Watafiti kutoka Taasisi ya Fizikia na Teknolojia ya Moscow wameweza kukuza filamu nyembamba za atomi za molybdenum disulfide zinazofikia makumi kadhaa ya sentimita za mraba. Ilionyeshwa kuwa muundo wa nyenzo unaweza kubadilishwa kwa kutofautiana joto la awali. Filamu, ambazo ni muhimu kwa umeme na optoelectronics, zilipatikana kwa 900-1,000 ° Celsius. Matokeo yalichapishwa katika jarida la ACS Applied Nano Materials.

Nyenzo zenye sura mbili zinavutia sana kwa sababu ya mali zao za kipekee zinazotokana na muundo wao na vizuizi vya kiufundi vya quantum. Familia ya vifaa vya 2-D ni pamoja na metali, semimetali, halvledare, na vihami. Graphene, ambayo labda ni nyenzo maarufu zaidi ya 2-D, ni safu moja ya atomi za kaboni. Ina uhamaji wa juu zaidi wa mtoa huduma iliyorekodiwa hadi sasa. Walakini, graphene haina pengo la bendi chini ya hali ya kawaida, na hiyo inazuia matumizi yake.

Tofauti na graphene, upana kamili wa bandgap katika molybdenum disulfide (MoS2) huifanya kufaa kutumika katika vifaa vya elektroniki. Kila safu ya MoS2 ina muundo wa sandwich, na safu ya molybdenum iliyobanwa kati ya tabaka mbili za atomi za sulfuri. Miundo ya van der Waals yenye sura mbili, ambayo inachanganya nyenzo tofauti za 2-D, inaonyesha ahadi kubwa pia. Kwa kweli, tayari hutumiwa sana katika maombi yanayohusiana na nishati na kichocheo. Usanisi wa kaki (eneo kubwa) wa disulfidi ya molybdenum ya 2-D inaonyesha uwezekano wa maendeleo ya mafanikio katika uundaji wa vifaa vya elektroniki vya uwazi na rahisi, mawasiliano ya macho kwa kompyuta za kizazi kijacho, na pia katika nyanja zingine za umeme na optoelectronics.

"Njia tuliyokuja nayo ya kuunganisha MoS2 inajumuisha hatua mbili. Kwanza, filamu ya MoO3 inakuzwa kwa kutumia mbinu ya utuaji wa safu ya atomiki, ambayo hutoa unene sahihi wa safu ya atomiki na inaruhusu mipako isiyo rasmi ya nyuso zote. Na MoO3 inaweza kupatikana kwa urahisi kwenye mikate ya hadi milimita 300 kwa kipenyo. Ifuatayo, filamu hiyo inatibiwa kwa joto katika mvuke wa sulfuri. Matokeo yake, atomi za oksijeni katika MoO3 hubadilishwa na atomi za sulfuri, na MoS2 huundwa. Tayari tumejifunza kukuza filamu nyembamba za MoS2 kwenye eneo la hadi makumi kadhaa ya sentimita za mraba,” anaelezea Andrey Markeev, mkuu wa Maabara ya Uwekaji Safu ya Atomiki ya MIPT.

Watafiti waliamua kuwa muundo wa filamu unategemea joto la sulfuri. Filamu zilizotiwa salfa kwa 500 ° С zina nafaka za fuwele, nanomita chache kila moja, zilizowekwa kwenye tumbo la amofasi. Kwa 700 ° С, fuwele hizi zina upana wa 10-20 nm na tabaka za S-Mo-S zimeelekezwa kwa uso. Matokeo yake, uso una vifungo vingi vya dangling. Muundo kama huo unaonyesha shughuli ya juu ya kichocheo katika athari nyingi, pamoja na mmenyuko wa mageuzi ya hidrojeni. Ili MoS2 itumike katika vifaa vya elektroniki, tabaka za S-Mo-S zinapaswa kuwa sawa na uso, ambayo hupatikana kwa joto la sulfuri ya 900-1,000 ° С. Filamu zinazotokana ni nyembamba kama 1.3 nm, au tabaka mbili za molekuli, na zina eneo muhimu la kibiashara (yaani, kubwa vya kutosha).

Filamu za MoS2 zilizounganishwa chini ya hali bora zilianzishwa katika miundo ya mfano ya chuma-dielectric-semiconductor, ambayo inategemea oksidi ya hafnium ya ferroelectric na mfano wa transistor yenye athari ya shamba. Filamu ya MoS2 katika miundo hii ilitumika kama chaneli ya semiconductor. Uendeshaji wake ulidhibitiwa kwa kubadili mwelekeo wa polarization wa safu ya ferroelectric. Inapogusana na MoS2, nyenzo ya La:(HfO2-ZrO2), ambayo ilitengenezwa hapo awali katika maabara ya MIPT, ilionekana kuwa na mgawanyiko wa mabaki wa takriban microcoulombs 18 kwa kila sentimita ya mraba. Kwa kuhimili mabadiliko ya mizunguko milioni 5, iliongoza rekodi ya dunia ya awali ya mizunguko 100,000 kwa chaneli za silicon.