We experimentally study the surface roughness and the lateral friction force in single-layer MoS2 crystals deposited on different substrates: SiO2, mica, and hexagonal boron nitride (h-BN). Roughness and sliding friction measurements are performed by atomic force microscopy. We find a strong dependence of the MoS2 roughness on the underlying substrate material, being h-BN the substrate which better preserves the flatness of the MoS2 crystal. The lateral friction also lowers as the roughness decreases, and attains its lowest value for MoS2 flakes on h-BN substrates. However, it is still higher than for the surface of a bulk MoS2 crystal, which we attribute to the deformation of the flake due to competing tip-to-flake and flake-to-substrate interactions.

1.
A. K.
Geim
and
K. S.
Novoselov
,
Nat. Mater.
6
(
3
),
183
(
2007
);
[PubMed]
F.
Schwierz
,
Nat. Nanotechnol.
5
(
7
),
487
(
2010
).
[PubMed]
2.
K. S.
Novoselov
,
D.
Jiang
,
F.
Schedin
,
T. J.
Booth
,
V. V.
Khotkevich
,
S. V.
Morozov
, and
A. K.
Geim
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
102
(
30
),
10451
(
2005
).
3.
S.
Bertolazzi
,
J.
Brivio
, and
A.
Kis
,
Acs Nano
5
(
12
),
9703
(
2011
);
[PubMed]
J.
Brivio
,
D. T. L.
Alexander
, and
A.
Kis
,
Nano Lett.
11
(
12
),
5148
(
2011
).
[PubMed]
4.
K. F.
Mak
,
C.
Lee
,
J.
Hone
,
J.
Shan
, and
T. F.
Heinz
,
Phys. Rev. Lett.
105
(
13
),
136805
(
2010
).
5.
A.
Castellanos-Gomez
,
M.
Poot
,
G. A.
Steele
,
H. S. J.
van der Zant
,
N.
Agraït
, and
G.
Rubio-Bollinger
,
Adv. Mater.
24
(
6
),
772
(
2012
).
6.
A.
Castellanos-Gomez
,
N.
Agraït
, and
G.
Rubio-Bollinger
,
Appl. Phys. Lett.
96
(
21
),
213116
(
2010
).
7.
B.
Radisavljevic
,
A.
Radenovic
,
J.
Brivio
,
V.
Giacometti
, and
A.
Kis
,
Nat. Nanotechnol.
6
(
3
),
147
(
2011
);
[PubMed]
J.
Pu
,
Y.
Zhang
,
Y.
Wada
,
J. T.-W.
Wang
,
L.-J.
Li
,
Y.
Iwasa
, and
T.
Takenobu
,
Appl. Phys. Lett.
103
(
2
),
023505
(
2013
);
D. J.
Late
,
Y.-K.
Huang
,
B.
Liu
,
J.
Acharya
,
S. N.
Shirodkar
,
J.
Luo
,
A.
Yan
,
D.
Charles
,
U. V.
Waghmare
, and
V. P.
Dravid
,
ACS Nano
7
(
6
),
4879
(
2013
);
[PubMed]
G. A.
Salvatore
,
N.
Muünzenrieder
,
C.
Barraud
,
L.
Petti
,
C.
Zysset
,
L.
Buüthe
,
K.
Ensslin
, and
G.
Troüster
,
ACS Nano
7
(
10
),
8809
(
2013
).
[PubMed]
8.
A.
Splendiani
,
L.
Sun
,
Y.
Zhang
,
T.
Li
,
J.
Kim
,
C.-Y.
Chim
,
G.
Galli
, and
F.
Wang
,
Nano Lett.
10
(
4
),
1271
(
2010
);
[PubMed]
M.
Buscema
,
G. A.
Steele
,
H. S. J.
van der Zant
, and
A.
Castellanos-Gomez
,
Nano Res.
7
(
4
),
1
(
2014
).
9.
A.
Castellanos-Gomez
,
E.
Cappelluti
,
R.
Roldán
,
N.
Agraït
,
F.
Guinea
, and
G.
Rubio-Bollinger
,
Adv. Mater.
25
(
6
),
899
(
2013
).
10.
A.
Castellanos-Gomez
,
M.
Poot
,
G. A.
Steele
,
H. S. J.
van der Zant
,
N.
Agraït
, and
G.
Rubio-Bollinger
,
Nanoscale Res. Lett.
7
(
1
),
233
(
2012
);
[PubMed]
J.
Lee
,
Z.
Wang
,
K.
He
,
J.
Shan
, and
P. X.-L.
Feng
,
ACS Nano
7
(
7
),
6086
(
2013
).
[PubMed]
11.
C.
Lee
,
Q.
Li
,
W.
Kalb
,
X.-Z.
Liu
,
H.
Berger
,
R. W.
Carpick
, and
J.
Hone
,
Science
328
(
5974
),
76
(
2010
).
12.
W.
Bao
,
X.
Cai
,
D.
Kim
,
K.
Sridhara
, and
M. S.
Fuhrer
,
Appl. Phys. Lett.
102
(
4
),
042104
(
2013
);
W.
Chen
,
E. J. G.
Santos
,
W.
Zhu
,
E.
Kaxiras
, and
Z.
Zhang
,
Nano Lett.
13
(
2
),
509
(
2013
).
[PubMed]
13.
A.
Castellanos-Gomez
,
R. H. M.
Smit
,
N.
Agraït
, and
G.
Rubio-Bollinger
,
Carbon
50
(
3
),
932
(
2012
);
Y.
Zhang
,
V. W.
Brar
,
C.
Girit
,
A.
Zettl
, and
M. F.
Crommie
,
Nat. Phys.
5
(
10
),
722
(
2009
).
14.
J.-H.
Chen
,
C.
Jang
,
S.
Xiao
,
M.
Ishigami
, and
M. S.
Fuhrer
,
Nat. Nanotechnol.
3
(
4
),
206
(
2008
).
15.
C. H.
Lui
,
L.
Liu
,
K. F.
Mak
,
G. W.
Flynn
, and
T. F.
Heinz
,
Nature
462
(
7271
),
339
(
2009
).
16.
A.
Castellanos-Gomez
,
M.
Wojtaszek
,
N.
Tombros
,
N.
Agraït
,
B. J.
van Wees
, and
G.
Rubio-Bollinger
,
Small
7
(
17
),
2491
(
2011
).
17.
A. V.
Kretinin
,
Y.
Cao
,
J. S.
Tu
,
G. L.
Yu
,
R.
Jalil
,
K. S.
Novoselov
,
S. J.
Haigh
,
A.
Gholinia
,
A.
Mishchenko
,
M.
Lozada
,
T.
Georgiou
,
C. R.
Woods
,
F.
Withers
,
P.
Blake
,
G.
Eda
,
A.
Wirsig
,
C.
Hucho
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
A. K.
Geim
, and
R. V.
Gorbachev
,
Nano Lett.
14
(
6
),
3270
(
2014
).
18.
C. R.
Dean
,
A. F.
Young
,
I.
Meric
,
C.
Lee
,
L.
Wang
,
S.
Sorgenfrei
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
P.
Kim
, and
K. L.
Shepard
,
Nat. Nanotechnol.
5
(
10
),
722
(
2010
).
19.
R.
Decker
,
Y.
Wang
,
V. W.
Brar
,
W.
Regan
,
H.-Z.
Tsai
,
Q.
Wu
,
W.
Gannett
,
A.
Zettl
, and
M. F.
Crommie
,
Nano Lett.
11
(
6
),
2291
(
2011
).
20.
F.
Ostendorf
,
C.
Schmitz
,
S.
Hirth
,
A.
Kuühnle
,
J. J.
Kolodziej
, and
M.
Reichling
,
Langmuir
25
(
18
),
10764
(
2009
).
21.
A.
Castellanos-Gomez
,
M.
Buscema
,
R.
Molenaar
,
V.
Singh
,
L.
Janssen
,
H. S. J.
van der Zant
, and
G. A.
Steele
,
2D Mater.
1
,
011002
(
2014
).
22.
A.
Castellanos-Gomez
,
R.
Roldán
,
E.
Cappelluti
,
M.
Buscema
,
F.
Guinea
,
H. S. J.
van der Zant
, and
G. A.
Steele
,
Nano Lett.
13
(
11
),
5361
(
2013
).
23.
P.
Nemes-Incze
,
Z.
Osváth
,
K.
Kamarás
, and
L. P.
Biró
,
Carbon
46
(
11
),
1435
(
2008
).
24.
J.-W.
Jiang
,
Z.
Qi
,
H. S.
Park
, and
T.
Rabczuk
,
Nanotechnology
24
(
43
),
435705
(
2013
).
25.
Q.
Lu
,
M.
Arroyo
, and
R.
Huang
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
(
10
),
102002
(
2009
).
26.
Q.
Li
,
C.
Lee
,
R. W.
Carpick
, and
J.
Hone
,
Phys. Status Solidi B
247
(
11-12
),
2909
(
2010
).
27.
H.
Zeng
,
C.
Zhi
,
Z.
Zhang
,
X.
Wei
,
X.
Wang
,
W.
Guo
,
Y.
Bando
, and
D.
Golberg
,
Nano Lett.
10
(
12
),
5049
(
2010
).
28.
E.
Gnecco
,
R.
Bennewitz
,
T.
Gyalog
,
Ch.
Loppacher
,
M.
Bammerlin
,
E.
Meyer
, and
H.-J.
Güntherodt
,
Phys. Rev. Lett.
84
(
6
),
1172
(
2000
);
[PubMed]
Q.
Li
,
Y.
Dong
,
D.
Perez
,
A.
Martini
, and
R. W.
Carpick
,
Phys. Rev. Lett.
106
(
12
),
126101
(
2011
);
[PubMed]
A. P. M.
Barboza
,
H.
Chacham
,
C. K.
Oliveira
,
T. F. D.
Fernandes
,
E. H. M.
Ferreira
,
B. S.
Archanjo
,
R. J. C.
Batista
,
A. B. de
Oliveira
, and
B. R. A.
Neves
,
Nano Lett.
12
(
5
),
2313
(
2012
).
[PubMed]
You do not currently have access to this content.