Ahora es posible cultivar láminas ultrafinas de disulfuro de molibdeno de gran superficie, un material bidimensional (2D) que promete la próxima generación de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos, gracias a un nuevo giro en un método estándar desarrollado por científicos de A * STAR.

Disulfuro de molibdeno, uno de una familia de los llamados dicalcogenuros de metales de transición semiconductores (TMDC), ha atraído una atención considerable como material 2D, gracias a sus notables propiedades electrónicas y optoelectrónicas. Pero preparar capas atómicamente delgadas de áreas grandes de TMDC es notoriamente difícil, con métodos de crecimiento convencionales, como la exfoliación mecánica y la deposición física en fase de vapor, se obtienen películas de una sola capa de solo unos pocos micrómetros de tamaño.

Para superar la limitación de un material tan útil, Dongzhi Chi y Hongfei Liu del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales buscaron una forma de modificar una técnica de fabricación estándar, para crecer de alta calidad, nanoláminas de disulfuro de molibdeno de una sola capa de tamaño milimétrico.

"El mecanismo de crecimiento de las películas 2D aún no se comprende completamente y es un obstáculo importante para su adopción a gran escala en aplicaciones electrónicas, ", dice Chi." El cultivo de materiales 2D de gran superficie permite la fabricación a gran escala de circuitos integrados utilizando métodos de procesamiento de semiconductores convencionales ".

Al modificar la deposición de vapor químico, una herramienta de fabricación utilizada en todo, desde gafas de sol hasta bolsas de papas fritas y fundamental para la producción de muchos de los dispositivos electrónicos actuales, pudieron cultivar nanohojas de disulfuro de molibdeno de una sola capa con un tamaño de grano mucho mayor.

"Los tamaños de grano más pequeños dan como resultado defectos estructurales, por lo que los dispositivos fabricados con tales materiales funcionan mal, "explica Chi". TMDC 2D de tamaño de grano más grande, sin embargo, minimizar estos defectos y mejorar el rendimiento ".

En una cámara de reacción presurizada, Se vaporizaron trióxido de molibdeno en polvo y azufre. Para crear tamaños de grano más grandes, los investigadores aumentaron la temperatura de la cámara de reacción y utilizaron una máscara de sombra de silicio o cuarzo, sostenido sobre un sustrato de zafiro, para suministrar indirectamente el trióxido de molibdeno y los vapores de azufre al frente de crecimiento de disulfuro de molibdeno que avanza sobre el sustrato.

Se introdujeron ondas en las nanoláminas de disulfuro de molibdeno de una sola capa iluminándolas con un láser. Se predice que estas estructuras onduladas tendrán un efecto significativo en la electrónica, mecánico, y propiedades de transporte del disulfuro de molibdeno monocapa.

Para comparar las nanoláminas de disulfuro de molibdeno de una sola capa y sus estructuras de ondulación inducidas por láser, los investigadores utilizaron una serie de herramientas de caracterización, incluyendo espectroscopía de dispersión Raman y fotoluminiscencia, así como microscopía de fuerza atómica.

"El estudio de estos materiales puede conducir al descubrimiento de nueva física y también ayudar a la fabricación de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos con funciones novedosas y rendimientos mejorados, "dice Chi.