Kaksiulotteiset lähempänä käytäntöä

Siirtymämetallien dikalkogenidit (TMD), jotka voivat muodostaa stabiileja kolmen atomin paksuisia puolijohtavia materiaalikerroksia, joilla on korkea varaustenkantajien liikkuvuus ja luontainen kaistaero.

Niiden laajamittainen tuottaminen eristäville alustoille mahdollistaisi atomisesti ohuiden transistorien ja valoilmaisimien valmistuksen teknologisesti mielekkäässä mittakaavassa ilman kalvon siirtoa.

Kuitenkin TMD-kalvojen kasvatus tasalaatuisiksi ja elektronisesti suorituskykyiseksi on ollut ratkaisematon haaste. Esimerkiksi molybdeenidisulfidia (MoS2) on aiemmin kasvatettu vain toisiinsa liittymättöminä, "saariston" kaltaisena yksittäiskiteiden muodostelmina.

Nyt Cornellin yliopiston tutkijat ovat luoneet kolmen atomin paksuisen laajan ja yhtenäisen molybdeenidisulfidin kalvon. Sen sähköinen suorituskyky on verrattavissa yksittäisistä MoS2-kiteistä raportoituihin tuloksiin, mutta pienen kiteen sijaan, heillä on käytettävissään neljän tuuman kiekko.

Tutkijat käyttivät sen kasvattamiseen erityisesti viritettyä MOCVD-tekniikkaa ja kasvattivat sen avulla myös volframi sulfidi -kalvoja piioksidialustalle.

Kalvoistaan he onnistuivat valmistamaan myös erän kiekkotason suorituskykyisiä monokerroksisia MoS2-fet-transistoreita sekä pystysuuntaisesti pinottuja transistorirakenteita kolmiulotteiseksi piiriksi. Työ on siten askel kohti atomisen ohuiden integroitujen piirien realisointia.

Myös singaporelaisen A*STAR -instituutin tutkijat ovat kehittäneet menetelmän luoda suuria alueita atomikerroksista molybdeenidisulfidia kiekkotason alustoille.

Heidän menetelmänsä on yksivaiheinen prosessi, jolla voi kasvattaa hyvälaatuista yksikerroskalvoa tai muutaman kerroksen molybdeenidisulfidin kalvoa eri alustoille magnetronista sputterointia käyttäen.

Heidän tuottamansa MoS2-kalvo voitaisiin helposti integroida muuhun piielektroniikkaan. Kalvo osoitti niin hyviä sähköisiä ominaisuuksia, että siitä saattoi tehdä toimivan transistorin.

Aiheesta aiemmin:

Kaksiulotteista integrointia