মস্কো ইনস্টিটিউট অফ ফিজিক্স অ্যান্ড টেকনোলজির গবেষকরা কয়েক দশ সেন্টিমিটার বর্গ পর্যন্ত বিস্তৃত মলিবডেনাম ডিসালফাইডের পারমাণবিকভাবে পাতলা ছায়াছবি তৈরি করতে সক্ষম হয়েছেন। এটি প্রদর্শিত হয়েছিল যে উপাদানের গঠন সংশ্লেষণের তাপমাত্রা পরিবর্তন করে পরিবর্তন করা যেতে পারে। ফিল্ম, যা ইলেকট্রনিক্স এবং অপটোইলেক্ট্রনিক্সের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, 900-1,000° সেলসিয়াসে প্রাপ্ত হয়েছিল। এসিএস অ্যাপ্লাইড ন্যানো ম্যাটেরিয়ালস জার্নালে ফলাফল প্রকাশিত হয়েছে।

দ্বি-মাত্রিক উপকরণগুলি তাদের গঠন এবং কোয়ান্টাম যান্ত্রিক সীমাবদ্ধতা থেকে উদ্ভূত তাদের অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে যথেষ্ট আগ্রহ আকর্ষণ করছে। 2-ডি উপাদানের পরিবারে রয়েছে ধাতু, সেমিমেটাল, সেমিকন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটর। গ্রাফিন, যা সম্ভবত সবচেয়ে বিখ্যাত 2-ডি উপাদান, কার্বন পরমাণুর একটি মনোলেয়ার। এটিতে এখন পর্যন্ত রেকর্ড করা সর্বোচ্চ চার্জ-ক্যারিয়ার গতিশীলতা রয়েছে। যাইহোক, স্ট্যান্ডার্ড অবস্থার অধীনে গ্রাফিনের কোন ব্যান্ড গ্যাপ নেই এবং এটি এর প্রয়োগগুলিকে সীমিত করে।

গ্রাফিনের বিপরীতে, মলিবডেনাম ডিসালফাইড (MoS2) এর ব্যান্ডগ্যাপের সর্বোত্তম প্রস্থ এটিকে ইলেকট্রনিক ডিভাইসে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। প্রতিটি MoS2 স্তরের একটি স্যান্ডউইচ গঠন রয়েছে, যেখানে সালফার পরমাণুর দুটি স্তরের মধ্যে মলিবডেনামের একটি স্তর চাপা থাকে। দ্বি-মাত্রিক ভ্যান ডের ওয়ালস হেটেরোস্ট্রাকচার, যা বিভিন্ন 2-ডি উপকরণকে একত্রিত করে, পাশাপাশি দুর্দান্ত প্রতিশ্রুতিও দেখায়। প্রকৃতপক্ষে, তারা ইতিমধ্যে ব্যাপকভাবে শক্তি-সম্পর্কিত অ্যাপ্লিকেশন এবং অনুঘটক ব্যবহৃত হয়. 2-ডি মলিবডেনাম ডাইসালফাইডের ওয়েফার-স্কেল (বড়-ক্ষেত্রের) সংশ্লেষণ স্বচ্ছ এবং নমনীয় ইলেকট্রনিক ডিভাইস, পরবর্তী প্রজন্মের কম্পিউটারের জন্য অপটিক্যাল যোগাযোগ, সেইসাথে ইলেকট্রনিক্স এবং অপটোইলেক্ট্রনিক্সের অন্যান্য ক্ষেত্রে যুগান্তকারী অগ্রগতির সম্ভাবনা দেখায়।

“MoS2 সংশ্লেষণ করার জন্য আমরা যে পদ্ধতিটি নিয়ে এসেছি তাতে দুটি ধাপ জড়িত। প্রথমত, পারমাণবিক স্তর জমা করার কৌশল ব্যবহার করে MoO3 এর একটি ফিল্ম জন্মানো হয়, যা সুনির্দিষ্ট পারমাণবিক স্তরের পুরুত্ব প্রদান করে এবং সমস্ত পৃষ্ঠের কনফর্মাল আবরণের অনুমতি দেয়। এবং MoO3 সহজেই 300 মিলিমিটার ব্যাসের ওয়েফারগুলিতে পাওয়া যায়। এর পরে, ফিল্মটি সালফার বাষ্পে তাপ-চিকিত্সা করা হয়। ফলস্বরূপ, MoO3-তে অক্সিজেন পরমাণুগুলি সালফার পরমাণু দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয় এবং MoS2 গঠিত হয়। আমরা ইতিমধ্যে কয়েক দশ বর্গ সেন্টিমিটার পর্যন্ত একটি এলাকায় পারমাণবিকভাবে পাতলা MoS2 ফিল্মগুলি বৃদ্ধি করতে শিখেছি, "এমআইপিটি-এর পারমাণবিক স্তর ডিপোজিশন ল্যাবের প্রধান আন্দ্রে মার্কিভ ব্যাখ্যা করেন।

গবেষকরা নির্ধারণ করেছেন যে ফিল্মের গঠন সালফারাইজেশন তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। 500°সে সালফারকৃত ফিল্মগুলিতে স্ফটিক দানা থাকে, প্রতিটিতে কয়েক ন্যানোমিটার, একটি নিরাকার ম্যাট্রিক্সে এমবেড করা হয়। 700°С এ, এই স্ফটিকগুলি প্রায় 10-20 nm জুড়ে থাকে এবং S-Mo-S স্তরগুলি পৃষ্ঠের উপর লম্বমুখী হয়। ফলস্বরূপ, পৃষ্ঠের অসংখ্য ঝুলন্ত বন্ধন রয়েছে। এই ধরনের গঠন হাইড্রোজেন বিবর্তন বিক্রিয়া সহ অনেক বিক্রিয়ায় উচ্চ অনুঘটক কার্যকলাপ প্রদর্শন করে। ইলেকট্রনিক্সে MoS2 ব্যবহার করার জন্য, S-Mo-S স্তরগুলিকে পৃষ্ঠের সমান্তরাল হতে হবে, যা 900-1,000°С সালফারাইজেশন তাপমাত্রায় অর্জন করা হয়। ফলস্বরূপ ফিল্মগুলি 1.3 এনএম বা দুটি আণবিক স্তরের মতো পাতলা এবং একটি বাণিজ্যিকভাবে উল্লেখযোগ্য (অর্থাৎ যথেষ্ট বড়) এলাকা রয়েছে।

সর্বোত্তম অবস্থার অধীনে সংশ্লেষিত MoS2 ফিল্মগুলি মেটাল-ডাইইলেকট্রিক-সেমিকন্ডাক্টর প্রোটোটাইপ স্ট্রাকচারে প্রবর্তন করা হয়েছিল, যা ফেরোইলেকট্রিক হাফনিয়াম অক্সাইডের উপর ভিত্তি করে এবং একটি ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টরের মডেল। এই কাঠামোর MoS2 ফিল্মটি একটি অর্ধপরিবাহী চ্যানেল হিসাবে কাজ করে। এর পরিবাহিতা ফেরোইলেকট্রিক স্তরের মেরুকরণের দিক পরিবর্তন করে নিয়ন্ত্রিত হয়েছিল। MoS2-এর সংস্পর্শে থাকাকালীন, La:(HfO2-ZrO2) উপাদান, যা আগে MIPT ল্যাবে তৈরি করা হয়েছিল, তাতে প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে প্রায় 18 মাইক্রোকুলম্বের অবশিষ্ট মেরুকরণ পাওয়া গেছে। 5 মিলিয়ন চক্রের পরিবর্তন সহ্য করার সাথে, এটি সিলিকন চ্যানেলগুলির জন্য 100,000 চক্রের পূর্ববর্তী বিশ্ব রেকর্ডের শীর্ষে রয়েছে।