Электроны перемещаются в графене в 100 раз быстрее, чем в кремнии, что позволяет создавать транзисторы с большей скоростью переключения – строительные блоки для построения компьютерных логических схем. Однако в отличие от кремния, графен не обладает запрещенной энергетической зоной – энергией, необходимой для переноса электрона и перехода материала от проводящего до непроводящего состояния. Андрес Кастелланос-Гомес (Andres Castellanos-Gomez) из Технологического Университета Дефт (Нидерланды) отмечает, что отсутствие запрещенной зоны не позволяет полностью «отключить» транзистор из графена.
Рисунок из Nano Lett., 2012, DOI: 10.1021/nl301164v
При этом одноатомный слой MoS2 характеризуется большей по размеру «энергетической щелью», чем у кремния, это означает, что транзисторы из двумерного MoS2 не только можно полностью отключить, но и для этого потребуется гораздо меньше энергии, чем для отключения кремниевых транзисторов. Хотя скорость перемещения электронов в дисульфиде молибдена не такая высокая, как в графене, его прочность, гибкость и прозрачность сравнима со свойствами графена.
В настоящее время не существует быстрых и простых способов получения одноатомного слоя MoS2. Обычно исследователи используют уже знакомую по получению первых образцов графена технику отслаивания с помощью липкой ленты или за счет применения растворителя. Однако эти подходы не позволяют получить достаточное количество MoS2 для получения электронных устройств.
Кастелланос-Гомес случайно обнаружил простой и удобный метод получения плеток MoS2 достаточной толщины – облучение многослойных хлопьев дисульфида молибдена зеленым лазером приводило к испарению верхних слоев материала, и, как было подтверждено с помощью оптической микроскопии, атомно-силовой микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеивания, остающийся после испарения материал представлял собой одноатомный слой MoS2. На основе нового материала был получен транзистор, который, как оказалось, имеет скорость переключения такую же, как и скорость переключения транзисторов, полученных из отшелушенных хлопьев MoS2.
Исследователи из группы Кастелланоса-Гомеса отмечают, что с помощью лазера появляется возможность получения участков однослойного MoS2 любой формы, что дает возможность создавать сложные схемы, состоящие из десятков транзисторов. Регулирование мощности лазерного излучения позволяет получать трех- или пятислойные хлопья MoS2, которые благодаря своим свойствам, могут быть использованы в сенсорных системах. Исследователи предполагают, что комбинация участков различной толщины в рамках одной схемы может оказаться полезной для изготовления сенсоров различного типа и принципиально новых оптоэлектронных устройств.
Источник: Nano Lett., 2012, DOI: 10.1021/nl301164v
