MoS₂는 특별한 전기적, 광학적 특성을 지닌 2차원 물질 중의 하나로 많은 연구가 이루어지고 있다. 층 두께에 따라서 밴드갭이 달라지는 성질은 밴드갭 공학의 가능성을 안고 있기도 하다. 이러한 MoS₂에 알칼리 금속을 주로 전기화학적 방법으로 층간 삽입(intercalation)하여 배터리로서의 연구가 활발히 진행되었는데, 본 연구에서는 Na, K와 같은 알칼리 금속을 초고진공 환경 하에서 표면에 증착할 때 나타나는 변화를 ARPES를 통해서 관찰하였다.
먼저 상온에서 알칼리 금속이 증착되면 n-type 전자 도핑에 의한 rigid shift가 나타난다. 이는 밴드 구조가 downward 방향으로 굽어지는 밴드 밴딩(band bending)이 나타났음을 보여준다. 저온에서도 알칼리 금속을 증착하게 되면 아주 작은 양의 알칼리 금속 만으로도 표면 광전압(Surface Photovoltage, SPV)이 발생한다. 굽어진 밴드를 펴주는 과정에서 발생하는 이 SPV 효과는 MoS₂ 샘플의 밴드 밴딩 방향을 알려줄 수 있는데, 나타난 SPV의 방향을 보면 알칼리 금속의 n-type 도핑에 의한 downward 밴드 밴딩을 펴주는 방향으로 나타났다.
MoS₂와 알칼리 금속의 코어레벨에 대해서도 실험하였는데, MoS₂ 기판(substrate)의 코어레벨은 전자 도핑에 의한 rigid shift 이외에 큰 변화가 나타나지 않아서 알칼리 금속과 화학적으로 반응하지 않고 전자의 이동만 나타나는 것으로 보였다. 알칼리 금속의 코어레벨도 반응성을 보이지는 않았지만 수 분에서 수 십분 동안의 시간 내로 빠르게 나타났다가 사라지는 등의 변화를 보였다. 원인으로 예상되는 것이 층간 삽입인데, 90 K의 저온에서도 표면 증착된 알칼리 금속이 바로 밑의 첫번째 반데르발스(Van der Waals) 틈으로 또는 더 깊숙한 벌크 쪽으로의 층간 삽입이 매우 빠르게 일어나면서 스펙트럼의 변화가 나타나는 것으로 판단된다. 증착이 끝난 후 시간이 지나도록 여전히 보이는, 하나만 남은 피크는 속박에너지(Binding energy)가 작아지는 방향으로 움직이는 것이 확인되었는데, 이는 표면에 남아 있는 알칼리 금속 원자들이 모이면서 금속화 현상을 나타내는 것으로 추정된다. 마지막으로 k-공간에서 밴드 구조가 알칼리 금속에 의해 어떻게 변화하는지를 실험했다. 각도분해능 광전자분광법으로 조사하여 전자의 n-type 도핑 이후 K 점에서 전도 밴드가 나타나는 것을 확인하고, 예상되는 이유에 대해서 논했다.