Los materiales bidimensionales tienen una gran cantidad de propiedades exóticas porque solo tienen un átomo de espesor. Los investigadores de A * STAR han desarrollado un método para crear grandes áreas de material delgadas como un átomo para su uso en dispositivos electrónicos.

Grafeno una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón en forma de panal, es el ejemplo más famoso de material bidimensional. Es más fuerte que el acero, tiene excelentes propiedades eléctricas, y podría utilizarse para fabricar dispositivos bidimensionales mucho más pequeños que los que se fabrican actualmente con silicio a granel o de película fina. Sin embargo, no es un semiconductor. Y así, los científicos están recurriendo a otros materiales que tienen esta propiedad esencial para crear transistores.

Shijie Wang del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y sus colaboradores ahora han demostrado una técnica para crear una sola capa atómica de disulfuro de molibdeno, un semiconductor bidimensional.

El disulfuro de molibdeno pertenece a una familia de materiales llamados dicalcogenuros de metales de transición. Tienen dos átomos de calcogenuro (como azufre, selenio o telurio) para cada átomo de metal de transición (molibdeno y tungsteno son ejemplos). Estos materiales y su amplia gama de propiedades eléctricas proporcionan un excelente sistema de material de plataforma para electrónica versátil. Pero crear material de alta calidad en áreas lo suficientemente grandes para la producción a escala industrial es difícil.

"Los métodos tradicionales de exfoliación mecánica para la obtención de materiales bidimensionales tienen una utilidad limitada en aplicaciones comerciales, y todos los métodos químicos anteriores son incompatibles para la integración con la fabricación del dispositivo, "dice Wang." Nuestra técnica es un proceso de un solo paso que puede hacer crecer películas monocapa de buena calidad, o pocas capas de películas de disulfuro de molibdeno, a escala de oblea en varios sustratos utilizando magnetrón pulverizado ".

El equipo disparó un haz de iones de argón a un objetivo de molibdeno en una cámara de vacío. Esto expulsó átomos de molibdeno de la superficie donde reaccionaron con un vapor de azufre cercano. Estos átomos luego se ensamblaron sobre un sustrato calentado de zafiro o silicio. El equipo descubrió que podían cultivar monocapa, bicapa muestras de tres capas o más gruesas al alterar la potencia del haz de iones de argón o el tiempo de deposición.

Confirmaron la calidad de su material utilizando una serie de herramientas de caracterización comunes, incluida la espectroscopia Raman, Fuerza atómica microscópica, Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X y microscopía electrónica de transmisión. Los investigadores también demostraron las excelentes propiedades eléctricas de sus películas de disulfuro de molibdeno al crear un transistor funcional (ver imagen).

"Nuestro próximo paso en este trabajo se centrará en la aplicación de esta técnica para sintetizar otros materiales bidimensionales e integrarlos con diferentes materiales para diversas aplicaciones de dispositivos, "dice Wang.