Двумерный дисульфид молибдена

Двумерный дисульфид молибдена

Общие
Наименование	Двумерный дисульфид молибдена
Традиционные названия	Монослой молибденита
Методы получения	Механическое расщепление
Структура
Кристаллическая структура	Гексагональная решётка^[1]
Постоянная решётки	0,316 нм^[1]
Химические свойства
Химическая формула	Mo_nS_2n^[1]
Электронные свойства
Эффективная масса электронов	0,64 m_e^[1]
Эффективная масса дырок	0,48 m_e^[1]
Зонная структура
Проводящие свойства	Полупроводник^[1]
Ширина запрещённой зоны	1.8 эВ^[1]

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].

ПолучениеПравить

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

ТранзисторыПравить

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].

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ Radisavljevic, 2011.
↑ 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. — Bibcode: 2011NatNa...6..147R. — PMID 21278752.
↑ 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.
↑ Wang H. et. al. Интегральные схемы на основе двухслойного MoS₂ = Integrated Circuits Based on Bilayer MoS₂ Transistors // Nano Letters. — 2012. — Т. 12. — С. —. — doi:10.1021/nl302015v. — arXiv:1208.1078.
↑ Sarkar D. et. al. Субтермоэмиссионный туннельный полевой транзистор с каналом атомарной толщины = A subthermionic tunnel field-effect transistor with an atomically thin channel // Nature. — 2015. — Т. 526. — С. 91—95. — doi:10.1038/nature15387.
↑ Ultradünne Isolatoren ebnen Weg zu weiterer Miniaturisierung bei Mikrochips (неопр.). DerStandard (28 июля 2019). Дата обращения: 13 декабря 2020. Архивировано 28 февраля 2020 года.

[_dcc1598ffbd3e786-1] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ 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. — Bibcode: 2011NatNa...6..147R. — 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 двухслойного MoS₂ = Integrated Circuits Based on Bilayer MoS₂ Transistors // 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 = A subthermionic tunnel field-effect transistor with an atomically thin channel // Nature. — 2015. — Т. 526. — С. 91—95. — doi:10.1038/nature15387.

[standard19-6] Ultradünne Isolatoren ebnen Weg zu weiterer Miniaturisierung bei Mikrochips (неопр.). DerStandard (28 июля 2019). Дата обращения: 13 декабря 2020. Архивировано 28 февраля 2020 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]