Moskva fizika-texnika instituti tadqiqotchilari bir necha o'n santimetr kvadratgacha bo'lgan molibden disulfidining atomik nozik plyonkalarini o'stirishga muvaffaq bo'lishdi. Sintez haroratini o'zgartirish orqali materialning tuzilishini o'zgartirish mumkinligi ko'rsatildi. Elektronika va optoelektronika uchun muhim bo'lgan filmlar 900-1000 ° Tselsiyda olingan. Topilmalar ACS Applied Nano Materials jurnalida chop etildi.

Ikki o'lchovli materiallar, ularning tuzilishi va kvant mexanik cheklovlaridan kelib chiqadigan noyob xususiyatlari tufayli katta qiziqish uyg'otmoqda. Ikki o'lchovli materiallar oilasiga metallar, yarim metallar, yarim o'tkazgichlar va izolyatorlar kiradi. Grafen, ehtimol, eng mashhur ikki o'lchovli material bo'lib, uglerod atomlarining bir qatlamidir. U hozirgi kunga qadar qayd etilgan eng yuqori zaryad tashuvchi harakatchanlikka ega. Biroq, standart sharoitlarda grafenda tarmoqli bo'shlig'i yo'q va bu uning qo'llanilishini cheklaydi.

Grafendan farqli o'laroq, molibden disulfididagi (MoS2) tarmoqli oralig'ining optimal kengligi uni elektron qurilmalarda foydalanishga yaroqli qiladi. Har bir MoS2 qatlami sendvich tuzilishga ega bo'lib, molibden qatlami oltingugurt atomlarining ikki qatlami orasiga siqiladi. Turli 2-D materiallarni birlashtirgan ikki o'lchovli van der Waals heterostrukturalari ham katta va'da beradi. Aslida, ular allaqachon energiya bilan bog'liq ilovalar va katalizda keng qo'llaniladi. Ikki o'lchovli molibden disulfidining gofretli (katta maydonli) sintezi shaffof va moslashuvchan elektron qurilmalarni yaratishda, yangi avlod kompyuterlari uchun optik aloqada, shuningdek, elektronika va optoelektronikaning boshqa sohalarida katta yutuqlarga erishish imkoniyatlarini ko'rsatadi.

"Biz MoS2 sintez qilish usuli ikki bosqichni o'z ichiga oladi. Birinchidan, MoO3 plyonkasi atom qatlamini cho'ktirish texnikasi yordamida o'stiriladi, bu aniq atom qatlami qalinligini ta'minlaydi va barcha sirtlarni konformal qoplash imkonini beradi. Va MoO3 ni diametri 300 millimetrgacha bo'lgan gofretlarda osongina olish mumkin. Keyinchalik, plyonka oltingugurt bug'ida issiqlik bilan ishlov beriladi. Natijada MoO3 tarkibidagi kislorod atomlari oltingugurt atomlari bilan almashtiriladi va MoS2 hosil bo'ladi. Biz allaqachon bir necha oʻn kvadrat santimetrgacha boʻlgan maydonda atomik yupqa MoS2 plyonkalarini oʻstirishni oʻrgandik”, - deya tushuntiradi MIPTning Atom qatlamini choʻktirish laboratoriyasi rahbari Andrey Markeev.

Tadqiqotchilar plyonkaning tuzilishi oltingugurtlanish haroratiga bog'liqligini aniqladilar. 500 ° S da oltingugurtlangan plyonkalar amorf matritsaga o'rnatilgan, har biri bir necha nanometr bo'lgan kristalli donalar o'z ichiga oladi. 700 ° S da bu kristallitlar taxminan 10-20 nm bo'lib, S-Mo-S qatlamlari sirtga perpendikulyar yo'naltirilgan. Natijada, sirtda ko'plab osilgan bog'lanishlar mavjud. Bunday tuzilma ko'plab reaktsiyalarda, jumladan vodorod evolyutsiyasi reaktsiyasida yuqori katalitik faollikni namoyish etadi. MoS2 ning elektronikada ishlatilishi uchun S-Mo-S qatlamlari sirtga parallel bo'lishi kerak, bu 900-1000 ° S oltingugurtlanish haroratida erishiladi. Olingan plyonkalar 1,3 nm yoki ikkita molekulyar qatlam kabi yupqa bo'lib, tijorat ahamiyatli (ya'ni, etarlicha katta) maydonga ega.

Optimal sharoitlarda sintez qilingan MoS2 plyonkalari ferroelektrik gafniy oksidiga asoslangan va dala effektli tranzistorni modellashtiradigan metall-dielektrik-yarimo'tkazgichli prototip konstruktsiyalarga kiritildi. Ushbu tuzilmalardagi MoS2 plyonkasi yarimo'tkazgich kanali bo'lib xizmat qildi. Uning o'tkazuvchanligi ferroelektrik qatlamning polarizatsiya yo'nalishini almashtirish orqali nazorat qilindi. MoS2 bilan aloqa qilganda, avvalroq MIPT laboratoriyasida ishlab chiqilgan La:(HfO2-ZrO2) materialida kvadrat santimetr uchun taxminan 18 mikrokulon qoldiq polarizatsiyasi borligi aniqlandi. 5 million tsiklning kommutatsiya chidamliligi bilan u kremniy kanallari bo'yicha 100 000 tsikldan oldingi jahon rekordini egalladi.