ТАСС, 23 декабря. Ученые создали методику, с помощью которой можно синтезировать двумерные пленки из дисульфида молибдена (MoS2) площадью в несколько десятков квадратных сантиметров. Благодаря этому их можно использовать в "вечной" флеш-памяти и прочей электронике будущего, пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на публикацию в научном журнале ACS Applied Nano Materials.
"Наш метод синтеза содержит два этапа. На первом выращивается пленка из триоксида молибдена методом атомно-слоевого осаждения, что позволяет контролировать ее толщину с точностью до атома. На втором этапе проводится термохимическая обработка в парах серы, кислород замещается серой, и образуется соединение MoS2", - прокомментировал работу один из ее авторов, сотрудник МФТИ Андрей Маркеев.
Ученые достаточно долгое время считали, что все твердые материалы, которые существуют в природе, могут принимать только трехмерную форму. Эту идею поколебали только в середине прошлого столетия, когда математики и физики теоретики доказали, что "плоские" атомные структуры могут существовать в принципе, и что они могут быть стабильными.
Первый подобный материал лишь в 2004 году открыли будущие нобелевские лауреаты - Андрей Гейм и Константин Новоселов. Они случайно обнаружили очень простой, но при этом эффективный способ производства графена, "двумерной" формы углерода.
Впоследствии физики и химики открыли множество других плоских материалов, которые не уступают графену в уровне научного интереса. Один из самых больших конкурентов графена в этом отношении - дисульфид молибдена. Его двумерные пленки состоят из прослойки из атомов молибдена, заточенной между двумя слоями атомов серы.
Двумерные сокровища химии
Интерес ученых к этому материалу, как объяснили Маркеев и его коллеги, обусловлен тем, что это вещество можно использовать для создания различных полупроводниковых приборов, что нельзя сделать с графеном. Проблема, однако, заключалась в том, что физики и химики не знали ни одного способа получать достаточно большие пленки из дисульфида молибдена, которые можно было бы применить в микропроцессорной промышленности.
Сейчас подобные пленки физики и химики получают, отшелушивая слои от трехмерных кристаллов дисульфида молибдена. Выращивать пленки из MoS2 можно и иначе - например, из паров соединений серы и молибдена, однако полученные таким образом пленки получаются слишком некачественными для их использования на практике.
Физики из России и Южной Кореи решили эту проблему, заметив, что тонкие пленки из других соединений молибдена гораздо проще выращивать. Это натолкнуло их на мысль, что двумерный материал можно получить в два этапа, вырастив сначала пленку из оксида молибдена, а затем обработав ее серой.
Руководствуясь этой идеей, исследователи провели серию опытов, которая подтвердила, что это действительно возможно, а также указала на то, что температура, при которой сера замещала кислород в пленке, очень сильно влияла на ее свойства. К примеру, при относительно низком нагреве дисульфид молибдена приобретает свойства катализатора, то есть начинает ускорять химические реакции, а при температуре в 900-1000 °С его уже можно использовать в оптоэлектронике.
Используя подобные пленки, исследователи создали несколько экспериментальных ячеек памяти на базе MoS2 и еще одного перспективного материала, двуокиси гафния. Положением электронов в толще последнего можно управлять, используя электроды из дисульфида молибдена.
Эти опыты показали, что подобные конструкции выдержали несколько миллионов циклов перезаписи, что на порядок выше ресурса обычных ячеек памяти. Как надеются исследователи, их технология поможет дисульфиду молибдена быстро проникнуть как в эту область электроники, так и в другие сферы промышленности.
