Vật liệu bán dẫn mới thay silic?

Các nguyên tử molypden (xám) và sulfur (vàng) trang mạng tinh thể 2 chiều. Một laser chiếu lên bề mặt xoắn di chuyển xuyên qua tinh thể.

Một triển vọng mới có thể mở ra đối với các bóng bán dẫn đang ngày càng thu nhỏ. Các nhà nghiên cứu Cornell đã giới thiệu một hoạt động điện tử hứa hẹn từ một hợp chất bán dẫn với các tính chất có thể so sánh với silic.

Những dữ liệu mới về các tính chất điện tử của tinh thể disulfide molypden mỏng cấp nguyên tử này đã được công bố trên tạp chí Khoa học trực tuyến ngày 27/6/2014.

Sự quan tâm gần đây đối với disulfide molypden để làm bóng bán dẫn một phần là nhờ các nghiên cứu tương tự về graphene - lớp cacbon dày một nguyên tử có hình tổ ong. Mặc dù là vật liệu siêu khỏe, mỏng và dẫn điện tuyệt vời, nhưng graphene không cho phép chuyển mạch tắt và bật dòng điện dễ dàng, vốn là yêu cầu chính của một bóng bán dẫn.

Trong khi đó, disulfide molypden có thể dễ dàng cắt lát thành các tinh thể rất mỏng có khe năng lượng cần thiết để trở thành một chất bán dẫn. Disulfide molypden này có các tính chất hữu ích tiềm tàng: Ngoài việc có cả điện tích và spin nội tại, nó còn có thêm một mức tự do được gọi là dòng trũng điện (valley), có thể sinh ra một dòng phi điện tích vuông góc không tiêu năng lượng khi di chuyển.

Nếu dòng trũng điện đó được khai thác - các nhà khoa học vẫn đang tiến hành công việc đó - thì vật liệu này có thể tạo ra cơ sở cho một bóng bán dẫn mỏng cấp nguyên tử gần như hoàn hảo, về nguyên tắc sẽ cho phép thiết bị điện tử hoạt động không thải ra nhiệt, các nhà nghiên cứu cho biết.

Các nhà nghiên cứu ở Đại học Cornell đã cho thấy sự hiện diện của dòng trũng điện này trong một bóng bán dẫn disulfide molypden do họ thiết kế tại Trung tâm Khoa học và Công nghệ cấp nano ở Cornell (CNF). Các thí nghiệm của họ bao gồm chiếu vào bóng bán dẫn một ánh sáng phân cực tròn, có tác động bất thường trong kích thích các điện tử vào các đường cong ở bên cạnh. Những thí nghiệm này đã củng cố khái niệm sử dụng các mức độ tự do của trũng điện làm tác nhân mang thông tin cho các thiết bị điện tử hoặc quang điện tử thế hệ tiếp theo.

Theo Vista.vn