Диселенид вольфрама — в фокусе внимания исследователей

С тех пор как создателям графена присудили Нобелевскую премию в 2010 г., двумерные кристаллы углерода считаются самым многообещающим материалом для будущей электроники. Тем не менее, он оптимален отнюдь не для всех таких приложений. «Электронные состояния в графене малопригодны для фотоэлектроники», — считает Томас Меллер (Thomas Mueller) из Венского Технологического Университета. Вместе с коллегами он обнаружил материал, который также можно получать в виде ультратонких слоев, но при этом имеющий лучшие электронные свойства, чем графен.

Этот материал — WSe₂ — состоит из двумерного слоя атомов вольфрама, которые соединены с атомами селена, расположенными под и над этой плоскостью. Диселенид вольфрама поглощает свет как и графен, но в отличие от последнего, может применяться для получения электричества.

Атомарный слой WSe₂ столь тонок, что является почти прозрачным: 95% света проходят сквозь него. Тем не менее, десятая часть поглощенных 5% света преобразуется в электричество. Таким образом, внутренняя эффективность материала довольно высока. Степень поглощения можно увеличить, например, наращивая количество слоев диселенида вольфрама. Впрочем, высокая прозрачность является скорее достоинством в отдельных приложениях, таких как покрытие стеклянных фасадов зданий, превращающее часть света в электроэнергию, но пропускающее большую его часть вовнутрь.

Органические материалы, продвигаемые сегодня для задач, требующих от солнечных элементов тонкости и гибкости, не отличаются долговечностью. В этом смысле, большим преимуществом моноатомных слоев является их кристаллическая структура, обеспечивающая двумерным материалам высокую стабильность.

Результаты экспериментов венских физиков приведены в журнале Nature Nanotechnology. Следует отметить, что эта достаточно узкая область материаловедения стала полем ожесточенной научной конкуренции. В том же номере журнала опубликованы еще две статьи о диселениде вольфрама, авторами которых являются исследователи Массачусетского технологического института и Вашингтонского университета.

Команда MIT изготовила работающий диод «с практически идеальными характеристиками» из слоя WSe₂, легированного наполовину добавками p-, и наполовину n-типа. Он в десятки тысяч раз тоньше обычного диода, а следовательно, имеет в столько же раз меньшую стоимость материалов.

Вкладом Вашингтонского университета стал полученный в его лабораториях самый тонкий в мире светодиод на основе того же диселенида вольфрама. Его толщина в 10-20 раз меньше, чем у самого компактного из известных трехмерных светодиодов, а потенциальная область применения — оптические межсоединения внутри чипов.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI