Penggunaan molibdenum disulfida sebagai pelumas telah dikenal sejak abad ke-17, ketika para pemukim menggunakannya untuk melumasi as roda kereta. Sejak tahun 1940-an, zat tersebut telah banyak digunakan sebagai komponen pelumas. Di alam, molibdenum disulfida terjadi dalam bentuk mineral yang disebut molibdenit (gambar)
. Hukum Moore adalah asumsi empiris bahwa jumlah transistor dalam rangkaian terintegrasi berlipat ganda setiap beberapa tahun. Namun, undang-undang ini mulai tidak berfungsi karena transistor sekarang sangat kecil sehingga teknologi berbasis silikon saat ini tidak dapat menawarkan peluang lebih lanjut untuk mengurangi ukuran fisiknya.
Sekelompok ilmuwan dari Universitas New South Wales (Australia) dan Universitas California di Los Angeles (UCLA) telah menerbitkan deskripsi teknologi untuk produksi semikonduktor dua dimensi, yang secara teoritis dapat memecahkan masalah tersebut.
Semikonduktor dua dimensi memungkinkan perambatan elektron di sepanjang bidang, yang memiliki sejumlah keuntungan: 1) perpindahan transistor yang sangat mudah dari keadaan terbuka ke tertutup dan sebaliknya; 2) gerak arah elektron tanpa hamburan, yaitu, pada bahan dua dimensi, Anda dapat membuat transistor dengan hambatan listrik nol, yang tidak membuang energi sama sekali saat dihidupkan / dimatikan. Bahan seperti itu disebut superkonduktor.
Jika resistansinya nol, lalu apa yang terjadi, prosesor superkonduktor tidak akan memanas sama sekali?
Namun, tentang segala hal secara berurutan.
Ya, secara teori kita sebenarnya bisa mendapatkan transistor resistansi nol. Namun pada kenyataannya, ada banyak hambatan teknologi yang perlu diatasi untuk membuat semikonduktor ultra-tipis yang canggih tersebut. Salah satu kendala adalah bahwa lapisan film ultra tipis yang diendapkan terlalu heterogen, yaitu dengan batas butir. Batas-batas ini mewakili antarmuka antara dua kristalit dalam bahan polikristalin, cacat pada struktur kristal. Operator muatan tampaknya memantulkannya dan, oleh karena itu, kerugian resistensi meningkat.
Salah satu semikonduktor ultra-tipis yang paling menjanjikan adalah molibdenum disulfida (MoS 2 ), sifat elektroniknya telah dipelajari selama dua dekade terakhir.
Namun, produksi MoS 2 dua dimensi dalam skala industri terbukti menjadi tantangan nyata. Belum ada teknologi deposisi MoS 2 industri yang mendemonstrasikan kemungkinan mendapatkan film tanpa batas butir, yang sangat penting untuk industri semikonduktor. Dan dari sinilah kita sampai pada makalah ilmiah yang diterbitkan oleh para peneliti dari School of Chemical Engineering di University of New South Wales dan UCLA. Mereka mengembangkan pendekatan baru untuk presipitasi sendiri dari MoS 2 untuk menghilangkan batas butir yang disebutkan di atas.
Kemampuan unik untuk menghilangkan graininess dicapai dengan menggunakan logam gallium dalam keadaan cair. Gallium adalah logam luar biasa dengan titik leleh rendah hanya 29,8 ° C. Artinya pada suhu kamar itu padat, tapi kalau digenggam, langsung meleleh. Ia menjadi cair, sehingga permukaannya halus secara atom. Dengan demikian, cairan tetap berupa logam, sehingga permukaannya menyediakan elektron bebas dalam jumlah besar untuk memfasilitasi reaksi kimia.
Dengan membawa sumber molibdenum dan belerang lebih dekat ke permukaan galium cair, lebih tepatnya, paduan eutektik indium dengan galium, para ilmuwan dapat menerapkan reaksi kimia yang membentuk ikatan molibdenum-belerang untuk mendapatkan film MoS 2 yang diperlukan.... Bahan dua dimensi yang terbentuk diendapkan pada permukaan galium yang halus secara atom, sehingga secara alami membentuk bentuk datar sempurna tanpa bintik. Deposisi sendiri dari MoS x pada permukaan paduan eutektik indium-gallium (EGaIn). Pada langkah selanjutnya dari proses teknologi, film semikonduktor dua dimensi dengan struktur ideal tanpa graininess diperoleh. Proses tersebut dapat dilakukan pada skala industri, ilustrasi di atas menunjukkan bagaimana MoS 2 mengendap sendiri . Pada ilustrasi di bawah - lembaran itu sendiri. Spektroskopi fotoelektron sinar-X resolusi tinggi dari lembaran kristal MoS 2 . Ilustrasi G dan F: diagram kristal dan struktur kristal oktagonal nyata
Ini adalah langkah yang sangat penting untuk produksi industri semikonduktor planar super halus.
Peneliti UNSW berencana untuk meningkatkan teknologi untuk membuat semikonduktor dua dimensi dan bahan dielektrik lainnya yang digunakan dalam mikroelektronika. Para ilmuwan menekankan bahwa metode ini mewakili prosedur deposisi serbaguna untuk setiap logam transisi dua dimensi besar dichalcogenide (2D TMD atau TMD) yang dapat diadaptasi untuk produksi skala besar, menggantikan metode TMD 2D tradisional.
Artikel ilmiah ini dipublikasikan pada tanggal 2 Oktober 2020 di jurnal Advanced Functional Materials ( doi: 10.1002 / adfm.202005866 ).
