Forskare från Tomsk Polytechnic University och deras kollegor från Tyskland har genomfört ett experiment som visar beteendet hos områden med tvådimensionella material. Studien har applikationer för att skapa flexibla skärmar för smartphones och andra prylar, flexibla optiska och beräkningsscheman, flexibla solceller och så vidare. Forskarna arbetar på en teknik för att observera hur material interagerar på nanoskala, för att bestämma lokal spänning som uppstår vid deras interaktion, och till och med att se defekter i materialen på nanoskala som kommer att göra det möjligt att förbättra nanoelektronikkomponenter. Studieresultatet publicerades i Nanobokstäver .

"För närvarande, inom området elektronik och digital teknik, det finns en trend att miniatyrisera enheterna. Denna trend är mest relevant för transistorer, " säger Prof. Raul Rodrigez från Institutionen för laser och ljusteknik. "Nuförtiden, det finns modern teknik som möjliggör skapandet av transistorer med en kanalbredd på 12 till 14 nanometer, sålunda placerar fler transistorer i processorn, öka produktiviteten hos smartphones och andra elektroniska miniatyrenheter. För att ytterligare förbättra dessa teknologier och skapa transistorer av ännu mindre storlekar, vi borde förstå hur halvledarmaterialet beter sig när det interagerar med metaller och hur dess egenskaper förändras på nanoskala."

Tidigare, enligt forskarna, komponentmaterial i modern elektronik studerades endast i makro- och mikroskala, men erhållna data var inte alltid tillräckliga för att förstå interaktionen mellan material och varandra. I den publicerade artikeln demonstrerade forskarna för första gången hur komponentmaterial i avancerad nanoelektronik beter sig på nanoskala.

"För att skapa en komplett linje av olika enheter som används inom nanoelektronik, särskilt flexibla sådana, olika klasser av tvådimensionella material krävs, inklusive halvledare. Molybdendisulfid är en av de mest kända halvledarna. Vårt mål var att studera påfrestningar som förekommer i detta material på nanoskala, såväl som processerna för dess sträckning eller komprimering i olika strukturer och områden, säger författarna till forskningsartikeln.

Forskarna använde guldnanotrianglar. Två monolager av molybdendisulfid placerades ovanpå dem, som omvandlades på grund av nanotrianglarnas konvexa form, orsakar lokal belastning på 1,4 procent.

"Belastningen är mer än vi från början förväntade oss att se. I allmänhet, vi hade inget mål att skapa högsta möjliga belastning, men det är intressant att bara lägga tunna lager av molybdendisulfid på metall kan orsaka sådana betydande deformationer. Detta är mycket viktigt för att förstå vad som händer när en halvledare (molybdendisulfid) kommer i kontakt med en ledare (guld) om vi vill skapa en nanoenhet, " säger Prof. Rodrigez. "I vårt arbete, vi visar att vi inte kan försumma interaktionen mellan en tunn film och ett substrat i elektronnanoenheter. När dessa material studeras, alla deras egenskaper undersöks på ett plant underlag. Dock, en metall som används i elektroder kan förändra materialets egenskaper. Detta är oundvikligt, men det kanske kan utnyttjas."

Raul Rodrigez specificerar att den publicerade artikeln var den första som beskrev sådana lokala mätningar av töjning. Experimentet använde spetsförstärkt Raman-spektroskopi (TERS) som kombinerade metoder för optisk spektroskopi och atomkraftsmikroskopi. Huvudelementet i tekniken är en guld nanoantenn inbäddad i atomkraftsmikroskopet. Storleken varierar från mikron vid basen till nanometer vid spetsen. En nanopartikel placeras på spetsen av antennen och forskare studerar endast signaler som tas emot från denna nanopartikel. Forskarna betonar att TERS-metoden är tillämpbar både för att studera lokala spännings- och interaktionsprocesser av partiklar och för att upptäcka defekter i vissa material på nanoskala.