 7 · 23810.1021/nl061702a ↗
80. Lee · ACS Nano · 2010 · 4 · 269510.1021/nn1003937 ↗
81. Li · Adv. Funct. Mater. · 2012 · 22 · 138510.1002/adfm.201102111 ↗
82. Chakraborty · J. Raman Spectrosc. · 2013 · 44 · 9210.1002/jrs.4147 ↗
83. Bagnall · Physica B · 1980 · 99 · 34310.1016/0378-4363(80)90257-0 ↗
84. Bertolazzi · ACS Nano · 2011 · 5 · 970310.1021/nn203879f ↗
85. Gomez · Adv. Mater. · 2012 · 24 · 77210.1002/adma.201103965 ↗
86. Radisavljevic · Nat. Nanotechnol. · 2011 · 6 · 14710.1038/nnano.2010.279 ↗
87. Zhao · ACS Nano · 2013 · 7 · 79110.1021/nn305275h ↗
88. Martin · 2004
89. Lee · 2012
90. Kresse · Phys. Rev. B · 1996 · 54 · 1116910.1103/PhysRevB.54.11169 ↗
91. Bansil · Reviews of Modern Physics · 2016 · 88 · 02100410.1103/RevModPhys.88.021004 ↗
92. Kohn · Rev. Mod. Phys. · 1999 · 71 · 125310.1103/RevModPhys.71.1253 ↗
93. Prasad · 2014
94. Mak · Phys. Rev. Lett. · 2010 · 105 · 13680510.1103/PhysRevLett.105.136805 ↗
95. Kuc · Phys. Rev. B · 2011 · 83 · 24521310.1103/PhysRevB.83.245213 ↗
96. Kumar · Eur. Phys. J. B · 2012 · 85 · 18610.1140/epjb/e2012-30070-x ↗
97. Kumar · Mater. Chem. Phys. · 2012 · 135 · 75510.1016/j.matchemphys.2012.05.055 ↗
98. Splendiani · Nano Lett. · 2010 · 10 · 127110.1021/nl903868w ↗
99. Bhimanapati · ACS Nano · 2015 · 9 · 1150910.1021/acsnano.5b05556 ↗
100. Sun · ACS Nano · 2010 · 4 · 707310.1021/nn102167f ↗