Wprawdzie krzem w dalszym ciągu panuje jako najpopularniejszy materiał do produkcji elektronicznych układów logicznych, lecz wydaje się być już bardzo bliskim osiągnięcia granicy swoich możliwości ze względu na praktyczną niewykonalność dalszej miniaturyzacji. Do niedawna wydawało się, że najpoważniejszym kandydatem do zajęcia jego miejsca jest grafen, lecz i jemu dzięki wysiłkowi szwajcarskiej grupy badawczej rośnie nowy konkurent posiadający zbliżone zalety jeżeli chodzi o możliwości miniaturyzacji, lecz dodatkowo inne zalety w postaci dostępności przerwy zabronionej oraz potencjalnie niższych kosztów produkcji. Materiałem tym jest molibdenit.

Największym problemem jaki wydawał się być związanym z technologią molibdenitową, czyli opartą na minerale dostępnym w naturze (rysunek po prawej) jak również możliwym do wytwarzania za pomocą metod inżynierii materiałowej było zapewnienie strukturom molibdenitowym odpowiedniego kontaktu elektrycznego z wyprowadzeniami. Zespół prowadzony przez A. Kisa z EPFL udało się przezwyciężyć tę trudność przez zastosowanie bardzo małych drobin złota stanowiących mikro-elektrody osadzone na podłożu krzemowym dzięki tlenkowi hafnu. Pozwala ta na wytworzenie układu logicznego o grubości 0.65 nm, czyli mniejszej niż jest to możliwe w przypadku krzemu przy niższych kosztach niż możliwe by to było dla analogicznej struktury wykonanej z grafenu.
W molibdenicie, mamy do czynienia z prostą przerwą energetyczną dzięki czemu można z niego wytwarzać struktury FET (Field-effect Transistor), które zużywają mniejszą moc niż ich odpowiedniki wykonane z krzemu. Z uwagi na przezroczystość materiał ten jest bardzo korzystny z punktu widzenia optoelektroniki i aplikacjach typu energy harvesting. Na rysunku z lewej strony przedstawiony jest układ logiczny z 6 molibdenowych tranzystorów.

Szwajcarscy naukowcy przyznają, że nie oczekują iż przemysł nagle zrezygnuje z krzemu i zajmie się molibdenitem, a nawet nie są pewni czy rzeczywiście to kiedykolwiek nastąpi, gdyż z materiałem tym wiąże się jeszcze wiele niewiadomych i nie jest pewne czy inne rozwiązania (jak np. węglowe nanorurki) nie okażą się jeszcze lepsze. Niemniej jednak ich dokonania są bardzo istotne, ponieważ stanowią mocną przesłankę, ze przekroczenie barier fundamentalnych w przypadku technologii krzemowej jest możliwe i prędzej czy później nastąpi.
W molibdenicie, mamy do czynienia z prostą przerwą energetyczną dzięki czemu można z niego wytwarzać struktury FET (Field-effect Transistor), które zużywają mniejszą moc niż ich odpowiedniki wykonane z krzemu. Z uwagi na przezroczystość materiał ten jest bardzo korzystny z punktu widzenia optoelektroniki i aplikacjach typu energy harvesting. Na rysunku z lewej strony przedstawiony jest układ logiczny z 6 molibdenowych tranzystorów.

Szwajcarscy naukowcy przyznają, że nie oczekują iż przemysł nagle zrezygnuje z krzemu i zajmie się molibdenitem, a nawet nie są pewni czy rzeczywiście to kiedykolwiek nastąpi, gdyż z materiałem tym wiąże się jeszcze wiele niewiadomych i nie jest pewne czy inne rozwiązania (jak np. węglowe nanorurki) nie okażą się jeszcze lepsze. Niemniej jednak ich dokonania są bardzo istotne, ponieważ stanowią mocną przesłankę, ze przekroczenie barier fundamentalnych w przypadku technologii krzemowej jest możliwe i prędzej czy później nastąpi.

Źródło: Physorg.
Paper: Single-layer MoS2 transistors, Nature Nanotechnology, 6, 147–150 (2011) doi:10.1038/nnano.2010.279
Ilustracje i pomoc merytoryczna: prof. A. Kis, EPFL