Peneliti saka Institut Fisika lan Teknologi Moskow wis bisa ngembangake film tipis atom molybdenum disulfide nganti pirang-pirang puluh sentimeter persegi. Dituduhake manawa struktur materi bisa diowahi kanthi ngowahi suhu sintesis. Film kasebut, sing penting kanggo elektronik lan optoelektronik, dipikolehi ing suhu 900-1,000 ° Celsius. Temuan kasebut diterbitake ing jurnal ACS Applied Nano Materials.

Bahan rong dimensi narik kawigaten amarga sifat unik sing asale saka struktur lan watesan mekanik kuantum. Kulawarga bahan 2-D kalebu logam, semimetal, semikonduktor, lan insulator. Graphene, sing mbok menawa minangka bahan 2-D sing paling misuwur, minangka lapisan tunggal saka atom karbon. Nduwe mobilitas pembawa muatan paling dhuwur sing direkam nganti saiki. Nanging, graphene ora duwe celah pita ing kahanan standar, lan mbatesi aplikasi kasebut.

Boten kados graphene, ambane optimal saka celah pita ing molybdenum disulfide (MoS2) ndadekake cocok kanggo nggunakake piranti elektronik. Saben lapisan MoS2 nduweni struktur sandwic, kanthi lapisan molibdenum sing diperes ing antarane rong lapisan atom belerang. Heterostruktur van der Waals rong dimensi, sing nggabungake bahan 2-D sing beda, uga nuduhake janji sing apik. Nyatane, dheweke wis akeh digunakake ing aplikasi lan katalisis sing gegandhengan karo energi. Sintesis wafer (area gedhe) saka 2-D molybdenum disulfide nuduhake potensial kanggo kemajuan terobosan ing nggawe piranti elektronik transparan lan fleksibel, komunikasi optik kanggo komputer generasi sabanjure, uga ing bidang elektronik lan optoelektronik liyane.

"Cara sing digawe kanggo sintesis MoS2 kalebu rong langkah. Kaping pisanan, film MoO3 ditanam kanthi nggunakake teknik deposisi lapisan atom, sing menehi ketebalan lapisan atom sing tepat lan ngidini lapisan konformal kabeh permukaan. Lan MoO3 bisa gampang dipikolehi ing wafer kanthi diameter nganti 300 milimeter. Sabanjure, film kasebut diolah kanthi panas ing uap belerang. Akibaté, atom oksigen ing MoO3 diganti karo atom belerang, lan MoS2 dibentuk. Kita wis sinau ngembangake film MoS2 tipis kanthi atom ing area nganti pirang-pirang puluh sentimeter persegi, "ujare Andrey Markeev, kepala Lab Deposisi Lapisan Atom MIPT.

Para panaliti nemtokake manawa struktur film gumantung saka suhu sulfurisasi. Film sulfurized ing 500 ° C ngemot butir kristal, sawetara nanometer saben, ditempelake ing matriks amorf. Ing 700 ° C, kristal iki kira-kira 10-20 nm lan lapisan S-Mo-S orientasi tegak lurus menyang permukaan. Akibaté, lumahing wis akeh ikatan dangling. Struktur kasebut nuduhake aktivitas katalitik sing dhuwur ing pirang-pirang reaksi, kalebu reaksi evolusi hidrogen. Kanggo MoS2 digunakake ing elektronik, lapisan S-Mo-S kudu sejajar karo permukaan, sing digayuh ing suhu sulfurisasi 900-1,000 ° C. Film sing diasilake tipis nganti 1,3 nm, utawa rong lapisan molekul, lan nduweni area sing signifikan sacara komersial (yaiku, cukup gedhe).

Film MoS2 sing disintesis ing kahanan sing optimal dienal menyang struktur prototipe logam-dielektrik-semikonduktor, sing adhedhasar ferroelektrik hafnium oksida lan model transistor efek lapangan. Film MoS2 ing struktur kasebut minangka saluran semikonduktor. Konduktivitas kasebut dikontrol kanthi ngganti arah polarisasi lapisan ferroelektrik. Nalika kontak karo MoS2, materi La:(HfO2-ZrO2), sing sadurunge dikembangake ing laboratorium MIPT, ditemokake duwe polarisasi residual kira-kira 18 microcoulombs saben centimeter persegi. Kanthi daya tahan switching 5 yuta siklus, iku paling ndhuwur rekor donya sadurunge 100.000 siklus kanggo saluran silikon.