O uso de dissulfeto de molibdênio como lubrificante é conhecido desde o século 17, quando os colonizadores o usavam para lubrificar os eixos dos carros. Desde a década de 1940, a substância tem sido amplamente utilizada como componente de lubrificantes. Na natureza, o dissulfeto de molibdênio ocorre na forma de um mineral denominado molibdenita (foto).
A Lei de Moore é uma suposição empírica de que o número de transistores em circuitos integrados dobra a cada poucos anos. No entanto, essa lei começou a funcionar mal, já que os transistores agora são tão pequenos que as tecnologias atuais baseadas em silício não podem oferecer mais oportunidades para reduzir seu tamanho físico.
Um grupo de cientistas da Universidade de New South Wales (Austrália) e da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) publicou uma descrição da tecnologia de produção de semicondutores bidimensionais, que teoricamente pode resolver o problema.
Os semicondutores bidimensionais permitem a propagação dos elétrons ao longo do plano, o que apresenta uma série de vantagens: 1) comutação muito conveniente do transistor do estado aberto para o fechado e vice-versa; 2) movimento direcional de elétrons sem espalhamento, ou seja, em materiais bidimensionais, é possível fazer transistores com resistência elétrica zero, que não desperdiçam energia de forma alguma quando ligados / desligados. Esses materiais são chamados de supercondutores.
Se a resistência for zero, o que acontece, os processadores supercondutores não aquecem de forma alguma?
No entanto, sobre tudo em ordem.
Sim, em teoria podemos realmente obter transistores de resistência zero. Mas, na verdade, existem muitas barreiras tecnológicas que precisam ser superadas para criar esses semicondutores ultrafinos avançados. Um dos obstáculos é que os filmes ultrafinos depositados são muito heterogêneos, ou seja, com contornos de grão. Esses limites representam a interface de dois cristalitos em um material policristalino, um defeito na estrutura do cristal. Os portadores de carga parecem ricochetear neles e, portanto, as perdas de resistência aumentam.
Um dos semicondutores ultrafinos mais promissores é o dissulfeto de molibdênio (MoS 2 ), cujas propriedades eletrônicas foram estudadas nas últimas duas décadas.
No entanto, a produção de MoS 2 bidimensional em escala industrial tem se mostrado um verdadeiro desafio. Nenhuma tecnologia industrial de deposição MoS 2 ainda demonstrou a possibilidade de obtenção de um filme sem contornos de grão, o que é extremamente importante para a indústria de semicondutores. E é aqui que chegamos ao artigo científico que foi publicado por pesquisadores da Escola de Engenharia Química da Universidade de New South Wales e da UCLA. Eles desenvolveram uma nova abordagem para a auto-precipitação de MoS 2 para eliminar os limites de grãos mencionados acima.
A capacidade única de eliminar a granulação é obtida com o uso de gálio metálico no estado líquido. O gálio é um metal incrível com baixo ponto de fusão de apenas 29,8 ° C. Isso significa que à temperatura ambiente é sólido, mas se você pegá-lo na palma da mão, ele derrete imediatamente. Ele se torna líquido, então sua superfície é atomicamente lisa. Ao fazer isso, o líquido permanece um metal, de modo que a superfície fornece um grande número de elétrons livres para facilitar as reações químicas.
Ao trazer as fontes de molibdênio e enxofre para mais perto da superfície do gálio líquido, mais precisamente, uma liga eutética de índio com gálio, os cientistas foram capazes de implementar reações químicas que formam ligações molibdênio-enxofre para obter o filme de MoS 2 necessário... O material bidimensional formado é depositado em uma superfície de gálio atomicamente lisa, de modo que forma naturalmente uma forma perfeitamente plana sem granulação. Auto-deposição de MoS x na superfície de uma liga eutética de índio-gálio (EGaIn). Em etapas posteriores do processo tecnológico, é obtido um filme semicondutor bidimensional com uma estrutura ideal sem granulação. O processo pode ser realizado em escala industrial, a ilustração acima mostra como o MoS 2 se auto-precipita . A ilustração abaixo mostra as próprias folhas. Espectroscopia de fotoelétrons de raio X de alta resolução de folhas cristalinas MoS 2 . G e F ilustrados: diagrama de cristal e estrutura de cristal octogonal real
Esta é uma etapa muito importante para a produção industrial de semicondutores planares superlisos.
Os pesquisadores da UNSW planejam melhorar a tecnologia para criar outros semicondutores bidimensionais e materiais dielétricos que são usados na microeletrônica. Os cientistas enfatizam que este método representa um procedimento de deposição versátil para qualquer grande dichalcogeneto de metal de transição bidimensional (2D TMD ou TMD) que pode ser adaptado para produção em grande escala, substituindo os métodos tradicionais de 2D TMD.
O artigo científico foi publicado em 2 de outubro de 2020 na revista Advanced Functional Materials ( doi: 10.1002 / adfm.202005866 ).
