Moskuko Fisika eta Teknologia Institutuko ikertzaileek molibdeno disulfurozko film atomiko meheak haztea lortu dute zenbait hamarnaka zentimetro karraturainokoak. Materialaren egitura sintesi-tenperatura aldatuz alda daitekeela frogatu zen. Elektronikarako eta optoelektronikarako garrantzitsuak diren filmak 900-1.000° Celsius-ra lortu ziren. Aurkikuntzak ACS Applied Nano Materials aldizkarian argitaratu ziren.

Bi dimentsioko materialak interes handia pizten ari dira egituraren eta mekanika kuantikoen murrizketetatik eratorritako propietate bereziengatik. 2-D materialen familiak metalak, erdimetalak, erdieroaleak eta isolatzaileak barne hartzen ditu. Grafenoa, agian 2-D material ezagunena dena, karbono atomoen monogeruza bat da. Orain arte erregistratutako karga-eramaileen mugikortasunik handiena du. Hala ere, grafenoak ez du banda-hutsunerik baldintza estandarretan, eta horrek bere aplikazioak mugatzen ditu.

Grafenoa ez bezala, molibdeno disulfuroaren (MoS2) banda-hutsaren zabalera optimoa gailu elektronikoetan erabiltzeko egokia da. MoS2 geruza bakoitzak sandwich-egitura du, molibdeno geruza bat sufre atomoen bi geruzaren artean estututa. Bi dimentsioko van der Waals heteroegiturak, 2-D material desberdinak konbinatzen dituztenak, itxaropen handia erakusten dute ere. Izan ere, dagoeneko asko erabiltzen dira energiarekin lotutako aplikazioetan eta katalisian. Molibdeno-disulfuroaren 2-D molibdeno-disulfuroaren obleen eskalan (eremu handian) sintesiak gailu elektroniko garden eta malguak sortzeko, komunikazio optikoa hurrengo belaunaldiko ordenagailuetarako, baita elektronika eta optoelektronikako beste alor batzuetan ere aurrerapausoak emateko aukera erakusten du.

“MoS2 sintetizatzeko asmatu genuen metodoak bi urrats ditu. Lehenik eta behin, MoO3-ren film bat hazten da geruza atomikoaren deposizio-teknika erabiliz, geruza atomikoaren lodiera zehatza eskaintzen duena eta gainazal guztien estaldura konformatua ahalbidetzen duena. Eta MoO3 erraz lor daiteke 300 milimetroko diametroa duten obleetan. Ondoren, filma sufre-lurrunarekin tratatzen da. Ondorioz, MoO3-ko oxigeno-atomoak sufre-atomoz ordezkatzen dira, eta MoS2 sortzen da. Dagoeneko ikasi dugu MoS2 film atomikoki meheak hazten zenbait hamarnaka zentimetro koadroko azaleran», azaldu du Andrey Markeev MIPTeko Geruza Atomikoen Deposizio Laborategiko buruak.

Ikertzaileek zehaztu zuten pelikularen egitura sulfurizazio tenperaturaren araberakoa dela. 500°С-tan sulfuratutako filmek ale kristalinoak dituzte, nanometro batzuk, matrize amorfo batean txertatuta. 700 ° C-tan, kristalito hauek 10-20 nm inguruko zabalera dute eta S-Mo-S geruzak gainazaletik perpendikularki orientatuta daude. Ondorioz, gainazalak lotura zintzilik ugari ditu. Egitura horrek jarduera katalitiko handia erakusten du erreakzio askotan, hidrogenoaren bilakaera erreakzioa barne. MoS2 elektronikan erabiltzeko, S-Mo-S geruzak gainazalarekiko paraleloak izan behar dira, eta hori 900-1.000 ° C-ko sulfurizazio-tenperaturetan lortzen da. Sortzen diren filmak 1,3 nm bezain meheak dira, edo bi geruza molekularra, eta komertzialki esanguratsua (hau da, nahikoa) eremua dute.

Baldintza optimoetan sintetizatutako MoS2 filmak metal-dielektriko-erdieroaleen prototipo egituretan sartu ziren, hafnio oxido ferroelektrikoan oinarritutakoak eta eremu-efektuko transistore bat modelatzen dutenak. Egitura hauetan MoS2 filmak kanal erdieroale gisa balio zuen. Bere eroankortasuna geruza ferroelektrikoaren polarizazio-noranzkoa aldatuz kontrolatzen zen. MoS2rekin kontaktuan egonda, lehenago MIPT laborategian garatu zen La:(HfO2-ZrO2) materialak zentimetro karratuko 18 mikrokulomboko hondar polarizazioa duela aurkitu zen. 5 milioi zikloko kommutazio erresistentziarekin, silizioko kanaletarako 100.000 zikloko aurreko munduko errekorra gainditu zuen.