Усъвършенствана електроника на базата на молибденов дисулфид
В обещаващата електроника се предполага, че логическите елементи се правят с дебелина няколко нанометра или дори един атом. Те се опитаха да създадат такива транзистори на базата на графен, но графенът е полуметал. Поради това експерименталните транзистори имат твърде високи токове на утечка. Принципът на тяхното управление също ще трябва да бъде разработен по различен начин, тъй като в графеновите транзистори токът тече независимо от напрежението на портата. Освен това всички те са получени в лабораторни условия, които са изключително трудни за адаптиране за индустриално производство.
Дори в графеновите транзистори има място за силиций (изображение: jameshedberg.com).
Молибденовият дисулфид се счита за алтернатива на графена от много години. Миналата година дори успя да създаде работещи образци на микроелектроника. За съжаление, надеждността на тези схеми беше ниска, параметрите бяха противоречиви, а самата микроструктура беше нестабилна. Ново проучване намери ключ към решаването на тези проблеми.
Основната странност в свойствата на молибденовия дисулфид е, че в различни експерименти измерените стойности на съпротивлението и подвижността на електроните се различават десетки и стотици пъти. С други думи, нещо в самата техника на измерване силно повлия на тази стойност, изкривявайки резултата. Авторите предполагат, че проблемът е високата устойчивост на преход между пробите от молибденов дисулфид и метални контакти. Невъзможно е да се отървете от тях, тъй като в експеримента тези контакти са използвани за четене на стойностите, а в реалната верига те се използват като заключения.
Графенов дисулфиден полеви транзистор (изображение: uml.edu).
Обикновено в електрониката подобни проблеми се решават чрез избора на легиращи добавки, но нататъкмикрониво този метод няма да работи. При дебелина на логическия елемент от една молекула, единственият оставащ начин е да се промени конфигурацията на самата молекула. По време на тези опити беше възможно да се установи, че в твърдо агрегатно състояние при стандартни условия молибденовият дисулфид може да съществува в една от двете фази. Те имат малко по-различни ъгли между атомите и дължините на връзките. Това е достатъчно, за да има молибденовият дисулфид свойствата на полупроводник във фазата 2H и да проявява свойства, по-характерни за металите във фазата 1T. Оттук и разликата в измерването на характеристиките в различните изследователски групи.
Два слоя молибденов дисулфид (изображение: printedelectronicsworld.com).
Благодарение на тази работа полевите транзистори с молибденов дисулфид могат да се появят в следващите микросхеми след пет до десет години. Веществото отново се превърна в основен кандидат за ролята на заместител на силиций в бъдещите микросхеми. Промяната на неговата фаза в областта на контактните подложки е добре познат процес, който няма да е трудно да се повтори в индустриални условия.
Остава да разберем при какви условия е възможна обратна промяна на фазата. Ако това не се случи спонтанно в типичния за електрониката работен температурен диапазон, тогава единственото, което остава да направите, е да инвестирате в ново производство.