Peneliti ti Moscow Institute of Fisika sarta Téhnologi geus junun tumuwuh pilem atom ipis molybdenum disulfide Manjang nepi ka sababaraha puluhan séntiméter pasagi. Ieu nunjukkeun yén struktur bahan bisa dirobah ku varying suhu sintésis. Pilem, anu penting pikeun éléktronika sareng optoeléktronik, dicandak dina 900-1,000 ° Celsius. Papanggihan diterbitkeun dina jurnal ACS Applied Nano Materials.

Bahan dua diménsi narik minat anu ageung kusabab sipat unikna tina struktur sareng larangan mékanis kuantum. Kulawarga bahan 2-D kalebet logam, semilogam, semikonduktor, sareng insulator. Graphene, nu meureun bahan 2-D nu kawentar, mangrupakeun monolayer atom karbon. Éta gaduh mobilitas pamawa muatan pangluhurna anu kacatet dugi ka ayeuna. Sanajan kitu, graphene teu boga celah pita dina kaayaan baku, sarta éta ngawatesan aplikasi na.

Beda sareng graphene, lebar pita pita dina molybdenum disulfide (MoS2) cocog pikeun dianggo dina alat éléktronik. Unggal lapisan MoS2 boga struktur sandwich, kalawan lapisan molibdenum squeezed antara dua lapisan atom walirang. Dua diménsi van der Waals heterostructures, nu ngagabungkeun bahan 2-D béda, némbongkeun jangji hébat ogé. Nyatana, aranjeunna parantos seueur dianggo dina aplikasi sareng katalisis anu aya hubunganana sareng énergi. Wafer-skala (area badag) sintésis 2-D molybdenum disulfide nembongkeun potensi kamajuan narabas dina kreasi alat éléktronik transparan sarta fléksibel, komunikasi optik pikeun komputer generasi saterusna, kitu ogé dina widang éléktronika sejen tur optelectronics.

"Metoda anu kami hasilkeun pikeun nyintésis MoS2 ngalibatkeun dua léngkah. Kahiji, pilem MoO3 dipelak ngagunakeun téknik déposisi lapisan atom, nu nawarkeun ketebalan lapisan atom tepat tur ngamungkinkeun palapis conformal sadaya surfaces. Jeung MoO3 bisa kalayan gampang dimeunangkeun dina wafers nepi ka 300 milimeter diaméterna. Salajengna, film dipanaskeun dina uap walirang. Hasilna, atom oksigén dina MoO3 diganti ku atom walirang, sarta MoS2 kabentuk. Kami parantos diajar ngembangkeun pilem MoS2 ipis sacara atom dina daérah dugi ka sababaraha puluhan séntiméter pasagi, ”jelas Andrey Markeev, kapala Lab Deposisi Lapisan Atom MIPT.

Para panalungtik ditangtukeun yén struktur pilem gumantung kana suhu sulfurization. Film sulfurized dina 500 ° C ngandung séréal kristalin, sababaraha nanométer unggal, study dina matriks amorf. Dina 700 ° C, kristalit ieu kira-kira 10-20 nm sakuliah sarta lapisan S-Mo-S berorientasi jejeg permukaan. Hasilna, beungeut boga loba beungkeut dangling. Struktur sapertos nunjukkeun kagiatan katalitik anu luhur dina seueur réaksi, kalebet réaksi évolusi hidrogén. Pikeun MoS2 tiasa dianggo dina éléktronika, lapisan S-Mo-S kedah paralel sareng permukaan, anu dihontal dina suhu sulfurisasi 900-1,000 ° C. Film anu dihasilkeun téh ipis 1,3 nm, atawa dua lapisan molekular, sarta boga wewengkon signifikan komersil (ie, cukup badag).

Film MoS2 disintésis dina kaayaan optimal diwanohkeun kana struktur prototipe logam-diéléktrik-semikonduktor, nu dumasar kana ferroelectric hafnium oksida jeung model transistor éfék médan. Film MoS2 dina struktur ieu dilayanan salaku saluran semikonduktor. Konduktivitasna dikontrol ku ngagentos arah polarisasi lapisan ferroéléktrik. Nalika kontak sareng MoS2, bahan La:(HfO2-ZrO2), anu sateuacana dikembangkeun di lab MIPT, kapanggih gaduh polarisasi residual kirang langkung 18 microcoulombs per centimeter kuadrat. Kalayan daya tahan switching 5 juta siklus, éta topped catetan dunya saméméhna tina 100.000 siklus pikeun saluran silikon.