Riċerkaturi mill-Istitut tal-Fiżika u t-Teknoloġija ta 'Moska rnexxielhom jikbru films irqaq atomikament ta' disulfide tal-molibdenu li jkopru sa diversi għexieren ta 'ċentimetri kwadri. Intwera li l-istruttura tal-materjal tista 'tiġi modifikata billi tvarja t-temperatura ta' sinteżi. Il-films, li huma importanti għall-elettronika u l-optoelettronika, inkisbu f'900-1,000 ° Celsius. Is-sejbiet ġew ippubblikati fil-ġurnal ACS Applied Nano Materials.

Materjali bidimensjonali qed jiġbdu interess konsiderevoli minħabba l-proprjetajiet uniċi tagħhom li joħorġu mill-istruttura tagħhom u r-restrizzjonijiet mekkaniċi kwantiċi. Il-familja ta 'materjali 2-D tinkludi metalli, semimetalli, semikondutturi, u iżolaturi. Il-grafene, li forsi huwa l-aktar materjal 2-D famuż, huwa monosaff ta 'atomi tal-karbonju. Għandha l-ogħla mobilità ta' trasportatur ta' ħlas irreġistrata s'issa. Madankollu, graphene m'għandu l-ebda band gap taħt kundizzjonijiet standard, u dan jillimita l-applikazzjonijiet tiegħu.

B'differenza mill-graffen, il-wisa 'ottimali tal-bandgap fil-molybdenum disulfide (MoS2) jagħmilha adattata għall-użu f'apparat elettroniku. Kull saff MoS2 għandu struttura sandwich, b'saff ta 'molibdenu mbuttat bejn żewġ saffi ta' atomi tal-kubrit. Eterostrutturi bidimensjonali ta 'van der Waals, li jgħaqqdu materjali 2-D differenti, juru wegħda kbira wkoll. Fil-fatt, huma diġà użati ħafna f'applikazzjonijiet u kataliżi relatati mal-enerġija. Sintesi fuq skala wafer (żona kbira) tad-disulfid tal-molibdenu 2-D turi l-potenzjal għal avvanzi rivoluzzjonarji fil-ħolqien ta 'apparat elettroniku trasparenti u flessibbli, komunikazzjoni ottika għal kompjuters tal-ġenerazzjoni li jmiss, kif ukoll f'oqsma oħra tal-elettronika u optoelettronika.

“Il-metodu li ħriġna biex nisintetizzaw MoS2 jinvolvi żewġ passi. L-ewwel, film ta 'MoO3 jitkabbar bl-użu tat-teknika ta' depożizzjoni ta 'saff atomiku, li toffri ħxuna preċiża ta' saff atomiku u tippermetti kisi konformi tal-uċuħ kollha. U MoO3 jista 'jinkiseb faċilment fuq wejfers ta' dijametru sa 300 millimetru. Sussegwentement, il-film jiġi ttrattat bis-sħana fil-fwar tal-kubrit. Bħala riżultat, l-atomi tal-ossiġnu f'MoO3 jiġu sostitwiti b'atomi tal-kubrit, u MoS2 jiġi ffurmat. Diġà tgħallimna nkabbru films MoS2 irqaq atomikament fuq żona sa diversi għexieren ta’ ċentimetri kwadri,” jispjega Andrey Markeev, il-kap tal-Laboratorju ta’ Depożizzjoni tas-Saff Atomic tal-MIPT.

Ir-riċerkaturi ddeterminaw li l-istruttura tal-film tiddependi fuq it-temperatura tas-sulfurizzazzjoni. Il-films sulfurizzati f'500 ° С fihom ħbub kristallini, ftit nanometri kull wieħed, inkorporati f'matriċi amorfa. F'700 ° С, dawn il-kristalliti huma madwar 10-20 nm madwar u s-saffi S-Mo-S huma orjentati perpendikolari mal-wiċċ. Bħala riżultat, il-wiċċ għandu bosta bonds dangling. Struttura bħal din turi attività katalitika għolja f'ħafna reazzjonijiet, inkluża r-reazzjoni tal-evoluzzjoni tal-idroġenu. Biex MoS2 jintuża fl-elettronika, is-saffi S-Mo-S għandhom ikunu paralleli mal-wiċċ, li jinkiseb f'temperaturi ta 'sulfurizzazzjoni ta' 900-1,000 ° С. Il-films li jirriżultaw huma rqaq daqs 1.3 nm, jew żewġ saffi molekulari, u għandhom żona kummerċjalment sinifikanti (jiġifieri, kbira biżżejjed).

Il-films MoS2 sintetizzati taħt kundizzjonijiet ottimali ġew introdotti fi strutturi prototipi ta 'metall-dielettriċi-semikondutturi, li huma bbażati fuq ossidu tal-ħafnju ferroelettriku u jimmudellaw transistor b'effett ta' kamp. Il-film MoS2 f'dawn l-istrutturi serva bħala kanal tas-semikondutturi. Il-konduttività tagħha kienet ikkontrollata billi tinbidel id-direzzjoni tal-polarizzazzjoni tas-saff ferroelettriku. Meta f'kuntatt ma 'MoS2, il-materjal La:(HfO2-ZrO2), li kien żviluppat qabel fil-laboratorju MIPT, instab li kellu polarizzazzjoni residwa ta' madwar 18-il mikrokulomb għal kull ċentimetru kwadru. B'reżistenza għall-bidla ta '5 miljun ċiklu, qabeż ir-rekord dinji preċedenti ta' 100,000 ċiklu għal kanali tas-silikon.