El uso de disulfuro de molibdeno como lubricante se conoce desde el siglo XVII, cuando los colonos lo usaban para lubricar los ejes de los bogies. Desde la década de 1940, la sustancia se ha utilizado ampliamente como componente de lubricantes. En la naturaleza, el disulfuro de molibdeno se presenta en forma de un mineral llamado molibdenita (en la imagen).
La ley de Moore es una suposición empírica de que el número de transistores en los circuitos integrados se duplica cada pocos años. Sin embargo, esta ley comenzó a funcionar mal, ya que los transistores ahora son tan pequeños que las tecnologías actuales basadas en silicio no pueden ofrecer más oportunidades para reducir su tamaño físico.
Un grupo de científicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia) y la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) han publicado una descripción de la tecnología para la producción de semiconductores bidimensionales, que teóricamente puede resolver el problema.
Los semiconductores bidimensionales permiten la propagación de electrones a lo largo del plano, lo que tiene una serie de ventajas: 1) conmutación muy conveniente del transistor de estado abierto a cerrado y viceversa; 2) movimiento direccional de electrones sin dispersión, es decir, en materiales bidimensionales, puede hacer transistores con resistencia eléctrica cero, que no desperdician energía en absoluto cuando se encienden / apagan. Estos materiales se denominan superconductores.
Si la resistencia es cero, ¿qué sucede entonces, los procesadores superconductores no se calentarán en absoluto?
Sin embargo, sobre todo en orden.
Sí, en teoría podemos conseguir transistores de resistencia cero. Pero, de hecho, hay muchas barreras tecnológicas que deben superarse para crear semiconductores ultradelgados tan avanzados. Uno de los obstáculos es que las películas ultrafinas depositadas son demasiado heterogéneas, es decir, con límites de grano. Estos límites representan la interfaz entre dos cristalitos en un material policristalino, un defecto en la estructura cristalina. Los portadores de carga parecen rebotar en ellos y, por lo tanto, aumentan las pérdidas de resistencia.
Uno de los semiconductores ultradelgados más prometedores es el disulfuro de molibdeno (MoS 2 ), cuyas propiedades electrónicas se han estudiado durante las últimas dos décadas.
Sin embargo, la producción de MoS 2 bidimensional a escala industrial ha demostrado ser un verdadero desafío. Ninguna tecnología industrial de deposición de MoS 2 ha demostrado todavía la posibilidad de obtener una película sin límites de grano, lo cual es de vital importancia para la industria de los semiconductores. Y aquí es donde llegamos al artículo científico que fue publicado por investigadores de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Nueva Gales del Sur y UCLA. Desarrollaron un nuevo enfoque para la auto-precipitación de MoS 2 para eliminar los límites de grano mencionados anteriormente.
La capacidad única de eliminar la granulosidad se logra mediante el uso de metal galio en estado líquido. El galio es un metal sorprendente con un bajo punto de fusión de solo 29,8 ° C. Esto significa que a temperatura ambiente es sólido, pero si lo tomas en la palma de tu mano, inmediatamente se derrite. Se vuelve líquido, por lo que su superficie es atómicamente lisa. Al hacerlo, el líquido sigue siendo un metal, de modo que la superficie proporciona una gran cantidad de electrones libres para facilitar las reacciones químicas.
Al acercar las fuentes de molibdeno y azufre a la superficie del galio líquido, más precisamente, una aleación eutéctica de indio con galio, los científicos pudieron implementar reacciones químicas que forman enlaces molibdeno-azufre para obtener la película necesaria de MoS 2... El material bidimensional formado se deposita sobre una superficie de galio atómicamente lisa, por lo que, naturalmente, forma una forma perfectamente plana sin granos. Autodeposición de MoS x en la superficie de una aleación eutéctica de indio-galio (EGaIn). En los pasos posteriores del proceso tecnológico, se obtiene una película semiconductora bidimensional con una estructura ideal sin granulosidad. El proceso se puede llevar a cabo a escala industrial La ilustración anterior muestra cómo el MoS 2 se autoprecipita . En la siguiente ilustración, las propias hojas. Espectroscopía fotoelectrónica de rayos X de alta resolución de hojas cristalinas de MoS 2 . G y F ilustrados: diagrama de cristal y estructura cristalina octogonal real
Este es un paso muy importante para la producción industrial de semiconductores planos súper suaves.
Los investigadores de la UNSW planean mejorar la tecnología para crear otros semiconductores bidimensionales y materiales dieléctricos que se utilizan en microelectrónica. Los científicos enfatizan que este método representa un procedimiento de deposición versátil para cualquier dicalcogenuro de metal de transición bidimensional grande (2D TMD o TMD) que se pueda adaptar para la producción a gran escala, reemplazando los métodos tradicionales de 2D TMD.
El artículo científico fue publicado el 2 de octubre de 2020 en la revista Advanced Functional Materials ( doi: 10.1002 / adfm.202005866 ).
