أشباه موصلات بسماكة الذرّة وفجوات نطاقية قابلة للضبط

المعادن الانتقالية من مجموعة الكالكوجينايدات الثنائية، مثل ثاني كبريتيد الموليبدينوم، هي فئة جديدة من أشباه الموصلات التي تشبه الجرافين بنيويًّا وتبدي فجوة نطاقية كبيرة. هذه الفجوة النطاقية هي التي تقرر المُوَصِّليّة الكهربائية لهذه المواد.

إلا أن البِنَى والخصائص الإلكترونية لأشباه الموصلات هذه غير مفهومة بشكل جيد، مما يعوق استخداماتها في تصنيع الأجهزة.

ولفهم أشباه الموصلات هذه بشكل أفضل، قام فريق بحثي من جامعة سنغافورة الوطنية وجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية، ثول، بترسيب طبقات بسماكة ذرّة من أفلام ثاني كبريتيد الموليبدينوم على ركيزة من الجرافيت. باستخدام المجهرية والمطيافية النفقية الماسحة عالية الدقة، فوجدوا أن هذه الأفلام تحمل فجوات نطاقية قابلة للضبط، يمكن استخدامها في صناعة الأدوات الإلكترونية¹ .

تناقصت الفجوات النطاقية للأفلام مع تزايد سماكتها. واحتوت الأفلام وحيدة الطبقة على فجوات نطاقية أعلى من تلك الموجودة في الأفلام ثنائية الطبقة وثلاثية الطبقة. تكونت الأفلام وحيدة الطبقة من حُبيبات مختلفة تراوح قياسها بين عشرات النانومترات وبضع مئات منها. وكانت كل حُبيبة منفصلة عن مجاورتها بحدّ فاصل يعرف باسم الحدّ الحُبيبي.

يقول الباحثون: إن الإجهادات التي تشكلت حول الحدود الحُبيبية أسهمت أيضًا في تقليل الفجوة النطاقية.

ويقول الباحث الرئيسي أندرو تي إس وي: "يتيح لنا هذا العمل تقييم فئة جديدة من المواد شبه الموصلة، التي يمكن هندسة سماكتها وحدودها الحُبيبية لإنتاج أجهزة إلكترونية وبصرية ليفية ذات فجوات نطاقية قابلة للضبط".

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.