ПЛЕНКА МОЛЕКУЛЯРНОЙ ТОЛЩИНЫ БЕЗ ДЕФЕКТОВ

ПЛЕНКА МОЛЕКУЛЯРНОЙ ТОЛЩИНЫ БЕЗ ДЕФЕКТОВ

Интенсивно разрабатываемая область материалов атомной толщины, известных как однослойные полупроводники, может подтолкнуть революцию в материаловедении. Двумерные материалы могут оказаться полезными для создания прозрачных светодиодных дисплеев, ультраэффективных устройств для конверсии энергии Солнца в электроэнергию, фотодетекторов и наноразмерных транзисторов.

Тем не менее, прогресс в развитии двумерной электроники сдерживается тем обстоятельством, что такие пленки содержат большое количество дефектов, понижающих их производительность.

В новой работе исследователи из Университета Калифорнии и Национальной Лаборатории Беркли сообщают о том, что ими найден новый простой способ исправления таких дефектов, основанный на применении органической суперкислоты. Химическая обработка приводит к стократному увеличению фотолюминесцентного квантового выхода двумерного дисульфида молибдена.

Рисунок из Science, 2015; 350 (6264): 1065 DOI: 10.1126/science.aad2114

Интерес к однослойным проводникам обусловлен тем, что они плохо поглощают электромагнитное излучение, а также их способностью сопротивляться механической деформации – это необходимо для создания прозрачных или гибких электронных устройств.

Исследователи увеличили квантовый выход дисульфида молибдена (MoS₂) от значения меньшего, чем 1%, до 97% за счёт погружения материала в сверхкислоту – бистрифлимид (TFSI). Результаты данного исследования могут обеспечить новые варианты применения однослойных материалов, как, например, MoS₂, в оптоэлектронных устройствах и высокопроизводительных транзисторах.

Толщина монослоя MoS₂ составляет около 0,7 нм. Как отмечает руководитель исследовательского проекта Али Джави (Ali Javey), чем тоньше материал, тем в большей степени он проявляет чувствительность к дефектам. Исследование Джави представляет собой первый пример идеального с точки зрения оптоэлектроники монослоя, примеров которому до настоящего времени просто не было описано.

Сверхкислоты были не случайно выбраны для обработки монослоев – эти вещества являются идеальными протонодонорами, а протонирование может как восполнить недостающие атомы в месте дефекта, так и удалить нежелательные примеси с поверхности двумерного материала. Такой тип обработки имеет большое значение и для светоизлучающих диодов, и для транзисторов – электронные компоненты из бездефектных слоев дисульфида молибдена могут быть уменьшены в размерах без потери их производительности.

Источник: Science, 2015; 350 (6264): 1065 DOI: 10.1126/science.aad2114