Американские и корейские физики создали высокоэффективный транзистор на базе соединения серы и молибдена, способный потеснить кремниевые тонкопленочные транзисторы в производстве жидкокристаллических TFT-дисплеев, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Дисульфид молибдена (MoS₂), как и графен, относится к категории новых и крайне перспективных материалов, теоретически способных произвести революцию в микроэлектронике. Соединение серы и молибдена не обладает уникальными электрическими свойствами графена, однако оно является настоящим полупроводником, в отличие от «нобелевского углерода».

Группа физиков под руководством Дебдипа Джены (Debdeep Jena) из университета города Нотр-Дам (США) пыталась приспособить дисульфид молибдена для производства полупроводниковых приборов, не уступающих по своим свойствам кремниевым и графеновым «конкурентам».

Как объясняют ученые, «обычный» сульфид молибдена является достаточно посредственным полупроводником, уступающим по своим свойствам кремнию, сплаву галлия и мышьяка и других широко используемых веществ.

С другой стороны, тонкие пленки из MoS₂ толщиной в один атом обладают радикально иными качествами.

В частности,

транзисторы на их основе практически не пропускают ток в выключенном состоянии и переключаются из одного состояния в другое при очень небольших напряжениях. Это выгодно отличает их от графеновых и кремниевых полупроводниковых приборов, страдающих от высоких токов утечки и других проблем.

Авторы статьи ликвидировали основной недостаток тонкопленочных транзисторов на основе дисульфида молибдена – высокую стоимость их промышленного изготовления, разработав методику соединения отдельных пленок из MoS₂ в единое целое без потери полезных свойств.

Транзистор Джены и его коллег изготовляется следующим образом. Сначала ученые выращивают кристаллы дисульфида молибдена и отделяют от них тонкие «листы» MoS₂. Эти листы приклеиваются на «бутерброд» из оксида алюминия (Al₂O₃), кремния и в полученную конструкцию вставляются металлические электроды, играющие роль затвора, входа и выхода.

По словам ученых, их

изобретение сохранило все свойства одиночных пленок из сульфида молибдена – в частности, отношение силы тока во включенном и выключенном состояниях составляет миллион к одному.

Как отмечают физики, это свойство, вместе с легкостью переключения и способностью работать при низких напряжениях, делают их детище идеальным кандидатом на роль «наследника» современных кремниевых транзисторов, использующихся в производстве TFT-дисплеев.

Джена и его коллеги отмечают, что прототип молибденового транзистора в разы превосходит по своим свойствам его кремниевые аналоги. Технология изготовления таких устройств совместима с современными промышленными методами производства тонкопленочных транзисторов, что удешевит и упростит переход от кремния к молибдену.