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打印科技日?qǐng)?bào)訊據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)萊斯大學(xué)和橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的科學(xué)家合作開(kāi)發(fā)出一種新方法，可以控制二硫化鉬（MDS）原子層整齊一致地生長(zhǎng)，借此朝制造二維電子設(shè)備前進(jìn)了一步。相關(guān)研究發(fā)表在本周出版的《自然?材料學(xué)》雜志上。
半導(dǎo)體二硫化鉬是制造功能性二維電子元件所需的三種材料中的一種，它們也有望成為制造肉眼不可見(jiàn)設(shè)備的基礎(chǔ)元件。在最新研究中，科學(xué)家們希望弄清楚大而優(yōu)質(zhì)的原子厚度的二硫化鉬薄片能否在化學(xué)氣相沉積（CVD）熔爐內(nèi)生長(zhǎng)以及它們有什么特性。他們希望二硫化鉬同沒(méi)有帶隙的石墨烯和絕緣體六角氮化硼（hBN）結(jié)合，從而制造出場(chǎng)效應(yīng)晶體管、邏輯集成電路、光電探測(cè)器和柔性光電子設(shè)備。
去年，萊斯大學(xué)機(jī)械工程和材料科學(xué)系教授婁君（音譯）和普利克爾?阿加延稱，他們成功制造出了石墨烯和六角氮化硼交錯(cuò)而成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，但要想用它們制造先進(jìn)的電子設(shè)備，還需要第三種材料――二硫化鉬。不過(guò)，他們表示：“二硫化鉬會(huì)和碳原子結(jié)合在一起，我們想讓石墨烯和二硫化鉬（同六角氮化硼）結(jié)合，制造出新奇的二維半導(dǎo)體零件，但因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)不同，生長(zhǎng)環(huán)境也不同，所以存在著很多困難。”
他們一直沒(méi)有找到好方法來(lái)種植二硫化鉬，諸多嘗試獲得的材料結(jié)構(gòu)也不一致，用化學(xué)氣相沉積法制造出的二硫化鉬的顆粒太小而不具備有用的電屬性。但在新方法中，他們注意到二硫化鉬“島”容易在熔爐中形成，瑕疵甚至灰塵塊也會(huì)出現(xiàn)在熔爐的基座上。萊斯大學(xué)的研究生新納?納耶梅說(shuō)：“與六角氮化硼或石墨烯不同的是，二硫化鉬很難成核。但我們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)朝基座添加人造邊緣，可以控制這種成核過(guò)程，而且，在這些結(jié)構(gòu)之間，二硫化鉬生長(zhǎng)得更好。新方法種植出的顆粒約為100微米，在納米尺度內(nèi)，足夠我們對(duì)其進(jìn)行處理了。”
橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)利用像差校正掃描投射電子顯微鏡給這種新材料的原子結(jié)構(gòu)成像，以便清晰地看到單個(gè)原子以及改變?cè)摬牧想妼傩缘蔫Υ谩Ｔ搶?shí)驗(yàn)室的胡安-卡洛斯?艾迪羅博表示：“為了改進(jìn)二維材料的屬性，首先理解它們?nèi)绾畏胖迷谝黄鸱浅Ｖ匾Ｏ饦?shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的顯微鏡設(shè)備使我們首次能看到材料的單個(gè)原子。”
萊斯大學(xué)的研究人員估計(jì)，讓這些物質(zhì)結(jié)合在一起的方式有很多，不僅可采用二維層的形式，也可以采用三維疊加的形式。婁君表示：“‘天然晶體’由同一種成分通過(guò)范德華力而結(jié)合在一起，現(xiàn)在，我們可以用不同的成分制造出三維晶體。這些不同的材料具有不同的電屬性和帶隙，將一種材料放在另一種之上讓我們可以獲得一種新材料――我們稱其為范德華固體。我們有望采用任何疊放順序?qū)⑵浞旁谝黄，這或許會(huì)成為材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)新方法。”
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