 Новый простой способ создания высококачественных двумерных материалов может привести к их производству в промышленном масштабе.
Двумерные материалы имеют целый ряд экзотических свойств, так как они имеют толщину в один атом. Исследователи A * STAR разработали метод создания больших площадей плоских материалов для использования в электронных устройствах.
Графен, представляющий собой один слой атомов углерода, расположенных в сотовом узоре, является самым известным примером двумерного материала. Графен прочнее, чем сталь, имеет отличные электрические свойства, и может быть использован для создания двумерных устройств, которые значительно меньше, чем производимые в настоящее время объемные устройства или устройства из тонкопленочного кремния. Однако графен не является полупроводником. И поэтому ученые обращаются к другим материалам, которые имеют требуемое существенное свойство для создания транзисторов.
Шицзе Ван из A * STAR и его сотрудники уже продемонстрировали метод для создания одного атомного слоя дисульфида молибдена – двумерного полупроводника.
Дисульфид молибден принадлежит к семейству материалов, называемых дихалькогенидами переходных металлов. Они имеют два атома халькогенида (например, серы, селена или теллура) для каждого атома переходного металла (молибден и вольфрам, являются примерами). Эти материалы, с их широкий спектром электрических свойств, обеспечивают отличную платформу материальной системы для универсальной электроники. Но создание высококачественного материала в достаточно больших областях для промышленного производства является очень трудной задачей.
«Традиционные механические методы расслоения для получения двумерных материалов имеют ограниченную полезность в коммерческих приложениях, и все предыдущие химические методы несовместимы с процессами изготовления приборов», говорит Ван. «Наша методика представляет собой одностадийный процесс, который может привести к производству однослойных пленок хорошего качества или нескольких слоев дисульфида молибдена в вафельном масштабе на различных подложках методом магнетронного распыления».
Команда направила пучок ионов аргона на молибденовую цель в вакуумной камере. Это выбросило атомы молибдена на поверхность, где они стали реагировать с соседними парами серы. Эти атомы затем были собраны на нагретую подложку из сапфира или кремния. Ученые обнаружили, что они могли бы изготовить монослойные, двухслойные, трехслойные или толстые образцы путем изменения мощности аргон-ионного пучка или времени осаждения.
Они подтвердили качество своих материалов с помощью ряда общих инструментов характеристики, в том числе спектроскопии комбинационного рассеяния, атомно-силовой микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии. Исследователи также продемонстрировали отличные электрические свойства их пленок дисульфида молибдена, создав рабочий транзистор (на фото).
«Нашим следующим шагом в этой работе будет применение этой методики для синтеза других двумерных материалов и их последующей интеграции с различными материалами для различных применений устройств», говорит Ван.
|
