Moscow Institute of Physics and Technology မှ သုတေသီများသည် ဆယ်ဂဏန်းစတုရန်း စင်တီမီတာအထိရှိသော အက်တမ်ပါးလွှာသော molybdenum disulfide ၏ အက်တမ်ပါးလွှာသော ရုပ်ရှင်များကို စိုက်ပျိုးနိုင်ခဲ့သည်။ ပေါင်းစပ်မှုအပူချိန်ကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် ပစ္စည်း၏ဖွဲ့စည်းပုံကို ပြုပြင်နိုင်သည်ကို သက်သေပြခဲ့သည်။ အီလက်ထရွန်းနစ်နှင့် optoelectronics အတွက် အရေးကြီးသော ရုပ်ရှင်များကို 900-1,000°C တွင် ရရှိခဲ့သည်။ တွေ့ရှိချက်ကို ACS Applied Nano Materials ဂျာနယ်တွင် ထုတ်ဝေခဲ့သည်။

နှစ်ဘက်မြင်ပစ္စည်းများသည် ၎င်းတို့၏ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ကွမ်တမ်စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များကြောင့် ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများ ကြောင့် စိတ်ဝင်စားမှုများစွာရရှိနေပါသည်။ 2-D ပစ္စည်းများ၏ မိသားစုတွင် သတ္တုများ၊ semimetals၊ semiconductors နှင့် insulator များ ပါဝင်သည်။ Graphene သည် အကျော်ကြားဆုံး 2-D ပစ္စည်းဖြစ်ကောင်းဖြစ်နိုင်ပြီး ကာဗွန်အက်တမ်များ၏ monolayer ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ယနေ့အထိ မှတ်တမ်းတင်ထားသည့် အမြင့်ဆုံး အားသွင်း-သယ်ဆောင်သည့် ရွေ့လျားနိုင်မှုရှိသည်။ သို့သော်၊ graphene သည် စံသတ်မှတ်ချက်များအောက်တွင် bandကွာဟမှု မရှိသည့်အပြင် ၎င်းသည် ၎င်း၏အသုံးချမှုများကို ကန့်သတ်ထားသည်။

graphene နှင့် မတူဘဲ၊ molybdenum disulfide (MoS2) တွင် အကောင်းဆုံး bandgap သည် အီလက်ထရွန်နစ် ကိရိယာများတွင် အသုံးပြုရန် သင့်လျော်စေသည်။ MoS2 အလွှာတစ်ခုစီတွင် ဆာလဖာအက်တမ်အလွှာနှစ်ခုကြားတွင် မိုလီဘဒင်နမ်အလွှာနှင့်အတူ ညှပ်ပေါင်မုန့်ဖွဲ့စည်းပုံရှိသည်။ မတူညီသော 2-D ပစ္စည်းများကို ပေါင်းစပ်ထားသည့် နှစ်ဖက်မြင် Van der Waals heterostructures များသည် ကြီးမားသော ကတိကိုလည်း ပြသပါသည်။ အမှန်တော့၊ ၎င်းတို့ကို စွမ်းအင်ဆိုင်ရာ အသုံးချမှုများနှင့် ဓာတ်ပြုခြင်းများတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုနေပြီဖြစ်သည်။ 2-D molybdenum disulfide ၏ Wafer-စကေး (အကျယ်အဝန်း) ပေါင်းစပ်မှုသည် ပွင့်လင်းပြီး လိုက်လျောညီထွေရှိသော အီလက်ထရွန်နစ်ကိရိယာများဖန်တီးမှု၊ မျိုးဆက်သစ်ကွန်ပျူတာများအတွက် အလင်းဝင်ပေါက်ဆက်သွယ်ရေးနှင့် အခြားသော အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းနှင့် optoelectronics နယ်ပယ်များတွင် အောင်မြင်တိုးတက်မှုများအတွက် အလားအလာကို ပြသသည်။

“MoS2 ကို ပေါင်းစပ်ဖို့ ကျွန်တော်တို့ တီထွင်ထားတဲ့ နည်းလမ်းမှာ အဆင့်နှစ်ဆင့် ပါဝင်ပါတယ်။ ပထမဦးစွာ၊ MoO3 ၏ ဖလင်တစ်ချပ်ကို အက်တမ်အလွှာ အပ်နှံခြင်းနည်းပညာကို အသုံးပြု၍ စိုက်ပျိုးထားကာ တိကျသော အက်တမ်အလွှာအထူကို ပေးဆောင်ကာ မျက်နှာပြင်အားလုံး၏ ပုံသဏ္ဍာန်အပေါ်ယံလွှာကို ခွင့်ပြုသည်။ MoO3 ကို အချင်း 300 မီလီမီတာအထိရှိသော wafer များတွင် အလွယ်တကူရနိုင်သည်။ ထို့နောက် ဖလင်ကို ဆာလဖာအငွေ့ဖြင့် အပူပေးသည်။ ရလဒ်အနေဖြင့် MoO3 ရှိ အောက်ဆီဂျင်အက်တမ်များကို ဆာလဖာအက်တမ်များဖြင့် အစားထိုးပြီး MoS2 ကို ဖွဲ့စည်းသည်။ ဆယ်ဂဏန်းစင်တီမီတာအထိ ဧရိယာစတုရန်းစင်တီမီတာအထိ အက်တမ်ပါးလွှာသော MoS2 ရုပ်ရှင်များကို စိုက်ပျိုးရန် ကျွန်ုပ်တို့ သင်ယူထားပြီးဖြစ်သည်” ဟု MIPT ၏ Atomic Layer Deposition Lab အကြီးအကဲ Andrey Markeev က ရှင်းပြသည်။

ရုပ်ရှင်၏ဖွဲ့စည်းပုံသည် sulfurization အပူချိန်ပေါ်တွင်မူတည်သည်ဟုသုတေသီများကဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။ 500°C တွင် ဆာလ်ဖာပြုလုပ်ထားသော ရုပ်ရှင်များတွင် ပုံဆောင်ခဲအစေ့အဆန်များ ပါဝင်ပြီး တစ်ခုစီတွင် နာနိုမီတာအနည်းငယ်၊ amorphous matrix တွင် ထည့်သွင်းထားသည်။ 700°C တွင်၊ ဤပုံဆောင်ခဲများသည် 10-20 nm ခန့်ရှိပြီး S-Mo-S အလွှာများသည် မျက်နှာပြင်နှင့် ထောင့်မှန်ကျသည်။ ရလဒ်အနေနဲ့ မျက်နှာပြင်မှာ ချိတ်ဆွဲထားတဲ့ ချည်နှောင်မှု မြောက်မြားစွာ ရှိပါတယ်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ် တုံ့ပြန်မှုအပါအဝင် တုံ့ပြန်မှုများစွာတွင် မြင့်မားသော ဓာတ်ပြုလှုပ်ရှားမှုကို သရုပ်ပြသည်။ MoS2 ကို အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် အသုံးပြုရန်အတွက်၊ S-Mo-S အလွှာများသည် ဆာလဖာရီဇေးရှင်းအပူချိန် 900-1,000°C ဖြင့် ရရှိနိုင်သော မျက်နှာပြင်နှင့် အပြိုင်ဖြစ်ရပါမည်။ ထွက်ပေါ်လာသောရုပ်ရှင်များသည် 1.3 nm သို့မဟုတ် မော်လီကျူးအလွှာနှစ်ခုအထိ ပါးလွှာပြီး စီးပွားရေးအရ သိသာထင်ရှားသော (ဆိုလိုသည်မှာ လုံလောက်သောကြီးမားသော) ဧရိယာရှိသည်။

အကောင်းဆုံးအခြေအနေများအောက်တွင် ပေါင်းစပ်ထုတ်လုပ်ထားသော MoS2 ရုပ်ရှင်များကို ferroelectric hafnium oxide ကိုအခြေခံသည့် metal-dielectric-semiconductor ရှေ့ပြေးပုံစံတည်ဆောက်ပုံများနှင့် field-effect transistor ကို နမူနာပုံစံပြုထားပါသည်။ ဤအဆောက်အဦများရှိ MoS2 ရုပ်ရှင်သည် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာချန်နယ်တစ်ခုအဖြစ် လုပ်ဆောင်ခဲ့သည်။ ferroelectric အလွှာ၏ polarization ဦးတည်ချက်ကို ပြောင်းခြင်းဖြင့် ၎င်း၏ conductivity ကို ထိန်းချုပ်ထားသည်။ MoS2 နှင့် ထိတွေ့သောအခါ၊ MIPT ဓာတ်ခွဲခန်းတွင် အစောပိုင်းတီထွင်ခဲ့သော La:(HfO2-ZrO2) ပစ္စည်းသည် တစ်စတုရန်းစင်တီမီတာလျှင် 18 microcoulombs ခန့်ကျန်ရှိနေကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ 5 သန်း လည်ပတ်မှု အပြောင်းအလဲ ခံနိုင်ရည်ဖြင့်၊ ၎င်းသည် ဆီလီကွန်ချန်နယ်များအတွက် ယခင်ကမ္ဘာ့စံချိန် 100,000 လည်ပတ်မှုတွင် ထိပ်ဆုံးမှ ရပ်တည်ခဲ့သည်။