L'utilisation du bisulfure de molybdène comme lubrifiant est connue depuis le XVIIe siècle, lorsque les colons l'utilisaient pour lubrifier les essieux de voitures. Depuis les années 40, la substance est largement utilisée comme composant de lubrifiants. Dans la nature, le bisulfure de molybdène se présente sous la forme d'un minéral appelé molybdénite (photo)
La loi de Moore est une hypothèse empirique selon laquelle le nombre de transistors dans les circuits intégrés double toutes les quelques années. Cependant, cette loi a commencé à mal fonctionner car les transistors sont maintenant si petits que les technologies actuelles à base de silicium ne peuvent pas offrir d'autres opportunités pour réduire leur taille physique.
Un groupe de scientifiques de l'Université de New South Wales (Australie) et de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) a publié description de la technologie de production de semi-conducteurs bidimensionnels, qui peut théoriquement résoudre le problème.
Les semi-conducteurs bidimensionnels permettent la propagation d'électrons le long du plan, ce qui présente un certain nombre d'avantages: 1) une commutation très pratique du transistor d'ouvert à fermé et vice versa; 2) mouvement directionnel des électrons sans diffusion, c'est-à-dire que sur des matériaux bidimensionnels, vous pouvez fabriquer des transistors avec une résistance électrique nulle, qui ne gaspillent pas d'énergie du tout lorsqu'ils sont allumés / éteints. Ces matériaux sont appelés supraconducteurs.
Si la résistance est nulle, que se passe-t-il, les processeurs supraconducteurs ne chaufferont pas du tout?
Cependant, à peu près tout est en ordre.
Oui, en théorie, nous pouvons obtenir des transistors à résistance nulle. Mais en fait, il existe de nombreux obstacles technologiques à surmonter pour créer de tels semi-conducteurs ultra-minces avancés. L'un des obstacles est que les films ultra-minces déposés sont trop hétérogènes, c'est-à-dire avec des joints de grains. Ces frontières représentent l'interface de deux cristallites dans un matériau polycristallin, un défaut de la structure cristalline. Les porteurs de charge semblent rebondir sur eux et, par conséquent, les pertes de résistance augmentent.
L'un des semi-conducteurs ultra-minces les plus prometteurs est le bisulfure de molybdène (MoS 2 ), dont les propriétés électroniques ont été étudiées au cours des deux dernières décennies.
Cependant, la production de MoS 2 bidimensionnel à l'échelle industrielle s'est avérée être un véritable défi. Aucune technologie de dépôt industriel MoS 2 n'a encore démontré la possibilité d'obtenir un film sans joints de grains, ce qui est essentiel pour l'industrie des semi-conducteurs. Et c'est là que nous arrivons à un article scientifique publié par des chercheurs de la School of Chemical Engineering de l'Université de New South Wales et de l'UCLA. Ils ont développé une nouvelle approche de l'auto-précipitation de MoS 2 pour éliminer les joints de grains mentionnés ci-dessus.
La capacité unique d'éliminer le grain est obtenue en utilisant du gallium métallique à l'état liquide. Le gallium est un métal étonnant avec un point de fusion bas de seulement 29,8 ° C. Cela signifie qu'à température ambiante, il est solide, mais si vous le prenez dans la paume de votre main, il fond immédiatement. Il devient liquide, donc sa surface est atomiquement lisse. Ce faisant, le liquide reste un métal, de sorte que la surface fournit un grand nombre d'électrons libres pour faciliter les réactions chimiques.
En rapprochant les sources de molybdène et de soufre de la surface du gallium liquide, plus précisément, un alliage eutectique d'indium avec du gallium, les scientifiques ont pu mettre en œuvre des réactions chimiques qui forment des liaisons molybdène-soufre afin d'obtenir le film nécessaire de MoS 2... Le matériau bidimensionnel formé est déposé sur une surface de gallium atomiquement lisse, de sorte qu'il forme naturellement une forme parfaitement plate sans grain. Auto-dépôt de MoS x à la surface d'un alliage eutectique indium-gallium (EGaIn). A d'autres étapes du processus technologique, un film semi-conducteur bidimensionnel avec une structure idéale sans granulométrie est obtenu. Le procédé peut être mis en oeuvre à l'échelle industrielle L'illustration ci-dessus montre comment le MoS 2 s'auto-précipite . Dans l'illustration ci-dessous - les feuilles elles-mêmes. Spectroscopie photoélectronique à rayons X haute résolution de feuilles de MoS 2 cristallines . G et F illustrés: diagramme cristallin et véritable structure cristalline octogonale
Il s'agit d'une étape très importante pour la production industrielle de semi-conducteurs planaires ultra-lisses.
Les chercheurs de l'UNSW prévoient d'améliorer la technologie pour créer d'autres semi-conducteurs et matériaux diélectriques bidimensionnels utilisés dans la microélectronique. Les scientifiques soulignent que cette méthode représente une procédure de dépôt polyvalente pour tout grand dichalcogénure de métal de transition bidimensionnel (2D TMD ou TMD) qui peut être adapté pour une production à grande échelle, remplaçant les méthodes 2D TMD traditionnelles.
L'article scientifique a été publié le 2 octobre 2020 dans la revue Advanced Functional Materials ( doi: 10.1002 / adfm.202005866 ).
