Группа ученых из США отчиталась об успешном создании высокопроизводительных молибденитовых транзисторов на гибкой пластиковой подложке. До сих пор создание гнущихся и достаточно эффективных компонент на основе молибденита считалось не решаемой задачей. А последнее открытие доказывает, что материал в будущем может идеально подходить для создания гибких, но при этом высокоскоростных и требующих малой мощности питания электронных устройств.

Молибденит, состоящий из молибдена и серы, по мнению многих ученых, занимающихся изучением современных двумерных кристаллических полупроводников, может найти массу практических применений. Материал имеет прямую запрещенную зону шириной примерно 1,8 эВ. Это значит, что для изготовления фотонных устройств он подходит намного лучше, нежели кремний, имеющий непрямую запрещенную зону.

На сегодняшний день некоторые научные группы даже утверждают, что молибденит может быть реальным конкурентом удивительному материалу графену (не имеющему запрещенной зоны вовсе в своем первозданном состоянии) в электронных схемах будущего.

Наличие прямой запрещенной зоны очень важно, когда дело доходит до создания таких устройств, как светодиоды, солнечные батареи, фотоприемники и любых других фотонных компонент, использующих возбуждение пары электрон-дырка проводимости, поскольку устройства с прямой запрещенной зоной обеспечивают наиболее эффективное преобразование энергии. Кроме того, наличие прямой запрещенной зоны означает, что устройство может легко включаться и выключаться, что важно для таких компонент, как обычный транзистор.

Молибденит отличается высокой подвижностью свободных зарядов (подвижность оценивается в 100 см²/Вс, а некоторые научные группы оценивают ее в 500 см²/Вс), величина которой сравнима с подвижностью в самых современных образцах кремния. А поскольку отдельные двумерные слои вещества слабо скреплены между собой лишь ван-дер-ваальсовыми силами, в теории молибденит должен быть совместим с различными подложками, даже гибкими основаниями из пластика.

Тем не менее, предыдущие попытки смонтировать молибденит на пластике были не очень успешными. Полученные таким образом устройства функционировали довольно плохо в сравнении с элементами, размещенными на жестких основаниях.

Совместная группа ученых из University of Texas и University of Notre Dame (США) предложила решение этой проблемы. С использованием стандартных методов литографии ученые смогли сделать многослойный молибденитовый транзистор на гибкой пластиковой подложке, имеющий высокое соотношение токов во включенном и выключенном состоянии (сопоставимое с параметрами устройств, размещенных на кремниевых подложках).

Созданное устройство также отличается малыми энергозатратами в процессе работы; кроме того, оно может гнуться в любом направлении без возникновения каких-либо механических повреждений. Радиус предельного изгиба такого транзистора составляет всего 1 мм, что напоминает возможности графена – наиболее известного среди гибких кристаллических материалов.

Как считают ученые,

их разработка найдет применение в гибких электронных схемах. Своей работой ученые доказали, что даже такой двумерный материал, как молибденит, вполне пригоден для таких нетрадиционных подложек, как пластик, стекло и даже ткани.

Подробные результаты работы исследователи опубликовали в журнале ACS Nano. Если в рамках первой работы они изготавливали транзисторы n-типа, то теперь научная группа занялась разработкой аналогичного гибкого транзистора p-типа, поскольку для цифровых схем необходимы оба компонента.