Группа исследователей из Западного резервного университета Кейза (Case Western Reserve University), Кливленд, наложив поверх впадин в поверхности основания чипа слои полупроводникового материала одноатомной толщины, создали новый тип мембранного резонатора, который условно можно считать самым маленьким батутом в мире на сегодняшний день. Подобные устройства, хотя и гораздо больших размеров, используются достаточно широко в составе различных микроэлектромеханических систем, усилителей, генераторов опорных частот для отсчета промежутков времени и передатчиков с изменяемой частотой.

Плоские двухмерные материалы, которые обладают способностью к большей деформации, могут использоваться в резонаторах, работающих в более широких диапазонах частот, нежели классические кристаллические резонаторы, изготавливаемые обычно из кремния и алмаза.

«Новый материал, в свою очередь, придает резонатору новые возможности и новые функции» – рассказывает Филип Фенг, – «И самым интересным является то, что механическая деформация пленки из двухмерного материала влияет на ширину его запрещенной зоны, количество энергии, которой должны обладать электроны для того, чтобы беспрепятственно пройти через материал».

Рис. 1.

Для изготовления нового мембранного резонатора группа Фенга использовала усовершенствованную технологию осаждения. Процесс начинается с изготовления электродов и круглых впадин на поверхности подложки чипа. Затем на поверхность углублений накладывается пленка из двухмерного материала, которая закрепляется и обрезается при помощи методов, разработанных ранее для изготовления плоских транзисторов из дисульфида молибдена. Чувствительность получившегося устройства столь высока, что оно позволяет зарегистрировать даже тепловые колебания мембраны, «шумовые» колебания, вызванные тепловыми колебаниями атомов в узлах кристаллической решетки.

«Наша работа над созданием резонаторов из двухмерных полупроводниковых материалов, обладающих запрещенной электронной зоной, может открыть дорогу разработке новых технологий преобразования механических колебаний в электрические или оптические сигналы» – рассказывает Фенг, – «Мы еще не уверены, что наше устройство будет работать гораздо лучше, чем подобные устройства, изготовленные из графена. Но наши устройства будут работать совсем по-иному, чем графеновые, и это может стать их огромным преимуществом».