Москванын физика-техникалык институтунун окумуштуулары бир нече ондогон сантиметр чарчы метрге чейинки молибден дисульфидинин атомдук жука пленкаларын өстүрүүгө жетишти. Бул материалдын структурасын синтез температурасын өзгөртүү жолу менен өзгөртүүгө боло тургандыгы көрсөтүлдү. Электроника жана оптоэлектроника үчүн маанилүү болгон пленкалар 900-1000° Цельсийде алынган. Изилдөөлөр ACS Applied Nano Materials журналында жарыяланды.

Эки өлчөмдүү материалдар түзүлүшү жана кванттык механикалык чектөөлөрдөн келип чыккан уникалдуу касиеттери менен чоң кызыгууну жаратууда. 2-D материалдардын үй-бүлөсүнө металлдар, жарым металлдар, жарым өткөргүчтөр жана изоляторлор кирет. Графен, балким, эң белгилүү 2-D материалы, көмүртек атомдорунун бир катмары. Ал бүгүнкү күнгө чейин эң жогорку заряд алып жүрүүчү мобилдүүлүккө ээ. Бирок, графен стандарттык шарттарда тилкеде боштукка ээ эмес жана бул анын колдонулушун чектейт.

Графенден айырмаланып, молибден дисульфидиндеги (MoS2) тилке тилкесинин оптималдуу кеңдиги аны электрондук аппараттарда колдонууга ылайыктуу кылат. Ар бир MoS2 катмары күкүрт атомдорунун эки катмарынын ортосунда сыгылган молибден катмары менен сэндвич структурасына ээ. Ар кандай 2-D материалдарды бириктирген эки өлчөмдүү ван дер Ваальс гетероструктуралары да чоң убадаларды көрсөтөт. Чынында, алар буга чейин энергетика менен байланышкан колдонмолордо жана катализде кеңири колдонулат. 2-D молибден дисульфидинин вафли масштабдуу (чоң аянттуу) синтези тунук жана ийкемдүү электрондук түзүлүштөрдү, кийинки муундун компьютерлери үчүн оптикалык байланышты, ошондой эле электроника менен оптоэлектрониканын башка тармактарын түзүүдөгү чоң жетишкендиктерди көрсөтөт.

"Биз MoS2 синтездөө ыкмасы эки кадамды камтыйт. Биринчиден, MoO3 пленкасы атомдук катмарды жайгаштыруу ыкмасын колдонуу менен өстүрүлөт, ал так атомдук катмардын калыңдыгын сунуштайт жана бардык беттерди конформдуу каптоого мүмкүндүк берет. Ал эми MoO3 диаметри 300 миллиметрге чейинки пластинкалардан оңой эле алынышы мүмкүн. Андан кийин, пленка күкүрт буусу менен жылуулук менен иштетилет. Натыйжада MoO3 курамындагы кычкылтек атомдору күкүрт атомдору менен алмашып, MoS2 пайда болот. Биз буга чейин бир нече ондогон чарчы сантиметрге чейинки аянтта атомдук жука MoS2 пленкаларын өстүрүүнү үйрөнгөнбүз”, - деп түшүндүрөт MIPTтин атомдук катмардын катмарын жайгаштыруу лабораториясынын жетекчиси Андрей Маркеев.

Изилдөөчүлөр пленканын түзүлүшү күкүрттүү температурага көз каранды экенин аныкташкан. 500°С күкүрттүү пленкалар аморфтук матрицага салынган ар бири бир нече нанометрдик кристаллдык бүртүктөрдү камтыйт. 700°Сте бул кристаллиттер болжол менен 10-20 нм жана S-Mo-S катмарлары бетине перпендикуляр багытталган. Натыйжада, бетинде көптөгөн салбыраган байланыштар бар. Мындай түзүлүш көптөгөн реакцияларда, анын ичинде суутектин эволюциялык реакциясында жогорку каталитикалык активдүүлүктү көрсөтөт. MoS2 электроникада колдонулушу үчүн S-Mo-S катмарлары бетине параллель болушу керек, бул 900-1000°С күкүрттүү температурада жетишилет. Алынган пленкалар 1,3 нм, же эки молекулалык катмар сыяктуу жука жана коммерциялык жактан маанилүү (б.а., жетишерлик чоң) аймакка ээ.

Оптималдуу шарттарда синтезделген MoS2 пленкалар металл-диэлектрик-жарым өткөргүчтүү прототиптүү конструкцияларга киргизилди, алар ферроэлектрдик гафний оксидине негизделген жана талаа эффективдүү транзистордун моделин түзөт. Бул структуралардагы MoS2 пленкасы жарым өткөргүч канал катары кызмат кылган. Анын өткөргүчтүгү ферроэлектр катмарынын поляризация багытын алмаштыруу аркылуу башкарылган. MoS2 менен байланышта болгондо, мурда MIPT лабораториясында иштелип чыккан La:(HfO2-ZrO2) материалынын бир чарчы сантиметрге болжол менен 18 микрокулондук калдык поляризациясы бар экени аныкталган. 5 миллион циклдин өтүү туруктуулугу менен ал кремний каналдары боюнча 100 000 цикл менен мурунку дүйнөлүк рекордду жаңылады.