Undersikers fan it Moskouske Ynstitút foar Natuerkunde en Technology binne der yn slagge om atomysk tinne films fan molybdenumdisulfide te groeien, dy't oant inkele tsientallen fjouwerkante sintimeter spanne. It waard oantoand dat de struktuer fan it materiaal kin wurde wizige troch it feroarjen fan de syntezetemperatuer. De films, dy't wichtich binne foar elektroanika en optoelektronika, waarden krigen by 900-1.000 ° Celsius. De befinings waarden publisearre yn it tydskrift ACS Applied Nano Materials.

Twadimensjonale materialen lûke grutte belangstelling fanwegen har unike eigenskippen dy't fuortkomme út har struktuer en kwantummeganyske beheiningen. De famylje fan 2-D materialen omfettet metalen, semimetalen, semiconductors en isolatoaren. Graphene, dat is faaks it meast ferneamde 2-D materiaal, is in monolayer fan koalstof atomen. It hat de heechste mobiliteit fan ladingdrager oant no ta. Graphene hat lykwols gjin bandgap ûnder standertbetingsten, en dat beheint har tapassingen.

Oars as grafene makket de optimale breedte fan 'e bandgap yn molybdenumdisulfide (MoS2) it geskikt foar gebrûk yn elektroanyske apparaten. Eltse MoS2 laach hat in sandwich struktuer, mei in laach fan molybdenum yndrukt tusken twa lagen fan swevel atomen. Twadimensjonale van der Waals heterostruktueren, dy't ferskate 2-D materialen kombinearje, litte ek grutte belofte sjen. Yn feite wurde se al in soad brûkt yn enerzjy-relatearre tapassingen en katalyse. Wafer-skaal (grut-gebiet) synteze fan 2-D molybdenum disulfide toant it potinsjeel foar trochbraak foarútgong yn de skepping fan transparante en fleksibele elektroanyske apparaten, optyske kommunikaasje foar folgjende-generaasje kompjûters, likegoed as yn oare fjilden fan elektroanika en optoelektronika.

"De metoade wêrmei wy kamen om MoS2 te synthesisearjen omfettet twa stappen. Earst wurdt in film fan MoO3 groeid mei de technyk foar deposysje fan atoomlaach, dy't krekte atoomlaachdikte biedt en konforme coating fan alle oerflakken mooglik makket. En MoO3 kin maklik wurde krigen op wafels fan oant 300 millimeter yn diameter. Dêrnei wurdt de film waarmbehannele yn sweveldamp. As gefolch wurde de soerstofatomen yn MoO3 ferfongen troch swevelatomen, en MoS2 wurdt foarme. Wy hawwe al leard om atomysk tinne MoS2-films te groeien op in gebiet fan maksimaal ferskate tsientallen fjouwerkante sintimeter," ferklearret Andrey Markeev, it haad fan MIPT's Atomic Layer Deposition Lab.

De ûndersikers hawwe bepaald dat de struktuer fan 'e film ôfhinklik is fan' e sulfurisaasjetemperatuer. De films sulfurized by 500 ° С befetsje kristallijne korrels, in pear nanometer elk, ynbêde yn in amorfe matrix. By 700 ° С binne dizze kristalliten sawat 10-20 nm oer en binne de S-Mo-S-lagen loodrecht op it oerflak oriïntearre. As gefolch hat it oerflak in protte bongeljende obligaasjes. Sa'n struktuer toant hege katalytyske aktiviteit yn in protte reaksjes, ynklusyf de reaksje fan wetterstofevolúsje. Om MoS2 te brûken yn elektroanika, moatte de S-Mo-S-lagen parallel wêze oan it oerflak, wat wurdt berikt by sulfurisaasjetemperatueren fan 900-1,000 ° С. De resultearjende films binne sa tin as 1,3 nm, of twa molekulêre lagen, en hawwe in kommersjeel signifikant (dus grut genôch) gebiet.

De MoS2 films synthesized ûnder optimale omstannichheden waarden yntrodusearre yn metaal-dielektrysk-semiconductor prototype struktueren, dy't basearre binne op ferroelektryske hafnium okside en model in fjild-effekt transistor. De MoS2-film yn dizze struktueren tsjinne as in semiconductorkanaal. Har konduktiviteit waard regele troch de polarisaasjerjochting fan 'e ferroelektryske laach te wikseljen. Doe't yn kontakt mei MoS2, it La: (HfO2-ZrO2) materiaal, dat waard earder ûntwikkele yn de MIPT lab, waard fûn te hawwen in oerbleaune polarisaasje fan likernôch 18 microcoulombs per fjouwerkante sintimeter. Mei in wikseljende úthâldingsfermogen fan 5 miljoen syklusen helle it it foarige wrâldrekord fan 100.000 syklusen foar silisiumkanalen.