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| 美國學(xué)者開(kāi)發(fā)出石墨烯的“競爭者”——二硫化鉬 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-03-18 09:47:07 瀏覽次數： |
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 （中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員研究出了可控的、導電能力能被開(kāi)啟和關(guān)閉的、能夠自發(fā)光的硅的替代品——二硫化鉬。
石墨烯，一種單原子厚度的碳原子晶格材料，由于其極高的導電性和無(wú)與倫比的薄而經(jīng)常被吹捧作為硅的替代品用在電子器件領(lǐng)域。但石墨烯并不是唯一能夠扮演這樣角色的二維材料。
賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員在制造這種二硫化鉬材料方面取得了重大進(jìn)步。他們以氧化鉬為“種子”，在其周?chē)L(cháng)二硫化鉬薄片。這種方法使得研究者能夠更容易的控制二硫化鉬的尺寸、厚度和分布位置。
不像石墨烯，二硫化鉬具有能帶間隙，這就意味它的導電能力可以被開(kāi)啟和關(guān)閉。這樣的一個(gè)特征是應用于計算半導體器件的關(guān)鍵。另一個(gè)區別是，二硫化鉬能夠發(fā)光，這意味著(zhù)它可以被用于發(fā)光二極管，自報式傳感器和光電子學(xué)器件。
Penn團隊的進(jìn)步是改進(jìn)了一種方法：通過(guò)“播種” 前驅體在基板上，用化學(xué)氣相沉積法來(lái)控制二硫化鉬小薄片的形成。“我們先放少量氧化鉬在我們想要的位置，”內勒說(shuō)，“然后通入二氧化硫氣體。在合適的條件下，這些種子會(huì )與二氧化硫反應生成二硫化鉬。”“優(yōu)化二硫化鉬生長(cháng)條件是有技巧的，”約翰遜說(shuō)，“但我們將施加更多的控制，使材料移動(dòng)到我們構造的位置來(lái)搭建復雜的系統。因為我們想要它在哪里長(cháng)它就在哪里長(cháng)，所以這會(huì )使裝置制作起來(lái)更加容易。我們使晶體管中上層二硫化鉬薄片被排出的部分在一個(gè)單獨的層面，這樣我們就可以讓幾十甚至上百層的器件合而為一。然后我們觀(guān)察到制造的晶體管正如我們所期望的一樣，能夠開(kāi)啟和關(guān)閉并且能夠發(fā)光。”
這種制備方法能夠使二硫化鉬薄片的生長(cháng)位置與相應的電子器件匹配，以此研究者就可以跳過(guò)一些制作石墨烯電子器件所必須經(jīng)過(guò)的步驟。石墨烯生長(cháng)出來(lái)是比較大的片層，接下來(lái)研究者需要把它切成需要的尺寸，然而，減小石墨烯尺寸的過(guò)程會(huì )增加有害污染的風(fēng)險。
這項研究也標志著(zhù)我們邁出了制造新的二維材料家族成員的第一步。
“我們可以用鎢取代鉬，用硒取代硫，”內勒說(shuō)，“只要從那里沿著(zhù)元素周期表找。我們可以想象生長(cháng)所有這些物質(zhì)在我們想要的位置并且利用它們不同的性能。”
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