ਮਾਸਕੋ ਇੰਸਟੀਚਿਊਟ ਆਫ ਫਿਜ਼ਿਕਸ ਐਂਡ ਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਕਈ ਦਸ ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਵਰਗ ਤੱਕ ਫੈਲੀ ਮੋਲੀਬਡੇਨਮ ਡਾਈਸਲਫਾਈਡ ਦੀਆਂ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਪਤਲੀਆਂ ਫਿਲਮਾਂ ਨੂੰ ਉਗਾਉਣ ਵਿੱਚ ਕਾਮਯਾਬ ਰਹੇ ਹਨ। ਇਹ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ ਕਿ ਸਮਗਰੀ ਦੀ ਬਣਤਰ ਨੂੰ ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਬਦਲ ਕੇ ਸੋਧਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਫਿਲਮਾਂ, ਜੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਅਤੇ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹਨ, 900-1,000° ਸੈਲਸੀਅਸ 'ਤੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀਆਂ ਗਈਆਂ ਸਨ। ਖੋਜਾਂ ਨੂੰ ACS ਅਪਲਾਈਡ ਨੈਨੋ ਮੈਟੀਰੀਅਲਜ਼ ਜਰਨਲ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ।

ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਬਣਤਰ ਅਤੇ ਕੁਆਂਟਮ ਮਕੈਨੀਕਲ ਪਾਬੰਦੀਆਂ ਤੋਂ ਪੈਦਾ ਹੋਈਆਂ ਉਹਨਾਂ ਦੀਆਂ ਵਿਲੱਖਣ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ ਕਾਫ਼ੀ ਦਿਲਚਸਪੀ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰ ਰਹੀਆਂ ਹਨ। 2-ਡੀ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਪਰਿਵਾਰ ਵਿੱਚ ਧਾਤੂਆਂ, ਸੈਮੀਮੈਟਲਜ਼, ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ, ਅਤੇ ਇੰਸੂਲੇਟਰ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਗ੍ਰਾਫੀਨ, ਜੋ ਸ਼ਾਇਦ ਸਭ ਤੋਂ ਮਸ਼ਹੂਰ 2-ਡੀ ਸਮੱਗਰੀ ਹੈ, ਕਾਰਬਨ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦਾ ਮੋਨੋਲੇਅਰ ਹੈ। ਇਸ ਵਿੱਚ ਅੱਜ ਤੱਕ ਰਿਕਾਰਡ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਚਾਰਜ-ਕੈਰੀਅਰ ਗਤੀਸ਼ੀਲਤਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਿੱਚ ਮਿਆਰੀ ਹਾਲਤਾਂ ਵਿੱਚ ਕੋਈ ਬੈਂਡ ਗੈਪ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਹ ਇਸਦੀਆਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਨੂੰ ਸੀਮਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਦੇ ਉਲਟ, ਮੋਲੀਬਡੇਨਮ ਡਾਈਸਲਫਾਈਡ (MoS2) ਵਿੱਚ ਬੈਂਡਗੈਪ ਦੀ ਸਰਵੋਤਮ ਚੌੜਾਈ ਇਸਨੂੰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਉਪਕਰਨਾਂ ਵਿੱਚ ਵਰਤਣ ਲਈ ਢੁਕਵੀਂ ਬਣਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਹਰੇਕ MoS2 ਪਰਤ ਦੀ ਇੱਕ ਸੈਂਡਵਿਚ ਬਣਤਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਗੰਧਕ ਦੇ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦੀਆਂ ਦੋ ਪਰਤਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਮੋਲੀਬਡੇਨਮ ਦੀ ਇੱਕ ਪਰਤ ਨਿਚੋੜੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਹੈਟਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ, ਜੋ ਕਿ ਵੱਖ-ਵੱਖ 2-ਡੀ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਨੂੰ ਜੋੜਦੇ ਹਨ, ਬਹੁਤ ਵਧੀਆ ਵਾਅਦਾ ਵੀ ਦਿਖਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਵਾਸਤਵ ਵਿੱਚ, ਉਹ ਪਹਿਲਾਂ ਹੀ ਊਰਜਾ-ਸਬੰਧਤ ਕਾਰਜਾਂ ਅਤੇ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। 2-ਡੀ ਮੋਲੀਬਡੇਨਮ ਡਾਈਸਲਫਾਈਡ ਦਾ ਵੇਫਰ-ਸਕੇਲ (ਵੱਡਾ-ਖੇਤਰ) ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਪਾਰਦਰਸ਼ੀ ਅਤੇ ਲਚਕਦਾਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਯੰਤਰਾਂ ਦੀ ਸਿਰਜਣਾ, ਅਗਲੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਕੰਪਿਊਟਰਾਂ ਲਈ ਆਪਟੀਕਲ ਸੰਚਾਰ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਅਤੇ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਦੇ ਹੋਰ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਤਰੱਕੀ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ।

“MoS2 ਨੂੰ ਸਿੰਥੇਸਾਈਜ਼ ਕਰਨ ਲਈ ਅਸੀਂ ਜਿਸ ਢੰਗ ਨਾਲ ਆਏ ਹਾਂ, ਉਸ ਵਿੱਚ ਦੋ ਕਦਮ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਪਹਿਲਾਂ, ਪਰਮਾਣੂ ਪਰਤ ਜਮ੍ਹਾ ਕਰਨ ਦੀ ਤਕਨੀਕ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ MoO3 ਦੀ ਇੱਕ ਫਿਲਮ ਉਗਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਪ੍ਰਮਾਣੂ ਪਰਤ ਦੀ ਸਟੀਕ ਮੋਟਾਈ ਦੀ ਪੇਸ਼ਕਸ਼ ਕਰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਸਾਰੀਆਂ ਸਤਹਾਂ ਦੇ ਅਨੁਕੂਲ ਪਰਤ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਅਤੇ MoO3 ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ 300 ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਵਿਆਸ ਵਾਲੇ ਵੇਫਰਾਂ 'ਤੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਅੱਗੇ, ਫਿਲਮ ਨੂੰ ਗੰਧਕ ਦੇ ਭਾਫ਼ ਵਿੱਚ ਗਰਮੀ ਦਾ ਇਲਾਜ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, MoO3 ਵਿੱਚ ਆਕਸੀਜਨ ਪਰਮਾਣੂ ਗੰਧਕ ਦੇ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦੁਆਰਾ ਬਦਲ ਦਿੱਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ MoS2 ਬਣਦਾ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਪਹਿਲਾਂ ਹੀ ਕਈ ਦਸ ਵਰਗ ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਤੱਕ ਦੇ ਖੇਤਰ 'ਤੇ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਪਤਲੀ MoS2 ਫਿਲਮਾਂ ਨੂੰ ਉਗਾਉਣਾ ਸਿੱਖ ਲਿਆ ਹੈ, ”ਐਂਡਰੀ ਮਾਰਕੀਵ, MIPT ਦੀ ਐਟੌਮਿਕ ਲੇਅਰ ਡਿਪੋਜ਼ਿਸ਼ਨ ਲੈਬ ਦੇ ਮੁਖੀ ਦੱਸਦੇ ਹਨ।

ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਇਹ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤਾ ਕਿ ਫਿਲਮ ਦੀ ਬਣਤਰ ਸਲਫਰਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। 500°С 'ਤੇ ਗੰਧਕ ਵਾਲੀਆਂ ਫਿਲਮਾਂ ਵਿੱਚ ਕ੍ਰਿਸਟਲਿਨ ਦਾਣੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਹਰ ਇੱਕ ਵਿੱਚ ਕੁਝ ਨੈਨੋਮੀਟਰ, ਇੱਕ ਅਮੋਰਫਸ ਮੈਟਰਿਕਸ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। 700°С 'ਤੇ, ਇਹ ਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਟ ਲਗਭਗ 10-20 nm ਦੇ ਪਾਰ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ S-Mo-S ਪਰਤਾਂ ਸਤਹ 'ਤੇ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਲਟਕਦੇ ਬੰਧਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਅਜਿਹੀ ਬਣਤਰ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਸਮੇਤ ਕਈ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਗਤੀਵਿਧੀ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਵਿੱਚ MoS2 ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਨ ਲਈ, S-Mo-S ਲੇਅਰਾਂ ਨੂੰ ਸਤ੍ਹਾ ਦੇ ਸਮਾਨਾਂਤਰ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ 900-1,000°С ਦੇ ਗੰਧਕੀਕਰਨ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਫਿਲਮਾਂ 1.3 nm, ਜਾਂ ਦੋ ਅਣੂ ਪਰਤਾਂ ਜਿੰਨੀਆਂ ਪਤਲੀਆਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਅਤੇ ਵਪਾਰਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ (ਭਾਵ, ਕਾਫ਼ੀ ਵੱਡਾ) ਖੇਤਰ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ।

ਅਨੁਕੂਲ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਸੰਸ਼ਲੇਸ਼ਿਤ MoS2 ਫਿਲਮਾਂ ਨੂੰ ਮੈਟਲ-ਡਾਈਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ-ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਪ੍ਰੋਟੋਟਾਈਪ ਢਾਂਚੇ ਵਿੱਚ ਪੇਸ਼ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ, ਜੋ ਕਿ ਫੇਰੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਹੈਫਨੀਅਮ ਆਕਸਾਈਡ 'ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਹਨ ਅਤੇ ਇੱਕ ਫੀਲਡ-ਇਫੈਕਟ ਟਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰ ਦਾ ਮਾਡਲ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਇਹਨਾਂ ਬਣਤਰਾਂ ਵਿੱਚ MoS2 ਫਿਲਮ ਇੱਕ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਚੈਨਲ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਸਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਨੂੰ ਫੈਰੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਪਰਤ ਦੀ ਧਰੁਵੀਕਰਨ ਦਿਸ਼ਾ ਨੂੰ ਬਦਲ ਕੇ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। MoS2 ਦੇ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ ਹੋਣ 'ਤੇ, La:(HfO2-ZrO2) ਸਮੱਗਰੀ, ਜੋ ਕਿ ਪਹਿਲਾਂ MIPT ਲੈਬ ਵਿੱਚ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ, ਵਿੱਚ ਲਗਭਗ 18 ਮਾਈਕ੍ਰੋਕਲੌਂਬ ਪ੍ਰਤੀ ਵਰਗ ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਦਾ ਬਕਾਇਆ ਧਰੁਵੀਕਰਨ ਪਾਇਆ ਗਿਆ। 5 ਮਿਲੀਅਨ ਸਾਈਕਲਾਂ ਦੀ ਸਵਿਚਿੰਗ ਸਹਿਣਸ਼ੀਲਤਾ ਦੇ ਨਾਲ, ਇਹ ਸਿਲੀਕਾਨ ਚੈਨਲਾਂ ਲਈ 100,000 ਸਾਈਕਲਾਂ ਦੇ ਪਿਛਲੇ ਵਿਸ਼ਵ ਰਿਕਾਰਡ ਨੂੰ ਸਿਖਰ 'ਤੇ ਹੈ।