Molybdeniet overtreft silicium en grafeen voor elektronische toepassingen

Anonim

Molybdeniet overtreft silicium en grafeen voor elektronische toepassingen

Elektronica

Darren Quick

1 februari 2011

Molybdeniet zou kunnen worden gebruikt om kleinere en meer energie-efficiënte transistors te maken

Onderzoekers hebben een materiaal gevonden waarvan ze zeggen dat het duidelijke voordelen heeft ten opzichte van traditioneel silicium en zelfs grafeen voor gebruik in de elektronica. Dit mineraal, dat molybdeniet (MoS2) wordt genoemd, is overvloedig van aard en wordt vaak gebruikt als een element in staallegeringen of, dankzij de gelijkenis in uiterlijk en aanvoelen als grafiet, als een additief in smeermiddel. Maar het mineraal was niet bestudeerd voor gebruik in de elektronica, wat een overzicht lijkt te zijn van nieuw onderzoek dat aantoont dat molybdeniet een zeer effectieve halfgeleider is die kleinere en meer energie-efficiënte transistors, computerchips en zonnecellen mogelijk zou maken.

Onderzoekers van Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) zeggen dat een van de voordelen van molybdeniet ten opzichte van silicium de dunheid is. Met een atomaire structuur bestaande uit een plaat van molybdenietatomen ingeklemd tussen platen van zwavelatomen, is molybdeniet minder volumineus dan silicium.

"Het is een tweedimensionaal materiaal, heel dun en gemakkelijk te gebruiken in nanotechnologie. Het heeft een groot potentieel voor de fabricage van zeer kleine transistors, light-emitting diodes (LED's) en zonnecellen ", zegt EPFL-professor Andras Kis. "In een 0, 65 nanometer dik vel MoS2 kunnen de elektronen net zo gemakkelijk bewegen als in een 2 nanometer dikke siliciumlaag, " voegt Kis toe, "maar het is op dit moment niet mogelijk om een ​​siliciumvel te fabriceren zo dun als een monolaag van MoS2. "

Om een ​​transistor in en uit te schakelen, moet bovendien een halfgeleider met een "opening" worden gebruikt en molybdenite's 1, 8 elektron-volt kloof is ideaal voor dit doel. Het zou het mogelijk maken dat transistors worden gemaakt die 100.000 keer minder energie verbruiken in de stand-bytoestand dan traditionele siliciumtransistors.

Maar het is niet alleen silicium dat wordt vernederd door molybdeniet. Het favoriete wondermateriaal van iedereen, grafeen, komt ook aan de beurt. In halfgeleiders bestaan ​​er elektronenvrije ruimten tussen energiestroken. Deze zogenaamde "bandopeningen" zorgen ervoor dat bepaalde elektronen over de opening kunnen springen als deze niet te klein of te groot is. Dit resulteert in een grotere mate van controle over het elektrisch gedrag van het materiaal, omdat het gemakkelijk kan worden in- of uitgeschakeld. Het bestaan ​​van een dergelijke spleet in molybdeniet geeft het een duidelijk voordeel ten opzichte van grafeen, dat geen dergelijke tussenruimte heeft en het is moeilijk om kunstmatig één in het materiaal te produceren.

De studie van het EPFL-team dat het potentieel van molybdeniet voor gebruik in elektronicatoepassingen laat zien, staat in het tijdschrift Nanotechnology Nature .

Molybdeniet zou kunnen worden gebruikt om kleinere en meer energie-efficiënte transistors te maken