Đột phá mới trong bóng bán dẫn bằng molybdenum sulfide

Bóng bán dẫn được phát triển tại UCLA có thể đưa đến các thiết bị nhạy, có thể mặc được và mạnh hơn rất nhiều.

Một nhóm các nhà nghiên cứu đã chế tạo ra các bóng bán dẫn hiệu ứng trường từ molybdenum sulfide được chứng minh có hiệu suất tốt nhất cho đến nay, vượt quá tần số va đập tối đa và tần số thời điểm (cut-off frequency) của bóng bán dẫn molybdenum sulfide hiện có từ 40 đến 50 lần.

Với những tính chất điện tử và quang học đặc biệt, các vật liệu nano như graphene và molypden sulfide đã tạo ra sự phấn khích trong các nhà khoa học vì tiềm năng của chúng  để cách mạng hóa bóng bán dẫn và mạch.

Nghiên cứu đang được tiến hành có thể làm tăng đáng kể hiệu suất và khả năng của các lớp chất bán dẫn 2D được sử dụng trong các thiết bị điện tử mềm dẻo, tốc độ cao. Tuy nhiên, cấu trúc của graphene thiếu một tính chất được gọi là khe năng lượng, cho phép dòng điện đi qua vật liệu để bật và tắt. Không giống như graphene, molybdenum sulfide có một khe năng lượng và có chức năng như một chất bán dẫn nguyên tử mỏng cho phép các bóng bán dẫn nguyên tử mỏng đạt tỷ lệ bật-tắt và điện áp cao.

Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu do Xiangfeng Duan tại Viện nghiên cứu các hệ thống nano California của Đại học California, Los Angeles (UCLA) dẫn đầu đã chế tạo ra các bóng bán dẫn hiệu ứng trường từ molypden sulfide chứng có hiệu suất tốt nhất cho đến nay so với các bóng bán dẫn loại này. Trong tương lai gần, sáng chế của họ có thể đưa đến các điện thoại thông minh, giao diện máy tính dạng kính đeo mắt và các ứng dụng khác có thể mặc được mạnh hơn, nhạy hơn và có chức năng theo dõi sức khỏe.

Hiệu suất của các bóng bán dẫn được đánh giá một phần dựa vào tần số dao động tối đa và tần số thời điểm của chúng. Các bóng bán dẫn của UCLA, chỉ dày một vài nguyên tử, có tần số dao động tối đa và tần số thời điểm vượt quá từ 40 đến 50 lần tần số của các bóng bán dẫn molypden sulfide hiện nay.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng các thiết bị điện tử như biến tần logic (logic inverters) hay bộ khuếch đại tần số vô tuyến có thể được chế tạo bằng cách tích hợp nhiều bóng bán dẫn molypden sulfide trên thạch anh hay các chất nền plastic mềm dẻo với độ tăng ích điện áp (voltage gain) trong phạm vi gigahertz. Các bóng bán dẫn do họ chế tạo có tần số thời điểm lên đến 42 gigahertz và tần số dao động tối đa lên đến 50 gigahertz. Các bóng bán dẫn hiện nay đạt công suất đọc tương ứng là 0,9 GHz và 1 GHz.

“Bên cạnh sự gia tăng đáng kể hiệu suất của các bóng bán dẫn, các lớp bán dẫn molypden sulfide có một màng nguyên tử mỏng có độ mềm dẻo cao”, Giáo sư hóa học và hóa sinh Duan tại trường Cao đẳng UCLA nói. “Và nó có thể được sử dụng làm mạch mềm dẻo hay có thể kéo dãn được, điều này có thể rất quan trọng đối với thiết bị điện tử có thể mặc được”.

Theo Vista.gov.vn