Вы наверняка уже наслышаны о графене - материале, толщина которого составляет один атом и который на данный момент считается новой надеждой как микроэлектроники, так и других отраслей (например, материаловедение).
Однако совсем недавно был обнаружен другой материал, который в области создания чипов может потеснить графен. Этот материал получил название молибденит. Статья про его исследование была опубликована 30 января в журнале Nature Nanotechnology.
Открытие, сделанное учеными из EPFL, играет очень важную роль в микроэлектронике - это позволит создать более миниатюрные транзисторы, которые будут потреблять меньше энергии. Исследование проведенное в Лаборатории электроники и наноразмерных структур (LANES), позволило оценить свойства молибденита (MoS2), как очень эффективного полупроводника. Запасы этого минерала на Земле огромны и он часто используется в различных стальных сплавах и добавках к смазкам. Но до недавнего момента не изучался в контексте микроэлектроники.
Использует в 100 000 раз меньше энергии
“Это двумерный материал, очень тонкий и его легко использовать в нанотехнологии. Он имеет огромный потенциал в создании очень маленьких транзисторов, светодиодов (LED) и солнечных элементов,” сказал профессор EPFL Андрас Кис, один из участников исследования. Он сравнивал преимущества молибденита с двумя другими материалами: кремнием, который на данный момент является основным материалом для производства микросхем, и графеном, который был открыт в 2004 году в Университете Манчестере физиками Андреем Геймом и Константином Новоселовым, которые в 2010 году получили за это Нобелевскую премию по физике.
Одно из преимуществ молибденита в том, что он менее объемен, нежели кремний, который является трехмерным материалом. “В 0.65 нм листе молибденита электроны могут двигаться также легко, как и в 2 нм листе кремния,” - объясняет Кис. “Но в данный момент невозможно создать пластину кремния такой же толщины, как монокристаллическая пластина MoS2.” Другое преимущество в том, что молибденит можно использовать для создания транзисторов, которые будут использовать в 100 000 раз меньше энергии в режиме ожидания, нежели традиционные кремниевые транзисторы. Величина запрещенной зоны молибденита в 1.8 электрон-вольт делает его идеальным полупроводником.
Лучше, чем графен
В физике твердого тела, зонная теория - это способ представления энергии электронов в данном материале. В полупроводниках присутствует области, где отсутствуют электроны между зонами, которые называются запрещенными зонами. Если эти зоны не очень маленькие и не очень большие, электроны могут перескакивать через них. Это позволяет получать эффективный контроль над поведением материала, легко переключать его из одного состояния в другое.
Присутствие такой зоны в молибдените дает ему преимущество перед графеном. Графен сейчас считают материалом будущего микроэлектроники, однако такой зоны в нем нет. И очень трудно искусственным образом воспроизвести ее в нем.