2-D电子向前迈出一大步
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- 分类：钼业新闻
- 发布于 2013年6月14日
- 作者：CCJ
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在莱斯大学和橡树岭国家实验室的科学家们的目标二维电子拥有先进的方法来控制统一的原子层二硫化钼（MDS）的增长。
MDS，半导体，是一个三部曲需要运作2-D电子元器件的材料之一。他们可能有一天会是这么小，他们将是肉眼看不到的设备制造的基础。
该赖斯的实验室的铅研究者君娄，Pulickel Ajayan和鲍里斯·Yakobson，该大学的机械工程和材料科学部中的所有的教授，合作，与的Wigner研究员吴周和的工作人员的科学家胡安·- 卡洛斯·Idrobo在橡树岭国家实验室在一个不寻常的主动中那注册成立的实验和的理论工作。
的目标看，如果大，高品质，原子薄MDS片可以生长在化学汽相沉积（CVD）炉，以分析其特点。希望MDS可以加入石墨烯，其中有没有带隙，六方氮化硼（HBN），绝缘体，形成场效应晶体管，集成化逻辑电路，光电探测器和柔性光电。
“对于真正的原子电路，这是很重要的，”娄勤俭说。“”如果，我们得到这个材料，，以工作，然后我们将有了一套材料，，以一起玩对于完整的的，复杂的的的设备。“
去年，娄，Ajayan透露他们的成功使得复杂的图案交织石墨和六角氮化硼，其中赖斯猫头鹰吉祥物的形象。但仍有一块缺少的材料，先进的电子应用的全面合作伙伴。通过然后的是中，研究人员分别为已经以及进入他们的研究中的MDS作为一个半导体的解决方案。
“两张-维的物料已采取关闭，”Ajayan说。“” “这项研究的石墨烯系统会提示了研究融入了很多的的2-D材料;二硫化钼是只是其中之一。从本质上讲，我们正在试图以跨越乐队参与的差距，之间的石墨烯的，这是一个半金属的整个范围内的，和的硼氮化物绝缘体“。
MDS是截然不同的从石墨烯的和hBN的体积分数的中，（，因为它是不完全是平坦的）。石墨烯的和有hBN是平坦的的的的，与由他们的的组成的原子的形成的的六边形的数组的。但是，而MDS看起来六方晶系，从上面看时，它实际上是一个堆栈，钼原子，硫原子的两层之间有一层。
合作-作者：郑柳，一在娄的和Ajayan的的实验室的的的联合研究科学家，注意到Yakobson组的预测，的MDS和个碳原子的会绑定。“我们的工作就可以了，”他说。：“我们想坚持石墨烯的和MDS在一起（与有hBN）成什么样将是一个的小说，的2-D半导体元件的。”
“现在的问题是如何把所有的2-D的材料结合在一起，说：”合作，的作者新浪Najmaei，水稻研究生。“他们是非常不同的的物种，并他们正在被生长在非常不同的的环境中。”
直到最近，一个可用的的形式的不断增长的在MDS在一直难以的。从一个批量样品中的拉动层的的的“苏格兰威士忌磁带”的方法已经试过，，，但由此产生的材料分别为不一致的的，娄勤俭说。“ 早期的CVD实验生产的MDS颗粒太微小使用其电气性能。
但是，在这个过程中中，研究人员注意到：MDS的的“岛”倾向于，以形成在炉中其中的缺陷或什至枚，的作浮尘出现了在基片上JOURNAL。“素材是困难的成核，不像六角氮化硼或石墨烯，”Najmaei所述。“我们一开始，学习时，我们就可以控制那个的成核，由中添加人工的边缘为基材，和现在它的越来越更好的了很多这些结构之间的。”
娄勤俭说：“现在我们可以种粮的大小为100微米的大，”。这仍然大约只有人的头发丝的宽度，但在纳米级的境界，它足够大的工作，他说。
Ajayan和娄队一旦能够成长如此大的MDS阵列，橡树岭国家实验室的团队使用像差校正扫描透射电子显微镜成像的原子结构。 - 原子的数组可以清楚地可以看到在影像中加入，并，更重要的，所以可以，从而改变的素材的电子物业的的缺陷。
“在为了，以改善的2-D的材料的属性，它重要的是要先了解他们是如何放在一起在的一个基本尺度，”Idrobo说，。“” “我们在橡树岭国家实验室的显微镜设施，让我们看到了他们以前从未见过的方式 - 单个原子水平的材料。”
Yakobson的理论物理学家，和他的团队专注于在原子尺度分析能量的相互作用。橡树岭国家实验室的图片在手，他们不仅能够计算出一个更复杂的石墨或BN比被发现的缺陷的能量，但也符合他们的数字图像。
Yakobson球队的有趣的发现是其中的存在，去年报道，导电subnano的“线”沿晶粒边界在MDS。根据他们的计算，仅作用谷物会见在精确的60度角时发生。橡树岭国家实验室的电子显微镜图像，使人们有可能直接查看这些晶界。
实施的食米的研究人员。请参阅许多未能的的的的方式，，以中合并使用的的材料，不仅是在二-维的的层的，但也可作为三-维的栈。“天然水晶制成的结构通过范德华力的约束，但他们所有的成分相同，娄勤俭说。” “现在我们有的机会，，以构建的3-D的的与不同的的组合物的晶体。”
“这些都是非常不同的的材料，与不同的电子性质和乐队的差距。上把一个的其他顶级将给我们一个新的的类型的材料，，我们称之为范德华（的van der Waals）的固体，”Ajayan说。“”“ “我们可以把它们放在一起，我们需要在任何堆叠顺序，这将是一个有趣的新方法在材料科学。
自然材料纸的共同作者是水稻副研究员邹枭龙，研究生刚石，溪雷和吴周在橡树岭国家实验室。
韦尔奇基金会，美国国家科学基金会（NSF），美国陆军研究办公室，美国的海军研究，纳米电子研究公司和美国能源部办公室的工作提供支持。
娄是机械工程和材料科学副教授。Ajayan是本杰明·安德森教授和玛丽·格林伍德在工程和机械工程和材料科学，化学和化学和生物分子工程教授。Yakobson是卡尔·能提供机械工程和材料科学教授和化学教授。
赖斯的达芬奇系统和计算研究，无论是由美国国家科学基金会资助的网络基础设施上进行计算。
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