Лозаннские ученые совершили революцию в электронике | Un matériau qui pourrait révolutionner l'électronique

Молибденит (сульфид молибдена) еще называют молибденовым блеском (© EPFL)

Материал, способный перевернуть мир наноэлектроники: молибденит, мягкий свинцово-серый минерал, позволит делать куда более легкие, маленькие и экономные в расходе энергии микросхемы и транзисторы, чем традиционные кремний и графен. К такому результату, исследовав свойства сульфида молибдена (MoS2) пришли ученые Лаборатории электроники и наноструктур Федеральной политехнической школы Лозанны (LANES). Свои наблюдения они опубликовали в научном журнале «Nature Nanotechnology».   

Исследователи обнаружили, что сульфид молибдена является эффективнейшим полупроводником и вполне мог бы найти применение в нанотехнологиях. Залежи молибденита встречаются в довольно большом количестве в природе, этот минерал применяется в сплавах сталей и в качестве компонента для смазок. Кроме того, его использовали в радиотехнике для изготовления детекторов. Но с точки зрения электроники наномасштабов свойства молибденита не были изучены до недавнего времени.
 
«Этот двумерный материал можно легко использовать в нанотехнологиях. У него интересный потенциал, в частности, для производства микроскопических транзисторов, а также светодиодов (LED) и фотогальванических ячеек», - объясняет профессор Андрас Кис, работающий над проектом вместе со своими коллегами, кандидатами наук Бранимиром Радисавлевичем и Джакопо Бривио и профессором Александрой Раденович. Они сравнили характеристики молибденита со свойствами двух традиционных в нанотехнологиях материалов: кремния, главного компонента для изготовления микрочипов, и графена, за открытие которого в 2004 году профессорам Манчестерского университета Андре Гейму и Константину Новоселову было присуждена Нобелевская премия по физике 2010 года.

Одно из главных преимуществ молибденита заключается в том, что это гораздо менее объемный материал, чем кремний, трехмерный в структуре элемент: «В слое сульфида молибдена толщиной 0,65 нанометров, электроны могут перемещаться также свободно, как на кусочке кремния толщиной 2 нанометра», - уточнил Андрас Кис. – «То есть сегодня невозможно изготовить пластинки кремния столь же тонкие, как один слой MoS2».

Еще одним неоспоримым преимуществом является расход энергии: молибденит позволяет делать транзисторы, расходующие в 100 000 раз меньше энергии в активном состоянии, чем традиционные кремниевые.

Выходит вперед сульфид молибдена и по еще одному важному показателю: он является идеальным полупроводником с точки зрения ширины запрещенной зоны - минимальной энергии, необходимой для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости для активизации или выключения транзистора. У молибденита этот показатель равняется 1,8 электрон-вольт.

В упрощенном виде свойство, полезное в наноэлектронике, можно объяснить следующим образом. В физике твердых тел так называемая зонная теория проводимости описывает значения энергий электрона внутри материалов. В полупроводниках, в отличие от проводников, зоны с разными энергиями не перекрываются, их разделяют так называемые запрещенные зоны – не слишком узкие, и не слишком широкие. В зависимости от того, при каком значении энергии электроны могут пересечь эти «закрытые» зоны, полупроводник легко контролировать, активизируя или отключая.

В графене, полуметалле, который считается материалом будущего в электронике, нет запрещенных зон. На данный момент ученые исследуют возможности заполнить этот пробел и создавать их искусственным образом. В отличие от графена структура молибдена позволяет этому материалу быть более управляемым в электрическом плане.

Если среди наших читателей есть физики, мы будем очень благодарны им за профессиональный комментарий о молибдените и его "конкурентах" в нанотехнологиях.

Статья на сайте EPFL и оригинал на сайте nature.com

КУРСЫ ВАЛЮТ
CHF-USD 1.26
CHF-EUR 1.07
CHF-RUB 102.89
Афиша

Ассоциация

Association

Популярное за неделю
Встретились в Берне Кирхнер и Кирхнер

В Бернском художественном музее проходит выставка, в основе которой лежит первая ретроспектива работ выдающегося представителя экспрессионизма, состоявшаяся в 1933 году в Берне.

Всего просмотров: 2463
Результаты голосования 28 сентября

Граждане Швейцарии высказали свое мнение относительно реформы налогообложения жилой недвижимости и введения электронного удостоверения личности.

Всего просмотров: 2307
1 октября 2025 года – веха для мировой фармацевтики?

Президент Дональд Трамп объявил в прошлый четверг, что с 1 октября на брендовые или патентованные фармацевтические продукты будет введен 100-процентный тариф, за исключением случаев, когда производитель лекарств строит производственный завод в США.

Всего просмотров: 2025

Самое читаемое

Все (?) привидения в гости к нам

В Художественном музее Базеля – новая тематическая выставка. На сей раз в фокусе кураторов – привидения. Рассказываем о том, какое отношение призраки имеют к визуальному искусству и кому может быть интересно на это посмотреть.

Всего просмотров: 825
В Швейцарии грядет исторический референдум

Десять кантонов поддержали референдум против изменений в индивидуальном налогообложении. Особенным это голосование делает тот факт, что оно было инициировано кантональными парламентами – такое в швейцарской истории происходило лишь однажды.

Всего просмотров: 1233