На кафедре общей физики и волновых процессов показали возможность создания полевых транзисторов на основе соединения вольфрама и серы
Ученые физического факультета и Международного учебно-научного лазерного центра МГУ имени М.В. Ломоносова показали, что эффективные полевые транзисторы можно создать на основе тонкой пленки, полученной жидкофазным методом из суспензии дисульфида вольфрама. Исследование было опубликовано в Journal of Materials Science.
Полевой транзистор — это преобразователь сопротивления, который управляется напряжением электрического тока. Полевые транзисторы являются основой современной электроники: это ключевые элементы микропроцессоров, которые используются почти в любом электронном устройстве, например, электронных наручных часах, блоке питания компьютера и т.д. Обычно в полевых транзисторах в качестве полупроводника используется монокристаллический кремний, однако его производство является дорогостоящим.
После открытия графена в научном сообществе резко возрос интерес к так называемым двумерным полупроводящим материалам, в частности, к дихалькогенидам переходных металлов (ДПМ), в качестве кандидатов на роль заменителя кремния. Дихалькогениды переходных металлов — это вещества, имеющие формулу МХ2, где М — это переходный металл, а Х — сера (халькоген).
«Ученые ранее уже продемонстрировали, что частицы этих веществ обладают феноменальными электрическими характеристиками, что открывает большие возможности применения этих материалов в электронике. Однако во всех предыдущих работах исследования проводились на хлопьях ДПМ — небольших плоских частицах в несколько атомарных слоев и с продольными размерами в 100-500 нм, которые слишком малы для создания электронных устройств на практике», — поясняет один из авторов исследования, профессор кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ, доктор физико-математических наук Дмитрий Паращук.
В данном исследовании были впервые получены тонкие пленки WS2 (дисульфида вольфрама), в которых наночешуйки расположены упорядоченно и практически параллельно подложке. В полученных из коммерческой суспензии WS2 пленках вначале было достаточно высокое остаточное содержание углерода, но он был удален с помощью отжига в парах серы в вакуумной камере. Анализ элементного состава пленки производился c помощью спектроскопии (методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния). Морфология — внешний вид поверхности — была получена с помощью атомно-силового микроскопа. Электрические характеристики были исследованы методом полевых транзисторов.
Данное исследование является первым шагом на пути к применению ДПМ в печатной электронике.
«Следующим шагом для улучшения свойств полученных из раствора пленок ДПМ будет использование неорганических растворителей, так как в органических растворителях в больших количествах содержится углерод, являющийся основной причиной ухудшения электрических свойств пленок», — заключает Дмитрий Паращук.
Работа проводилась совместно с учеными из Сколковского института науки и технологий и Центра исследований и разработок Nokia в Кембридже (Великобритания).