Новая технология открывает дорогу полупроводниковым устройствам атомного уровня

Учёные из Государственного Университета в штате Каролина разработали технологию производства тонкоплёночных проводников толщиной в один атом. Она может применяться в промышленном производстве для покрытия кристаллических пластин шириной от 50 мм.

В работе использовался сульфид молибдена (molybdenum sulfide, MoS2) с физическими свойствами, делающим его использование возможным в современных устройствах. Однако, есть у него и отличие от других используемых полупроводников – он даёт возможность выращивать слои, толщина каждого из которых не превышает одного атома.

Порошок из хлорида серы и молибдена помещают в нагревательную камеру и поднимают температуру до 850 градусов, затем начинается процесс испарения порошка и образуется сульфид молибдена.После этого он осаждается на подложке в виде тонкой плёнки.

Контролируя давление внутри камеры, исследователи регулируют параметры получаемой плёнки. Речь идёт о парциальном давлении и давлении пара. Первое связано с процессом конденсации находящихся в парообразном состоянии атомов в твёрдое состояние, второе – за обратный процесс перевода твердого вещества, находящегося на подложке в парообразное состояние.

Для получения плёнки требуется парциальное давление большее, чем давление пара. Чем выше его значение, тем большее количество уровней оседает на подложке. Если парциальное давление выше, чем давление одного уровня атомов плёнки, но ниже давления двух уровней, то после окончания формирования первого уровня процесс автоматически прекращается. Исследователи назвали это явление «самоограничиваемым ростом». Парциальное давление регулируется за счёт изменения количества хлорида молибдена в камере.

Теперь исследователи ищут способы распространить эту технологию на другие материалы, а так же такие устройства как полевые транзисторы и светодиоды.