Двумерный дисульфид молибдена

Двумерный дисульфид молибдена — монослой молибденита отсоединённый от объёмного кристалла. Слой молибдена формирует гексагональную решётку аналогичную графеновой, а атомы серы расположены по обе стороны от слоя молибдена также формируя гексагональные решётки. Кристалл относится к классу халькогенидов переходных металлов формирующих многочисленную группу двумерных кристаллов. Один из двух халькогенидов переходных металлов (WS2), которые можно получить из природных минералов. Двумерный дисульфид молибдена в отличие от трёхмерного кристалла — прямозонный полупроводник. В отличие от графена, наличие запрещённой зоны позволяет рассматривать двумерный дисульфид молибдена как потенциальную замену кремния в электронике[2].

Двумерный дисульфид молибдена
Общие
НаименованиеДвумерный дисульфид молибдена
Традиционные названияМонослой молибденита
Методы полученияМеханическое расщепление
Структура
Кристаллическая структураГексагональная решётка[1]
Постоянная решётки0,316 нм[1]
Химические свойства
Химическая формулаMonS2n[1]
Электронные свойства
Эффективная масса электронов0,64 me[1]
Эффективная масса дырок0,48 me[1]
Зонная структура
Проводяшие свойстваПолупроводник[1]
Ширина запрещённой зоны1.8 эВ[1]

Получение

Механическое расщепление кристаллов молибденита остаётся основным методом получение двумерных кристаллов. Впервые тонкие плёнки были получены в университете Манчестера[3].

Транзисторы

В 2011 году исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны сообщили о создании транзистора на основе монослойного дисульфида молибдена с подвижностью носителей около 200 см2В-1с-1 при комнатной температуре. В качестве диэлектрического слоя использовался диоксид гафния[1]. Этой подвижности оказалось достаточно для создания простейших интегральных схем транзисторной логики[4].

На основе гетероперехода германий дисульфид молибдена был реализован туннельный транзистор, обратная подпороговая крутизна у которого меньше (в два раза) теоретической для полевых транзисторов в современных интегральных микросхемах. Данный параметр, который при комнатной температуре равен 60 мВ/декаду, определяет скорость переключения транзистора и энергопотребление, возможность работать при меньших напряжениях на затворе и стока-истока[5].

В 2019 году в Техническом университете гор. Вены были получены образцы полевых транзисторов с каналом из двумерного MoS2, изолированным тонким слоем кристаллического фторида кальция (CaF2) от играющей роль затвора кремниевой пластины (англ. backgate-конфигурация)[6].

Примечания
  1. Radisavljevic, 2011.
  2. Radisavljevic B. et. al. Однослойные MoS2 транзисторы = Single-layer MoS2 transistors // Nature Nanotechnology. — 2011. — Т. 6. — С. 147—150. — doi:10.1038/nnano.2010.279. — . — PMID 21278752.
  3. Novoselov K. S., Jiang D., Booth T., Khotkevich V. V., Morozov S. M., Geim A. K. Двумерные атомные кристаллы = Two-dimensional atomic crystals // PNAS. — 2005. — Т. 102. — С. 10451. — doi:10.1073/pnas.0502848102. — arXiv:cond-mat/0503533.
  4. Wang H. et. al. Интегральные схемы на основе двуслойного MoS2 // Nano Letters. — 2012. — Т. 12. — С. —. — doi:10.1021/nl302015v. — arXiv:1208.1078.
  5. Sarkar D. et. al. Субтермоэмиссионный туннельный полевой транзистор с каналом атомарной толщины // Nature. — 2015. — Т. 526. — С. 91—95. — doi:10.1038/nature15387.
  6. Ultradünne Isolatoren ebnen Weg zu weiterer Miniaturisierung bei Mikrochips. DerStandard (28 июля 2019). Дата обращения: 13 декабря 2020.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.