Новости химической науки > Лазер вытравит одноатомный слой сульфида молибдена

Графен в перспективе может оказаться полезным в создании электронных устройств, отличающихся большей гибкостью, меньшим размером и большей производительностью, чем классические кремниевые микросхемы. Однако, оказывается, не только графен может стать заменой кремния.

Исследователи предполагают, что еще одной альтернативой кремнию в создании электроники нового типа могут оказаться одноатомные слои дисульфида молибдена, обладающие при этом свойствами, которых графен лишен. Для возможности масштабного применения двумерного MoS₂ исследователи разработали простую методику его получения.

Электроны перемещаются в графене в 100 раз быстрее, чем в кремнии, что позволяет создавать транзисторы с большей скоростью переключения – строительные блоки для построения компьютерных логических схем. Однако в отличие от кремния, графен не обладает запрещенной энергетической зоной – энергией, необходимой для переноса электрона и перехода материала от проводящего до непроводящего состояния. Андрес Кастелланос-Гомес (Andres Castellanos-Gomez) из Технологического Университета Дефт (Нидерланды) отмечает, что отсутствие запрещенной зоны не позволяет полностью «отключить» транзистор из графена.

Рисунок из Nano Lett., 2012, DOI: 10.1021/nl301164v

При этом одноатомный слой MoS₂ характеризуется большей по размеру «энергетической щелью», чем у кремния, это означает, что транзисторы из двумерного MoS₂ не только можно полностью отключить, но и для этого потребуется гораздо меньше энергии, чем для отключения кремниевых транзисторов. Хотя скорость перемещения электронов в дисульфиде молибдена не такая высокая, как в графене, его прочность, гибкость и прозрачность сравнима со свойствами графена.

В настоящее время не существует быстрых и простых способов получения одноатомного слоя MoS₂. Обычно исследователи используют уже знакомую по получению первых образцов графена технику отслаивания с помощью липкой ленты или за счет применения растворителя. Однако эти подходы не позволяют получить достаточное количество MoS₂ для получения электронных устройств.

Кастелланос-Гомес случайно обнаружил простой и удобный метод получения плеток MoS₂ достаточной толщины – облучение многослойных хлопьев дисульфида молибдена зеленым лазером приводило к испарению верхних слоев материала, и, как было подтверждено с помощью оптической микроскопии, атомно-силовой микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеивания, остающийся после испарения материал представлял собой одноатомный слой MoS₂. На основе нового материала был получен транзистор, который, как оказалось, имеет скорость переключения такую же, как и скорость переключения транзисторов, полученных из отшелушенных хлопьев MoS₂.

Исследователи из группы Кастелланоса-Гомеса отмечают, что с помощью лазера появляется возможность получения участков однослойного MoS₂ любой формы, что дает возможность создавать сложные схемы, состоящие из десятков транзисторов. Регулирование мощности лазерного излучения позволяет получать трех- или пятислойные хлопья MoS₂, которые благодаря своим свойствам, могут быть использованы в сенсорных системах. Исследователи предполагают, что комбинация участков различной толщины в рамках одной схемы может оказаться полезной для изготовления сенсоров различного типа и принципиально новых оптоэлектронных устройств.

Источник: Nano Lett., 2012, DOI: 10.1021/nl301164v

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #химия поверхности