Enhancing hydrogen evolution activity of MoS2 basal plane by substitutional doping and strain engineering

본 연구에서는 Density functional theory(DFT) 계산을 이용하여, $MoS_2$의 Mo와 S를 다른 원자로 치환 했을 때 $2H-MoS_2$ monolayer의 basal plane에서 HER활성을 향상시켰다. 특히 Ge와 Rh를 치환한 경우, ${\Delta}G_H$가 각각 0.03eV, 0,07eV로 최적에 가까운 HER활성이 나타났다. 다른 원자의 치환이 Fermi level 근처의 DOS(density of states)를 높여, ${\Delta}G_H$을 0에 가깝게 낮출 수 있음을 확인하였다. 또한 치환되는 원자의 농도, 그리고 strain을 변화시켜 농도와 strain의 증가에 따른 ${\Delta}G_H$ 감소를 발견했다. 이로써 각치환되는 원자마다, 치환 농도와 strain을 함께 변화시켜 ${\Delta}G_H$을 낮출 수 있었다. ${\Delta}G_H$가 0에 가까운(${\pm}{\pm}0.2eV$ 이내) 원자종류, 치환 농도, strain의 여러 조합을 찾았다.