Молибденовые транзисторы заменят кремний в ЖК-дисплеях

Высокоэффективный транзистор был создан на основе соединения серы и молибдена. Новая технология способна потеснить кремниевые тонкопленочные транзисторы в производстве жидкокристаллических TFT-дисплеев. В современной науке дисульфиду молибдена (MoS2), как и графену, уделяются особое внимание, поскольку они относится к категории новых и крайне перспективных материалов. Данные соединения способны произвести революцию в микроэлектронике, так как дисульфид молибдена является настоящим полупроводником.

Группа физиков под руководством Дебдипа Джены из университета города Нотр-Дам (США) пыталась приспособить дисульфид молибдена для производства полупроводниковых приборов, не уступающих по своим свойствам кремниевым и графеновым «конкурентам».

«Обычный» сульфид молибдена является достаточно посредственным полупроводником, уступающим по своим свойствам кремнию, сплаву галлия и мышьяка и других широко используемых веществ. С другой стороны, тонкие пленки из MoS2 толщиной в один атом обладают радикально иными качествами.

Так, транзисторы на их основе практически не пропускают ток в выключенном состоянии и переключаются из одного состояния в другое при очень небольших напряжениях. Это выгодно отличает их от графеновых и кремниевых полупроводниковых приборов, страдающих от высоких токов утечки и других проблем.

Единственным недостатком тонкопленочных транзисторов на основе дисульфида молибдена, это их высокая стоимость при промышленном изготовлении. Но и эту проблему ученым удалось решить, разработав методику соединения отдельных пленок из MoS2 в единое целое без потери полезных свойств.

Технология создания транзистора Джены и его коллег включает следующие этапы, — сначала ученые выращивают кристаллы дисульфида молибдена и отделяют от них тонкие «листы» MoS2. Эти листы приклеиваются на «бутерброд» из оксида алюминия (Al2O3), кремния и в полученную конструкцию вставляются металлические электроды, играющие роль затвора, входа и выхода. Данное изобретение сохранило все свойства одиночных пленок из сульфида молибдена — в частности, отношение силы тока во включенном и выключенном состояниях составляет миллион к одному.

По словам ученых, это свойство, вместе с легкостью переключения и способностью работать при низких напряжениях, делают их детище идеальным кандидатом на роль «наследника» современных кремниевых транзисторов, использующихся в производстве TFT-дисплеев.

Изобретение Джена и его коллеги в разы превосходит по своим свойствам его кремниевые аналоги. Технология изготовления таких устройств совместима с современными промышленными методами производства тонкопленочных транзисторов, что удешевит и упростит переход от кремния к молибдену.