I circadori di l'Istitutu di Fisica è Tecnulugia di Mosca anu riisciutu à cultivà filmi atomicamente sottili di disulfuru di molibdenu chì si estendenu à parechje decine di centimetri quadrati. Hè statu dimustratu chì a struttura di u materiale pò esse mudificatu variendu a temperatura di sintesi. I filmi, chì sò impurtanti per l'elettronica è l'optoelettronica, sò stati ottenuti à 900-1,000 ° Celsius. I risultati sò stati publicati in a rivista ACS Applied Nano Materials.

I materiali bidimensionali attiranu un interessu considerableu per via di e so proprietà uniche derivanti da a so struttura è e restrizioni meccaniche quantistiche. A famiglia di materiali 2-D include metalli, semimetalli, semiconduttori è insulators. Graphene, chì hè forsi u materiale 2-D più famosu, hè un monolayer di atomi di carbone. Hà a più alta mobilità di trasportatore di carica registrata finu à a data. Tuttavia, u grafene ùn hà micca un intervallu di banda in cundizioni standard, è chì limita e so applicazioni.

A cuntrariu di u grafene, a larghezza ottima di u bandgap in disulfuru di molibdenu (MoS2) u face adattatu per l'usu in i dispositi elettronici. Ogni strata MoS2 hà una struttura sandwich, cù una strata di molibdenu spressu trà dui strati di atomi di sulphur. Eterostrutture bidimensionali di van der Waals, chì combina diversi materiali 2-D, mostranu ancu una grande prumessa. In fatti, sò digià largamente usati in l'applicazioni energetiche è a catalisi. A sintesi di u disulfuru di molibdenu 2-D in scala di wafer (grande area) mostra u potenziale per l'avanzati avanzati in a creazione di apparecchi elettronici trasparenti è flessibili, cumunicazione ottica per computer di prossima generazione, è ancu in altri campi di l'elettronica è l'optoelettronica.

"U metudu chì avemu ghjuntu per sintetizà MoS2 implica dui passi. Prima, un film di MoO3 hè cultivatu cù a tecnica di deposizione di a strata atomica, chì offre un grossu di strati atomicu precisu è permette un revestimentu cunformatu di tutte e superfici. È MoO3 pò esse facilmente uttene nantu à wafers di finu à 300 millimetri di diametru. In seguitu, a film hè trattatu termicamente in vapore sulphur. In u risultatu, l'atomi di l'ossigenu in MoO3 sò rimpiazzati da l'atomi di sulphur, è MoS2 hè furmatu. Avemu digià amparatu à cultivà filmi MoS2 atomicamente sottili nantu à una zona di finu à parechje decine di centimetri quadrati ", spiega Andrey Markeev, u capu di u Laboratoriu di Depositu Atomic Layer di MIPT.

I circadori determinanu chì a struttura di a film dipende da a temperatura di sulfurizazione. I filmi sulfurizzati à 500 ° С cuntenenu grani cristallini, uni pochi nanometri ognunu, incrustati in una matrice amorfa. À 700 ° С, sti cristalli sò circa 10-20 nm à traversu è i strati S-Mo-S sò orientati perpendicularmente à a superficia. In u risultatu, a superficia hà numerosi ligami pendenti. Tali struttura dimustra una alta attività catalitica in parechje reazzioni, cumpresa a reazione di evoluzione di l'idrogenu. Per MoS2 per esse usatu in l'elettronica, i strati S-Mo-S anu da esse paralleli à a superficia, chì hè ottenuta à temperature di sulfurizazione di 900-1,000 ° С. I filmi resultanti sò sottili quant'è 1,3 nm, o dui strati molecolari, è anu una zona di cummerciale significativa (vale à dì, abbastanza grande).

I filmi MoS2 sintetizzati in cundizioni ottimali sò stati intrudutti in strutture di prototipi metalli-dielettrici-semiconduttori, chì sò basati nantu à l'ossidu di hafnium ferroelectric è modellanu un transistor à effettu di campu. U film MoS2 in queste strutture hà servitu cum'è un canali di semiconductor. A so conduttività hè stata cuntrullata da cambià a direzzione di polarizazione di a capa ferroelettrica. Quandu in cuntattu cù MoS2, u materiale La:(HfO2-ZrO2), chì hè statu sviluppatu prima in u labburatoriu MIPT, hè statu truvatu per avè una polarizazione residuale di circa 18 microcoulombs per centimetru quadru. Cù una resistenza di cambiamentu di 5 milioni di cicli, hà superatu u record mundiale precedente di 100 000 cicli per i canali di silicu.