p Pesquisadores do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou conseguiram fazer crescer filmes atomicamente finos de dissulfeto de molibdênio medindo até várias dezenas de centímetros quadrados. Foi demonstrado que a estrutura do material pode ser modificada variando-se a temperatura de síntese. Os filmes, que são importantes para a eletrônica e optoeletrônica, foram obtidos em 900-1, 000 ° Celsius. Os resultados foram publicados na revista Nanomateriais aplicados ACS . p Os materiais bidimensionais estão atraindo um interesse considerável devido às suas propriedades únicas decorrentes de sua estrutura e restrições da mecânica quântica. A família de materiais 2-D inclui metais, semimetais, semicondutores, e isoladores. Grafeno, que é talvez o material 2-D mais famoso, é uma monocamada de átomos de carbono. Ele tem a maior mobilidade de portadora de carga registrada até hoje. Contudo, o grafeno não tem gap em condições padrão, e isso limita suas aplicações.

p Ao contrário do grafeno, a largura ideal do bandgap em dissulfeto de molibdênio (MoS ₂ ) o torna adequado para uso em dispositivos eletrônicos. Cada MoS ₂ camada tem uma estrutura de sanduíche, com uma camada de molibdênio espremida entre duas camadas de átomos de enxofre. Heteroestruturas bidimensionais de van der Waals, que combinam diferentes materiais 2-D, mostram uma grande promessa também. Na verdade, eles já são amplamente usados ​​em aplicações relacionadas à energia e catálise. A síntese em escala de wafer (área grande) de dissulfeto de molibdênio 2-D mostra o potencial para avanços revolucionários na criação de dispositivos eletrônicos transparentes e flexíveis, comunicação óptica para computadores de última geração, bem como em outras áreas da eletrônica e optoeletrônica.

p "O método que criamos para sintetizar MoS ₂ envolve duas etapas. Primeiro, um filme de MoO ₃ é cultivado usando a técnica de deposição de camada atômica, que oferece espessura de camada atômica precisa e permite o revestimento conformal de todas as superfícies. E MoO ₃ pode ser facilmente obtido em wafers de até 300 milímetros de diâmetro. Próximo, o filme é tratado termicamente em vapor de enxofre. Como resultado, os átomos de oxigênio em MoO ₃ são substituídos por átomos de enxofre, e MoS ₂ é formado. Já aprendemos a tornar o MoS atomicamente fino ₂ filmes em uma área de até várias dezenas de centímetros quadrados, "explica Andrey Markeev, o chefe do Laboratório de Deposição de Camada Atômica do MIPT.

p Os pesquisadores determinaram que a estrutura do filme depende da temperatura de sulfurização. Os filmes sulfurados a 500 ° С contêm grãos cristalinos, alguns nanômetros cada, incorporado em uma matriz amorfa. A 700 ° С, esses cristalitos têm cerca de 10-20 nm de diâmetro e as camadas S-Mo-S são orientadas perpendicularmente à superfície. Como resultado, a superfície tem várias ligações pendentes. Tal estrutura demonstra alta atividade catalítica em muitas reações, incluindo a reação de evolução de hidrogênio. Para MoS ₂ para ser usado em eletrônica, as camadas S-Mo-S devem ser paralelas à superfície, que é alcançado em temperaturas de sulfurização de 900-1, 000 ° С. Os filmes resultantes são tão finos quanto 1,3 nm, ou duas camadas moleculares, e têm um significado comercial (isto é, área suficientemente grande).

p O MoS ₂ filmes sintetizados em condições ideais foram introduzidos em estruturas de protótipo de metal-dielétrico-semicondutor, que são baseados em óxido de háfnio ferroelétrico e modelam um transistor de efeito de campo. O MoS ₂ o filme nessas estruturas serviu como um canal semicondutor. Sua condutividade foi controlada pela mudança da direção de polarização da camada ferroelétrica. Quando em contato com o MoS ₂ , o La:(HfO ₂ -ZrO ₂ ) material, que foi desenvolvido anteriormente no laboratório MIPT, foi encontrado para ter uma polarização residual de aproximadamente 18 microcoulombs por centímetro quadrado. Com uma resistência de comutação de 5 milhões de ciclos, atingiu o recorde mundial anterior de 100, 000 ciclos para canais de silício.