ಮಾಸ್ಕೋ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಫಿಸಿಕ್ಸ್ ಅಂಡ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿಯ ಸಂಶೋಧಕರು ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಡೈಸಲ್ಫೈಡ್‌ನ ಪರಮಾಣು ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಹಲವಾರು ಹತ್ತಾರು ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್‌ಗಳ ಚೌಕದವರೆಗೆ ಬೆಳೆಯುವಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿದ್ದಾರೆ. ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಬದಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ವಸ್ತುವಿನ ರಚನೆಯನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗೆ ಮುಖ್ಯವಾದ ಚಲನಚಿತ್ರಗಳನ್ನು 900-1,000 ° ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳನ್ನು ಎಸಿಎಸ್ ಅಪ್ಲೈಡ್ ನ್ಯಾನೋ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಜರ್ನಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಎರಡು ಆಯಾಮದ ವಸ್ತುಗಳು ಅವುಗಳ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಯಾಂತ್ರಿಕ ನಿರ್ಬಂಧಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಗಣನೀಯ ಆಸಕ್ತಿಯನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತಿವೆ. 2-D ವಸ್ತುಗಳ ಕುಟುಂಬವು ಲೋಹಗಳು, ಅರೆಲೋಹಗಳು, ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಮತ್ತು ಅವಾಹಕಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್, ಬಹುಶಃ ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಸಿದ್ಧವಾದ 2-D ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ, ಇದು ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಏಕಪದರವಾಗಿದೆ. ಇದು ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ದಾಖಲಾದ ಅತ್ಯಧಿಕ ಚಾರ್ಜ್-ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಚಲನಶೀಲತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಅದು ಅದರ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಡೈಸಲ್ಫೈಡ್ (MoS2) ನಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್‌ನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಅಗಲವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಪ್ರತಿ MoS2 ಪದರವು ಸ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಚ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಸಲ್ಫರ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ಎರಡು ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಪದರವನ್ನು ಹಿಂಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿಭಿನ್ನ 2-D ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳು ಉತ್ತಮ ಭರವಸೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಅವುಗಳನ್ನು ಈಗಾಗಲೇ ಶಕ್ತಿ-ಸಂಬಂಧಿತ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧನೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. 2-D ಮಾಲಿಬ್ಡಿನಮ್ ಡೈಸಲ್ಫೈಡ್‌ನ ವೇಫರ್-ಸ್ಕೇಲ್ (ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರದೇಶ) ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಪಾರದರ್ಶಕ ಮತ್ತು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಗತಿಯ ಪ್ರಗತಿಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ, ಹಾಗೆಯೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನ ಇತರ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ.

"MoS2 ಅನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡ ವಿಧಾನವು ಎರಡು ಹಂತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಪರಮಾಣು ಪದರದ ಠೇವಣಿ ತಂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು MoO3 ನ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಬೆಳೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ನಿಖರವಾದ ಪರಮಾಣು ಪದರದ ದಪ್ಪವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲ್ಲಾ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಕನ್ಫಾರ್ಮಲ್ ಲೇಪನವನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು MoO3 ಅನ್ನು 300 ಮಿಲಿಮೀಟರ್ ವ್ಯಾಸದ ವೇಫರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಪಡೆಯಬಹುದು. ಮುಂದೆ, ಚಲನಚಿತ್ರವನ್ನು ಸಲ್ಫರ್ ಆವಿಯಲ್ಲಿ ಶಾಖ-ಚಿಕಿತ್ಸೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, MoO3 ನಲ್ಲಿನ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಸಲ್ಫರ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು MoS2 ರಚನೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ನಾವು ಈಗಾಗಲೇ ಹಲವಾರು ಹತ್ತಾರು ಚದರ ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ತೆಳ್ಳಗಿನ MoS2 ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯಲು ಕಲಿತಿದ್ದೇವೆ" ಎಂದು MIPT ಯ ಪರಮಾಣು ಲೇಯರ್ ಡಿಪಾಸಿಷನ್ ಲ್ಯಾಬ್‌ನ ಮುಖ್ಯಸ್ಥ ಆಂಡ್ರೆ ಮಾರ್ಕೀವ್ ವಿವರಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಚಿತ್ರದ ರಚನೆಯು ಸಲ್ಫರೈಸೇಶನ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ನಿರ್ಧರಿಸಿದ್ದಾರೆ. 500 ° C ನಲ್ಲಿ ಸಲ್ಫರೈಸ್ ಮಾಡಲಾದ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ಕೆಲವು ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್‌ಗಳು, ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಹುದುಗಿದೆ. 700 ° C ನಲ್ಲಿ, ಈ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಸುಮಾರು 10-20 nm ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ಮತ್ತು S-Mo-S ಪದರಗಳು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಲಂಬವಾಗಿ ಆಧಾರಿತವಾಗಿವೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಮೇಲ್ಮೈ ಹಲವಾರು ತೂಗಾಡುವ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಅಂತಹ ರಚನೆಯು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಿಕಸನ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಅನೇಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ನಲ್ಲಿ MoS2 ಅನ್ನು ಬಳಸಬೇಕಾದರೆ, S-Mo-S ಪದರಗಳು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿರಬೇಕು, ಇದು 900-1,000 ° C ನ ಸಲ್ಫರೈಸೇಶನ್ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸಾಧಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು 1.3 nm ನಷ್ಟು ತೆಳ್ಳಗಿರುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ಎರಡು ಆಣ್ವಿಕ ಪದರಗಳು, ಮತ್ತು ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ ಮಹತ್ವದ (ಅಂದರೆ, ಸಾಕಷ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾದ) ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

ಸೂಕ್ತವಾದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾದ MoS2 ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಲೋಹ-ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್-ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಮೂಲಮಾದರಿಯ ರಚನೆಗಳಲ್ಲಿ ಪರಿಚಯಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು ಫೆರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಹ್ಯಾಫ್ನಿಯಮ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಷೇತ್ರ-ಪರಿಣಾಮದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಮಾದರಿಯಾಗಿದೆ. ಈ ರಚನೆಗಳಲ್ಲಿನ MoS2 ಫಿಲ್ಮ್ ಅರೆವಾಹಕ ಚಾನಲ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಫೆರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪದರದ ಧ್ರುವೀಕರಣದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅದರ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. MoS2 ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವಾಗ, MIPT ಲ್ಯಾಬ್‌ನಲ್ಲಿ ಮೊದಲು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ La:(HfO2-ZrO2) ವಸ್ತುವು ಪ್ರತಿ ಚದರ ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್‌ಗೆ ಸರಿಸುಮಾರು 18 ಮೈಕ್ರೊಕೌಲಂಬ್‌ಗಳ ಉಳಿದ ಧ್ರುವೀಕರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. 5 ಮಿಲಿಯನ್ ಸೈಕಲ್‌ಗಳ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಸಹಿಷ್ಣುತೆಯೊಂದಿಗೆ, ಇದು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಚಾನೆಲ್‌ಗಳಿಗಾಗಿ 100,000 ಸೈಕಲ್‌ಗಳ ಹಿಂದಿನ ವಿಶ್ವ ದಾಖಲೆಯಲ್ಲಿ ಅಗ್ರಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿದೆ.