Как говорится, все новое — хорошо забытое старое. Еще во времена начала эры радиотехники для изготовления простейших детекторов использовался молибденит, полупроводниковый материал естественного происхождения. Той поры прошло много времени, и молибденит был вытеснен из области полупроводниковой техники германием и кремнием. Его применение ограничивалось только в качестве легирующей добавки при варке стали и присадки к смазочным материалам. Но, сейчас ученые, вооруженные самым современным исследовательским оборудованием, которое предоставляет им широчайшие возможности, вновь обратили на этот, незаслуженно забытый материал, пристальное внимание. Последние исследования электрических и полупроводниковых свойств молибденита (MoS2) показали, что если использовать весь его потенциал в этой области, то он легко сможет превзойти кремний и даже графен, которому пророчат большое будущее.
Швейцарские исследователи из Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) нашли, что самым главным преимуществом молибденита по сравнению с кремнием является толщина молекулярного листа этого материала. Лист молибденита состоит из слоя атомов молибдена, окруженного с двух сторон слоями атомов серы. «Такая тончайшая структура материала делает его очень перспективным и удобным для использования в областях электроники и нанотехнологий. У молибденита есть огромный потенциал для того, что бы на его основе можно было изготовить очень маленькие и эффективные транзисторы, светодиоды и панели солнечных батарей» — говорит Андраш Кис (Andras Kis), профессор из EPFL. — «Лист молибденита, толщиной 0.65 нанометра, может пропустить сквозь себя такой же поток электронов, как и кремний, толщиной 2 нанометра. Но современные технологии не позволяют получить листы из кремния толщиной 2 нанометра».
Помимо этого, электронам для преодоления потенциального барьера полупроводника из молибденита требуется энергия всего в 1.8 электронвольт. Поэтому при включении и выключении такие транзисторы будут рассеивать в 100 тысяч раз меньше энергии, чем их кремниевые аналоги.
Даже свойства графена, этого самого перспективного с точки зрения многих ученых материала, меркнут перед свойствами молибденита. Как известно, в полупроводниках существует так называемая запрещенная зона, благодаря наличию которой эти материалы и обладают полупроводниковыми качествами. Молибденит так же имеет запрещенную зону, при этом с небольшим энергетическим потенциалом, что дает ему явное преимущество перед графеном, который не имеет запрещенной зоны и ее искусственное создание является достаточно сложной проблемой.
Исследования ученых EPFL, демонстрирующие потенциал молибденита для использования в полупроводниках и электронной технике, опубликованы в журнале Nanotechnology Nature.
Источник:
