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纳米“星条旗”的发现有望催生出更为先进的电子器件

日期:2017-03-27

【据物理学组织网站2017年3月20日报道】为了找到适合用于制造下一代电子器件中小巧、节能晶体管的材料,在过去的几年里,美国达拉斯德克萨斯大学的Moon Kim教授领导的研究小组一直在对各种可能的材料进行研究。最近,他们终于找到了这种材料,即碲化钼(MoTe2)。他们发现这种材料具有从未见到过甚至从未被理论预测过的独特相变特性,他们的相关研究论文已于3月10日在著名期刊《先进材料》的网站上发表。

碲化钼(MoTe2)属过渡金属二硫化物(TMDs),是一种具有原子尺寸厚度的新型二维材料,由一层钼原子和两层碲原子构成,有望替代硅成为制造晶体管的材料。Moon Kim教授及其合作者认为该材料是制造下一代纳电子器件极佳的的候选材料,便期望通过实验来了解这种材料的热稳定性。当他们将实验温度升高到摄氏450度之上时,神奇的事情发生了,通过透射电子显微镜的观察,一个极其美观的全新图案展现在研究人员的眼前。样品表面周期性成行排列的条状碲化钼层开始转变成微小的六角星或具有六个花瓣的花的形状。材料在高温下发生了相变,形成了一维的线状结构。该结构的截面由六个碲原子环绕位于中心的六个钼原子构成。由于在相变的过程中,条纹状图案和星状图案可同时出现在视野内,非常像美国的国旗“星条旗”,于是研究人员使用假色彩对图像进行了处理,得到了纳米“星条旗”。研究人员通过查阅资料发现,这种由“条状”变为“星状”的相变过程还从未有过相图记载。这说明他们发现了一个全新的相。经相变后的每一根纳米线都是半导体,这意味着电流流经纳米线时可以被打开或者关闭,当大量纳米线组装在一起时其更接近金属的性质,是电的良导体。Moon Kim教授打算利用这种单根的碲化钼纳米线制作尺寸更小的晶体管,从而应用于下一代的电子器件当中。这种纳米线的直径都在1纳米以下,而目前应用的最小晶体管的尺寸都在纳米线直径的10以上。

Moon Kim教授说:“在将这一发现应用于实际器件之前,虽然我们还有很多的研究工作要做,包括如何将单根纳米线分离和如何克服与制造和大规模生产相关的技术上的挑战等,但这一发现是一个美好的开始。”(国防科技信息网)

 

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