Todimensionelle ark af elektroniske materialer viser løfte om praktisk nanoelektronik

Todimensionelle ark af elektroniske materialer, såsom grafen, viser løfte om praktiske nanoelektronikapplikationer, herunder gennemsigtige elektroniske kredsløb, der bruges i elektroniske displays. Molybdendisulfid (MoS2) er af særlig interesse, fordi, i modsætning til metallisk grafen, det er halvledende, ligesom silicium - halvlederen, der understøtter nutidens computerteknologi.

Nu, Yongqing Cai fra A*STAR Institute of High Performance Computing i Singapore, med kolleger fra Kina og USA, har beregnet, at ved at tilføje hydrogen til en MoS2 -overflade, områder af overfladen kan omdannes til metalliske 'veje'. Disse veje kan transportere elektriske ladninger mellem forskellige områder af et MoS2 nanosheet, muliggør fremstilling af integrerede elektroniske kredsløb.

Computerchips kræver både halvledere og metaller. Halvledere (typisk silicium) er grundlaget for elektroniske komponenter såsom transistorer, der henviser til, at metaller (generelt kobber eller guld) bruges til ledninger, der transporterer elektriske ladninger rundt om en chip. En fordel ved at bruge todimensionelle plader som MoS2 er, at halvledere og metaller kan integreres på samme ark, lette udviklingen af ​​nanoskala computerchips.

For at dette kan blive en realitet, de halvledende egenskaber af en MoS2-plade skal modificeres for at gøre det muligt for nogle områder af pladen at blive metalliske og dermed elektrisk ledende. Cai duber disse regioners 'nanoroads'. "Designet af ledende nanoroader på todimensionale nanosheets-på en måde, der ikke går på kompromis med deres strukturelle integritet-er afgørende for transport af elektriske ladninger og for at skabe pålidelige, stærkt ledende kanaler til nanoelektronikapplikationer, "forklarer Cai.

MoS2 skal ændres, før den kan lede elektricitet, da det kræver yderligere atomer for at kunne transportere elektriske ladninger. Forskerne simulerede virkningerne af at tilføje brintatomer til overfladen af ​​en MoS2-plade og fandt ud af, at MoS2 vil blive metallisk i områder, hvor brintatomer binder sig til overfladen. De viste, at tilføjelse af linjer eller kæder af brintatomer til overfladen skabte metalliske strimler. Forskernes beregninger afslører, at disse strimler, eller nanoveje, er pålidelige elektriske ledere, og, vigtigt, de beskadiger ikke strukturen af ​​de underliggende plader.

Med hensyn til praktisk implementering, teknologien eksisterer allerede til at afsætte brint på halvleder nanoplader:brint er blevet aflejret på andre todimensionelle ark, inklusive grafen. Inden MoS2 -ark kan bruges til at producere komponenter såsom transistorer, der skal udvikles en metode til fremstilling af elektronmangelområder. Når denne praktiske udfordring er løst, vejen vil være åben for succesfuldt at bruge MoS2 i integrerede elektroniske applikationer.