p (Phys.org) - Pesquisadores da North Carolina State University desenvolveram uma nova técnica para criar filmes finos semicondutores de alta qualidade em escala atômica - o que significa que os filmes têm apenas um átomo de espessura. A técnica pode ser usada para criar esses filmes finos em grande escala, suficiente para revestir wafers com duas polegadas de largura, ou maior. p "Isso poderia ser usado para dimensionar as tecnologias de semicondutores atuais até a escala atômica - lasers, diodos emissores de luz (LEDs), chips de computador, nada, "diz o Dr. Linyou Cao, professor assistente de ciência de materiais e engenharia na NC State e autor sênior de um artigo sobre o trabalho. "As pessoas falam sobre esse conceito há muito tempo, mas não foi possível. Com esta descoberta, Eu acho que é possível. "

p Os pesquisadores trabalharam com sulfeto de molibdênio (MoS2), um material semicondutor barato com propriedades eletrônicas e ópticas semelhantes aos materiais já usados ​​na indústria de semicondutores. Contudo, O MoS2 é diferente de outros materiais semicondutores porque pode ser "desenvolvido" em camadas de apenas um átomo de espessura, sem comprometer suas propriedades.

p Na nova técnica, pesquisadores colocam pós de cloreto de enxofre e molibdênio em uma fornalha e aumentam gradualmente a temperatura para 850 graus Celsius, que vaporiza o pó. As duas substâncias reagem a altas temperaturas para formar MoS2. Ainda sob altas temperaturas, o vapor é então depositado em uma camada fina sobre o substrato.

p "A chave do nosso sucesso é o desenvolvimento de um novo mecanismo de crescimento, um crescimento autolimitado, "Diz Cao. Os pesquisadores podem controlar com precisão a espessura da camada de MoS2 controlando a pressão parcial e a pressão de vapor no forno. A pressão parcial é a tendência de átomos ou moléculas suspensas no ar se condensarem em um sólido e se estabelecerem no substrato A pressão de vapor é a tendência de átomos ou moléculas sólidas no substrato de vaporizarem e subirem no ar.

p Para criar uma única camada de MoS2 no substrato, a pressão parcial deve ser superior à pressão de vapor. Quanto maior a pressão parcial, quanto mais camadas de MoS2 irão se depositar no fundo. Se a pressão parcial for superior à pressão de vapor de uma única camada de átomos no substrato, mas não superior à pressão de vapor de duas camadas, o equilíbrio entre a pressão parcial e a pressão de vapor pode garantir que o crescimento do filme fino pare automaticamente assim que a monocamada for formada. Cao chama isso de crescimento "autolimitado".

p A pressão parcial é controlada ajustando a quantidade de cloreto de molibdênio na fornalha - quanto mais molibdênio está na fornalha, quanto maior a pressão parcial.

p "Usando esta técnica, podemos criar filmes finos de monocamada MoS2 em escala de wafer, um átomo de espessura, toda vez, "Cao diz." Também podemos produzir camadas que são duas, três ou quatro átomos de espessura. "

p A equipe de Cao agora está tentando encontrar maneiras de criar filmes finos semelhantes, nos quais cada camada atômica é feita de um material diferente. Cao também está trabalhando para criar transistores de efeito de campo e LEDs usando a técnica. Cao registrou uma patente sobre a nova técnica.

p O papel, "Síntese Escalável Controlada de Uniforme, Filmes MoS2 de Monocamada e Poucas Camadas de Alta Qualidade, "foi publicado online em 21 de maio em Relatórios Científicos , um jornal do Nature Publishing Group.