Новый материал на основе графена для электроники

Источник: phys.org

Ученые из Национальной ускорительной лаборатории в Стэнфорде (SLAC) и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (LBNL, США) представили новый экзотический материал. Он состоит из одноатомной тонкой пленки MoSe₂ (на рисунке — зеленые и желтые шарики), находящейся на слое графена (черные шарики). Графен, в свою очередь, расположен на подложке из карбида кремния. Исследователи уверены, что новый материал перспективен для создания тонких, гибких и легких электронных устройств. Однослойные листы диселенида молибдена давно интересовали многих ученых, так как они относятся к небольшой группе материалов, поглощающих и излучающих свет с высокой эффективностью.

Но до сих пор никому не удавалось создавать такие листы в значительных количествах и непосредственно наблюдать эволюцию их электронной структуры. Это важно, поскольку поведение электронов материала может коренным образом меняться, когда они ограничены таким тонким слоем. Как отмечает ведущий ученый LBNL Сун-Кван Мо, ему и его коллегам удалось найти правильный рецепт для изготовления тонких листов MoSe2. Ученые нагревали молибден и селен в вакуумной камере до выпаривания. Два элемента объединялись и осаждались в виде тонкой высококачественной пленки. Используя процесс, известный как молекулярно — лучевая эпитаксия, исследователи смогли вырастить пленки толщиной от 1 до 8 атомных слоев. Анализ электронной структуры пленок при помощи мощного пучка рентгеновского излучения в SLAC и LBNL показал, что материал в таком виде резко меняет свои свойства и становится более эффективным поглотителем и излучателем света.

Как отмечает докторант Йи Чжан, спроектировавший и построивший оборудование для получения тонких листов MoSe₂, материал имеет потенциал для использования в новых типах электронных устройств, которые еще предстоит создать. В частности, тесты, проведенные доктором Ёнгтао Цуем, показали, что электроны с разными спинами (направлениями вращения) путешествуют через гексагональные структуры однослойной пленки по различным путям и в противоположных направлениях. Это может оказаться полезным для спинтроники — новой отрасли электроники, в которой для переноса и хранения информации используется не заряд, а спины электронов. Тонкопленочный MoSe₂ может пригодиться и в еще более фантастической концепции под названием велтроника, в которой в равной степени учитываются и заряд, и спин электронов.