Когда дело касается разработки однослойных атомных структур, мысли о промежутке помогут ученым создавать искусственные электронные материалы одноатомного слоя за один раз.

Промежуток — это крошечный вакуум, который исследователи из Центра двухмерных и слоистых материалов Пенсильванского университета штата считают энергетическим барьером, ограждающим электроны от легкого перескакивания с одного слоя материала на другой.

«Мы все еще пытаемся понять, как электроны вертикально перемещаются по указанным слоистым материалам, и мы полагаем, что на это должно затрачиваться намного меньше энергии», сообщил доцент Джошуа Робинсон. „Благодаря сочетанию теории и эксперимента мы теперь знаем, что должны учитывать этот промежуток, когда разрабатываем новые материалы“.

Впервые ученые вырастили одноатомный слой диселенида вольфрама на одноатомной графеновой подложке с изначальными интерфейсами между двумя слоями. Когда исследователи попытались сместить напряжение с верхнего слоя диселенида вольфрама на графеновый слой, они столкнулись с неожиданным сопротивлением. Примерно половина этого сопротивления была вызвана промежутком, который ввел масштабный барьер, порядка 1 электрон-вольт, для электронов, пытающихся перемещаться между слоями. Этот энергетический барьер может оказаться полезным в разработке электронных устройств следующего поколения, таких как вертикальные туннельные полевые транзисторы.

Интерес в этом типе материалов возрос с открытием методов производства однослойного графита. Пенсильванские исследователи использовали более масштабируемый метод, нежели первые производители графена — химическое паровое осаждение — для осаждения одного слоя кристаллического диселенида вольфрама на вершине нескольких слоем графена, выращенного из кремниевого карбида. Хотя исследование графена буквально взорвалось в последнее десятилетие, существует множество подобных твердых частиц, которые модно объединить для создания совершенно новых искусственных материалов с невообразимыми свойствами.

Исследователи обнаружили, что слой диселенида вольфрама растет в отлично выровненных треугольных островках 1–3 микрона величиной, которые медленно соединяются в единый кристалл площадью до 1 сантиметра.

Результаты опубликованы в издании Nano Letters.