Detta är en digital modell som visar hur molybdenit kan integreras i en transistor. Kredit:Kredit:EPFL
Mindre och mer energieffektiva elektroniska chips kan tillverkas med molybdenit. I en artikel som visas online 30 januari i tidningen Naturnanoteknik , EPFL's Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures (LANES) publicerar en studie som visar att detta material har tydliga fördelar jämfört med traditionellt kisel eller grafen för användning i elektronikapplikationer.
En upptäckt gjord på EPFL kan spela en viktig roll inom elektronik, så att vi kan göra transistorer som är mindre och mer energieffektiva. Forskning utförd i Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures (LANES) har avslöjat att molybdenit, eller MoS 2 , är en mycket effektiv halvledare. Detta mineral, som är rik på naturen, används ofta som ett element i stållegeringar eller som tillsats i smörjmedel. Men det hade ännu inte studerats utförligt för användning inom elektronik.
100, 000 gånger mindre energi
"Det är ett tvådimensionellt material, mycket tunn och lätt att använda inom nanoteknik. Den har verklig potential vid tillverkning av mycket små transistorer, ljusdioder (lysdioder) och solceller, "säger EPFL -professor Andras Kis, vars LANES -kollegor M. Radisavljevic, Professor Radenovic et M. Brivio arbetade med honom på studien. Han jämför dess fördelar med två andra material:kisel, för närvarande den primära komponenten som används i elektroniska och datorchips, och grafen, vars upptäckt 2004 gav University of Manchester fysiker Andre Geim och Konstantin Novoselov Nobelpriset i fysik 2010.
En av molybdenitens fördelar är att den är mindre omfattande än kisel, som är ett tredimensionellt material. "I ett 0,65 nanometer tjockt ark MoS 2 , elektronerna kan röra sig lika lätt som i ett 2-nanometer tjockt ark av kisel, "förklarar Kis." Men det är för närvarande inte möjligt att tillverka ett silikonark som är så tunt som ett monoskiktsark av MoS 2 . "En annan fördel med molybdenit är att den kan användas för att göra transistorer som förbrukar 100, 000 gånger mindre energi i standby -läge än traditionella kiseltransistorer. En halvledare med ett "gap" måste användas för att slå på och stänga av en transistor, och molybdenit 1,8 elektron-volt gap är idealiskt för detta ändamål.
Bättre än grafen
I fysik i fast tillstånd, bandteori är ett sätt att representera elektronernas energi i ett givet material. I halvledare, det finns elektronfria utrymmen mellan dessa band, de så kallade "bandgapen". Om gapet inte är för litet eller för stort, vissa elektroner kan hoppa över gapet. Det ger därmed en större kontroll över materialets elektriska beteende, som enkelt kan slås på och av.
Förekomsten av detta gap i molybdenit ger det också en fördel gentemot grafen. Betraktas idag av många forskare som framtidens elektronikmaterial, "halvmetall" grafen har ingen lucka, och det är mycket svårt att artificiellt återge en i materialet.
