Kuzey Carolina Üniversitesi’nde atomik kalınlıkta yüksek kaliteli yarı iletkenler geliştirildi. Bu sayede lazerlerden tutun da LED’lere ve bilgisayar chiplerine kadar kullanılan yarı iletken teknolojisi atomik boyuta inebilecek. Araştırmacılar, yarı iletken endüstrisinde zaten kullanılmakta olan malzemelere benzer elektronik ve optik özellikleri olan molibden sülfit (MoS2) üzerinde çalışmışlar. MoS2’in diğer yarı iletken malzemelerden farkı, diğer özellikleri bozulmadan tek atom kalınlığında katmanlar olarak büyütülebilmesi.
Geliştirilen yeni teknolojide araştırmacılar sülfür ve molibden klorit tozlarını bir fırına yerleştirip, sıcaklığı 850 0C’ye çıkarmışlar, bu sayede toz buharlaşmış ve iki malzeme yüksek sıcaklıkta tepkimeye girerek MoS2’i oluşturmuş. Yine yüksek sıcaklık altında buhar ince bir katman olarak çöktürülmüş. Burada asıl önemli olan geliştirilen yeni büyütme prosesi ve bu sayede kendi kendine boyutları sınırlandıran büyüme. Araştırmacılar fırındaki kısmi basınç ve buhar basıncını kontrol ederek MoS2’nin kalınlığını hassas şekilde kontrol edebiliyorlar. Tek bir MoS2 katmanı oluşturabilmek için kısmi basıncın buhar basıncından yüksek olması gerekiyor. Kısmi basınç yükseldikçe daha fazla MoS2 katmanı dibe çöküyor. Tek bir atom kalınlığında katmanın kısmi basıncı buhar basıncından yüksek, ama iki katmanın buhar basıncından düşükse, kısmi basınç ve buhar basıncı arasındaki fark tek katman oluşmasını sağlıyor. Bu sayede de süreç kendi kendine kalınlığa limit getirmiş oluyor.
Kısmi basınç fırın içindeki molibden klorit miktarı ile ayarlanıyor. Molibden miktarı arttıkça kısmi basınç yükseliyor. Bu şekilde tek katman üretilebildiği gibi 2, 3 ve 4 katman da üretmek mümkün.
NC Üniversitesi malzeme bilimi ve mühendislik bölümü yardımcı doçenti ve bu konuda yazılan makalenin yazarlarından Dr. Linyou Cao’nun ekibi şimdi, benzeri incelikte filmleri her bir katmanı farklı malzemeden oluşacak şekilde yapmaya çalışıyor. Geliştirilen yöntem için patent başvurusunu yapan Cao, aynı zamanda bu yöntemle alan etkili transistörler ve LED’ler geliştirmek üzere çalışıyor.
Çalışma ile ilgili makale, ‘Controlled Scalable Synthesis of Uniform, High-Quality Monolayer and Few-layer MoS2 Films,’ Scientific Reports’da basıldı. Makalenin baş yazarı doktora öğrencisi Yifei Yu. Araştırma ABD Askeri Araştırma Ofisi tarafından fonlanmış.
Adaptasyon: http://www.theengineer.co.uk/channels/design-engineering/news/atom-thick-semiconductors-for-scaled-down-electronics/1016377.article#ixzz2U9f6nP1x