Ученые «реабилитировали» двумерный материал для быстрых транзисторов

Международная группа ученых под руководством профессора НИТУ «МИСиС» Готтарда Сейферта решила проблему, которая почти полвека мешала использовать один из перспективнейших двумерных материалов в микроэлектронике. Работа опубликована в журнале ASC Nano.

Из двумерных материалов создают элементы электронных устройств — последние получаются более миниатюрными и быстродействующими благодаря ограничению движения электронов в одном из направлений (частицы не могут перемещаться вверх-вниз). 

Одним из сравнительно новых двумерных материалов, показавших высокие электронные характеристики, является дисульфид молибдена. Он относится к группе полупроводников, то есть проводит ток только при определенных условиях. Исследования показали, что дисульфид молибдена — идеальный кандидат для затвора сверхбыстрого транзистора: у него высокое сопротивление, за счет чего снижается утечка тока. Затвор представляет собой монослой молибдена, расположенный между двумя слоями серы.

Транзистор на основе сульфида молибдена превосходит по всем параметрам своих кремниевых «конкурентов» в ЖК-дисплеях

Однако есть сложности, которые ограничивают применение двумерного дисульфида молибдена в промышленности. Дело в том, что даже при использовании самых эффективных методов слои получаются со множеством дефектов. Последние заключаются в отсутствии или наличии случайного лишнего атома серы или молибдена в кристаллической решетке, поэтому образцы из этого материала каждый раз получаются с разными параметрами. Это делает невозможным его промышленное использование.

Группа ученых из России, Германии и США под руководством одного из ведущих специалистов в области двумерных материалов профессора НИТУ «МИСиС» и Технологического университета Дрездена Готтарда Сейферта разработала метод получения «идеальных» образцов двумерного дисульфида молибдена. 

Для выращивания монослоя дисульфида молибдена использовали метод плазменного осаждения. Полученный материал ученые обрабатывали тиолом (сернистый аналог спиртов с общей формулой RSH, где R — углеводородный радикал). При реакции тиолов с вакансией в дисульфиде молибдена атом серы или молибдена встраивался в «дырку» структуры или забирал лишний атом серы.

Схема заращивания дефектов в дисульфиде молибдена

«В нашей работе мы впервые показали возможность существования механизма заращивания дефектов в структуре двумерного дисульфида молибдена. Более того, наши расчеты, подкрепленные экспериментом, не только помогли понять, что этот механизм существует, но и позволили выяснить, как именно он протекает. Результаты нашей работы действительно открывают целое поле возможностей для практического использования монослоев из дисульфида молибдена и родственных ему соединений в качестве ключевых элементов различных микросхем. Конечно, открытие такого механизма не означает, что мы можем создавать монослой бесконечного или, например, километрового размера. Скорее речь идет о микронных структурах. Однако с учетом тенденций к миниатюризации электроники огромные монослои нам и не нужны», — прокомментировал результаты исследования Готтард Сейферт.

По словам профессора Сейферта, он продолжит вместе с группой ученых из НИТУ «МИСиС» изучение свойств других двумерных материалов и возможностей их применения в электронике.

Источник: ria.ru

Новости по теме:

Оставить ответ

*