ԳԱԱ-ի Ռադիոֆիզիկայի և էլեկտրոնիկայի ինստիտուտում Ռուս-Հայկական համալսարանի հետ համագործակցությամբ ստացել են գերբարակ երկչափ կիսահաղորդիչներ

28-09-2021 00:26

ՀՀ Գիտությունների ազգային ակադեմիայի Ռադիոֆիզիկայի  և էլեկտրոնիկայի ինստիտուտի և Ռուս-Հայկական համալսարանի համատեղ  կիսահաղորդչային  նանոէլեկտրոնիկայի լաբորատորիայում՝ ապակե և պոլիմերային  տակդիրների  վրա  աճեցվել  են  անցումային  մետաղների  երկքալկոգենիտների  դասին  պատկանող  մոլիբդենի  երկսուլֆիդի  (MoS2)  գերբարակ,  ատոմական  հաստության, մինչև  1 սմ2   մակերեսով,   երկչափ  (2D)  կիսահաղորդիչներ,  որոնք  մոտակա  տասնամյակում  կարող  են  դառնալ  թափանցիկ,  ճկուն  և  ծալվող  էլեկտրոնիկայի  հիմքը: Լաբորատորիայի  վարիչ, ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների դոկտոր, ՀՀ  ԳԱԱ թղթակից անդամ, պրոֆեսոր Ստեփան Պետրոսյանի խոսքով՝ նման  երկչափ  նյութերից  առաջինը՝ գրաֆենը,  ստացվել  է  շուրջ  10 տարի առաջ, ինչի  համար   ռուս  գիտնականներ  Անդրեյ  Գեյմին  և Կոնստանտին  Նովոսյոլովին  2010  թ-ին շնորհվել  է Նոբելյան մրցանակ ֆիզիկայի բնագավառում: Այդ նյութը  աշխարհում  հայտնի ամենաբարակ բյուրեղական նյութն  է, այն իրենից ներկայացնում  է  հարթ  ցանց՝ բաղկացած  վեցանկյուներից,  որոնց  գագաթներում  տեղադրված  են  ածխածնի  (C)  ատոմները:  Ընդ  որում,  բոլոր  ատոմները   մակերևութային  են  և  չկա  դրանց  տարանջատում ծավալայինի և մակերևութայինի, ինչպես դա հնարավոր է սովորական նյութերում:  Ատոմների միջև գործող  կովալենտ  կապերի  շնորհիվ  գրաֆենը  օժտված  է  մեծ  մեխանիկական  ամրությամբ  և ճկունությամբ: Գրաֆենը, ի տարբերություն  սովորական  կիսահաղորդիչների,  չունի արգելված  գոտի և օժտված է շատ մեծ,  համարյա  մետաղական հաղորդականությամբ,  ինչը  սահմանափակում  է  նրա  գործնական  կիրառությունները: Ի տարբերություն  գրաֆենի,  մոլիբդենի  երկսուլֆիդի   թաղանթներն  ունեն վերջավոր  և  հաստությունից կախված արգելված գոտու լայնություն՝ ընկած 1.2-1.8 էՎ տիրույթում: Ատոմական  հաստության  այսպիսի  կիսահաղորդիչներն  ունեն  գրաֆենի  նման  հարթ  բյուրեղական  ցանց,  կարող   են   լեգիրացվել,  օժտված  լինել   n-  և  p- տիպի  հաղորդականությամբ  և  մեծ  հետաքրքրություն  են  ներկայացնում  էլեկտրոնային, օպտիկական, մեխանիկական  և այլ սարքերի  համար: Պարզվում  է, որ  ատոմական  մենաշերտի  հաստությամբ  մոլիբդենի երկսուլֆիդը   իրենից  ներկայացնում  է  ուղիղ  գոտիներով  կիսահաղորդիչ, որը կարող է  պայծառ  լուսարձակել  էլեկտրական  կամ  օպտիկական  գրգռումների ժամանակ: Ուստի, ղեկավարելով  բարակ թաղանթում ատոմական մենաշերտերի թիվը, կարելի է հեշտությամբ ղեկավարել նյութի հատկությունները: Գոյություն ունեցող սինթեզի մեթոդներից լաբորատորիայում  օգտագործվել է լազերա-իմպուլսային փոշեցրման մեթոդը, որի ժամանակ որոշիչ են իմպուլսների  թիվը  և  էներգիան: Պարզվել է, որ  ընտրված  պայմաններում  հատուկ  բաղադրությամբ  թիրախներից  կարելի  է  ընդամենը  5 իմպուլսի  օգնությամբ  աճեցնել  մոլիբդենի երկսուլֆիդի որակյալ  ատոմական  մենաշերտ,  որի  հաստությունն  ընդամենը  6 Å  է:  Այդ  շերտի  ատոմները մասնակցում են իրար նկատմամբ ջերմային տատանումների՝ ինչպես շերտի  հարթության  մեջ,  այնպես  էլ   այդ հարթությանը  ուղղահայաց  ուղղությունով:   Իրարից  հաճախություններով  տարբերվող  նման  ցանցային  տատանումները  կարող  են  փոխազդել   լույսի հետ  և  առաջ բերել   ֆոտոների  ռամանյան ցրում,  որի  սպեկտրը  միարժեքորեն  վկայում  է  թաղանթում  ատոմական  շերտերի  թվի  մասին: Բացի նման հետազոտություններից չափվել են  նաև մոլիբդենի երկսուլֆիդի երկչափ բյուրեղների ռենտգենյան  դիֆրակցիայի,  օպտիկական  կլանման  և  ֆոտոլյումինեսցենցիայի  սպեկտրները,  որոնք  ենթարկվում  են  սահուն  էվոլյուցիայի  թաղանթների  մեջ  ատոմական  հարթու-թյունների  թվի  մեծացմանը  զուգընթաց:  Ցույց  է  տրված,  որ  օպտիկական  հատկություններում  էական  դեր  են  խաղում   նաև  մեծ  կապի  էներգիայով  օժտված  երկչափ  էքսիտոնները,  որոնք կարող  են  գոյատևել  նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում:  Արդյունքները  հրատարակվել  են  Journal  of  Contemporary   Physics  (Armenian Academy of  Sciences)  ամսագրի   2021 թ-ի   3-րդ համարում: Ներկայում աշխատանքներ  են  տարվում  երկչափ բյուրեղների մոլիբդենի երկսուլֆիդի   հիման  վրա ստեղծելու  ֆոտոզգայուն  կառուցվածքներ,  այդ  թվում  նստեցված  ճկուն  պոլիմերային  թաղանթների վրա: ՀՀ ԳԱԱ Տեղեկատվական–վերլուծական ծառայություն

Lragir.am,
28-09-2021 00:26