Получены первые данные по световому излучению MoS2
 Схема эксперимента и полученные результаты. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Состоящий из молибдена и серы, однослойный материал молибденит (MoS2) относится к полупроводникам с прямой запрещенной зоной шириной 1,8 эВ. Это означает, что он может быть даже лучшим кандидатом на изготовление фотонных устройств, чем кремний, обладающий косвенной запрещенной зоной. Некоторые ученые в своих трудах даже высказывают мнение, что молибденитовые пластины могут соперничать в сфере использования для будущих электронных схем с таким удивительным материалом, как графен (который в первозданном состоянии не имеет запрещенной зоны вовсе). Наличие прямой запрещенной зоны очень важно, когда дело доходит до создания таких устройств, как светодиоды, солнечные батареи или фотоприемники, а также любых других фотонных инструментов, которые задействуют идею возбуждения пары электрон-дырка проводимости, поскольку с этой точки зрения устройства, имеющие непрямую запрещенную зону менее эффективны. Наличие прямой запрещенной зоны также означает, что устройство может быть легко включено или выключено – это очень важный аспект, к примеру, для транзисторов.
Помимо наличия прямой запрещенной зоны, молибденит характеризуется хорошей подвижностью заряда (более 100 см2/В*с, а, быть может, и 500 см2/В*с), сравнимой с аналогичной характеристикой самого современного кремния. Кроме того, поскольку отдельные двумерные листы молибденита связаны между собой в объемном материале сравнительно слабыми Ван-дер-ваальсовыми силами, материал оказывается совместим с самыми разнообразными подложками, в том числе прозрачными или сделанными из пластика. Наконец, однослойный молибденит имеет толщину всего 0,65 нм, что позволяет сделать из него очень тонкие транзисторы, рассеивающие тепло иначе, нежели крупные устройства, изготовленные из кремния.
В дополнение ко всем перечисленным выше преимущества материала, в своих последних исследованиях совместная группа ученых из TJ Watson Research Center (США), University of Cambridge (Великобритания), а также Karlsruhe Institute of Technology (Германия), обнаружила, что двумерный молибденит может излучать свет при возбуждении с помощью электрического тока. Подобное излучение (связанное с запрещенной зоной) в двумерных полупроводниковых материалах в последнее время является одной из важнейших и интенсивно изучаемых тем в рамках наноразмерной науки и техники. Полученные учеными результаты подтверждают, что на основе двумерного молибденита и аналогичных ему двумерных материалов можно построить источники света и другие фотонные устройства. Стоит отметить, что данные результаты были получены при пропускании электрического тока через транзистор, в котором в качестве материала канала использовался однослойный молибденит. Свечение в оптическом диапазоне было зафиксировано при помощи микроскопа.
Как считают ученые, предстоит проделать еще много работы, прежде чем реальные устройства из молибденита смогут конкурировать с кремнием в коммерческой сфере. К сожалению, эффективность излучения пока еще достаточно низка. Однако фронт работ перед будущими исследователями уже очерчен: необходимо разработать дизайн устройств и найти способы увеличения световых «выбросов».
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nano Letters.
Также по теме:
- «Покрывало» из графена охлаждает транзисторы
- Графен поможет ученым ответить на вопрос об источнике «паразитного» шума
- Новый рекорд подвижности зарядов в двумерных пленках дисульфида молибдена
- Ученые улучшают характеристики транзисторов на основе массивов нанотрубок
- Гибкие графеновые транзисторы бьют новые рекорды
Источники: