2-D電子向前邁出一大步
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- 分類：鉬業新聞
- 發佈於：14 六月 2013
- 作者 CCJ
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在萊斯大學和橡樹嶺國家實驗室的科學家們的目標二維電子擁有先進的方法來控制統一的原子層二硫化鉬（MDS）的增長。
MDS，半導體，是一個三部曲需要運作2-D電子元器件的材料之一。他們可能有一天會是這麼小，他們將是肉眼看不到的設備製造的基礎。
該賴斯的實驗室的鉛研究者君婁，Pulickel Ajayan和伯里斯·Yakobson，該大學的機械工程和材料科學部中的所有的教授，合作，與的Wigner研究員吳周和的工作人員的科學家胡安·- 卡洛斯·Idrobo在橡樹嶺國家實驗室在一個不尋常的主動中那註冊成立的實驗和的理論工作。
的目標看，如果大，高品質，原子薄MDS片可以生長在化學汽相沉積（CVD）爐，以分析其特點。希望MDS可以加入石墨烯，其中有沒有帶隙，六方氮化硼（HBN），絕緣體，形成場效應電晶體，集成化邏輯電路，光電探測器和柔性光電。
“對於真正的原子電路，這是很重要的，”婁勤儉說。“”如果，我們得到這個材料，，以工作，然後我們將有了一套材料，，以一起玩對於完整的的，複雜的的的設備。“
去年，婁，Ajayan透露他們的成功使得複雜的圖案交織石墨和六角氮化硼，其中賴斯貓頭鷹吉祥物的形象。但仍有一塊缺少的材料，先進的電子應用的全面合作夥伴。通過然後的是中，研究人員分別為已經以及進入他們的研究中的MDS作為一個半導體的解決方案。
“兩張-維的物料已採取關閉，”Ajayan說。“” “這項研究的石墨烯系統會提示了研究融入了很多的的2-D材料;二硫化鉬是只是其中之一。從本質上講，我們正在試圖以跨越樂隊參與的差距，之間的石墨烯的，這是一個半金屬的整個範圍內的，和的硼氮化物絕緣體“。
MDS是截然不同的從石墨烯的和hBN的體積分數的中，（，因為它是不完全是平坦的）。石墨烯的和有hBN是平坦的的的的，與由他們的的組成的原子的形成的的六邊形的陣列的。但是，而MDS看起來六方晶系，從上面看時，它實際上是一個堆疊，鉬原子，硫原子的兩層之間有一層。
合作-作者：鄭柳，一在婁的和Ajayan的的實驗室的的的聯合研究科學家，注意到Yakobson組的預測，的MDS和個碳原子的會綁定。“我們的工作就可以了，”他說。：“我們想堅持石墨烯的和MDS在一起（與有hBN）成什麼樣將是一個的小說，的2-D半導體元件的。”
“現在的問題是如何把所有的2-D的材料結合在一起，說：”合作，的作者新浪Najmaei，水稻研究生。“他們是非常不同的的物種，並他們正在被生長在非常不同的的環境中。”
直到最近，一個可用的的形式的不斷增長的在MDS在一直難以的。從一個批量樣品中的拉動層的的的“蘇格蘭威士卡磁帶”的方法已經試過，，，但由此產生的材料分別為不一致的的，婁勤儉說。“ 早期的CVD實驗生產的MDS顆粒太微小使用其電氣性能。
但是，在這個過程中中，研究人員注意到：MDS的的“島”傾向于，以形成在爐中其中的缺陷或什至枚，的作浮塵出現了在基片上JOURNAL。“素材是困難的成核，不像六角氮化硼或石墨烯，”Najmaei所述。“我們一開始，學習時，我們就可以控制那個的成核，由中添加人工的邊緣為基材，和現在它的越來越更好的了很多這些結構之間的。”
婁勤儉說：“現在我們可以種糧的大小為100微米的大，”。這仍然大約只有人的頭髮絲的寬度，但在納米級的境界，它足夠大的工作，他說。
Ajayan和婁隊一旦能夠成長如此大的MDS陣列，橡樹嶺國家實驗室的團隊使用像差校正掃描透射電子顯微鏡成像的原子結構。 - 原子的陣列可以清楚地可以看到在影像中加入，並，更重要的，所以可以，從而改變的素材的電子物業的的缺陷。
“在為了，以改善的2-D的材料的屬性，它重要的是要先瞭解他們是如何放在一起在的一個基本尺度，”Idrobo說，。“” “我們在橡樹嶺國家實驗室的顯微鏡設施，讓我們看到了他們以前從未見過的方式 - 單個原子水準的材料。”
Yakobson的理論物理學家，和他的團隊專注於在原子尺度分析能量的相互作用。橡樹嶺國家實驗室的圖片在手，他們不僅能夠計算出一個更複雜的石墨或BN比被發現的缺陷的能量，但也符合他們的數位圖像。
Yakobson球隊的有趣的發現是其中的存在，去年報導，導電subnano的“線”沿晶粒邊界在MDS。根據他們的計算，僅作用穀物會見在精確的60度角時發生。橡樹嶺國家實驗室的電子顯微鏡圖像，使人們有可能直接查看這些晶界。
實施的食米的研究人員。請參閱許多未能的的的的方式，，以中合併使用的的材料，不僅是在二-維的的層的，但也可作為三-維的棧。“天然水晶製成的結構通過范德華力的約束，但他們所有的成分相同，婁勤儉說。” “現在我們有的機會，，以構建的3-D的的與不同的的組合物的晶體。”
“這些都是非常不同的的材料，與不同的電子性質和樂隊的差距。上把一個的其他頂級將給我們一個新的的類型的材料，，我們稱之為范德華（的van der Waals）的固體，”Ajayan說。“”“ “我們可以把它們放在一起，我們需要在任何堆疊順序，這將是一個有趣的新方法在材料科學。
自然材料紙的共同作者是水稻副研究員鄒梟龍，研究生剛石，溪雷和吳周在橡樹嶺國家實驗室。
韋爾奇基金會，美國國家科學基金會（NSF），美國陸軍研究辦公室，美國的海軍研究，納米電子研究公司和美國能源部辦公室的工作提供支援。
婁是機械工程和材料科學副教授。Ajayan是本傑明·安德森教授和瑪麗·格林伍德在工程和機械工程和材料科學，化學和化學和生物分子工程教授。Yakobson是卡爾·能提供機械工程和材料科學教授和化學教授。
賴斯的達芬奇系統和計算研究，無論是由美國國家科學基金會資助的網路基礎設施上進行計算。
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