| 0 |
|
Новый путь создания низковольтных выключателей для микроэлектромеханических (MEMS) и наноэлектронных устройств открывает первое наблюдение пьезоэлектрического эффекта в отдельностоящем двумерном полупроводнике, выполненное коллективом исследователей Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли (Berkeley Lab).
«Пьезоэлектрический эффект хорошо известен в объемных кристаллах, но это первое его количественное измерение в одиночном слое молекул с ориентированным в плоскости диполями, — сообщил Сян Чжан (Xiang Zhang), директор отдела материаловедения Berkeley Lab и соавтор статьи в Nature. — Открытие пьезоэлектричества на молекулярном уровне не только интересно в фундаментальном смысле, но может привести к созданию настраиваемых пьезо-материалов и устройств для генерации и детектирования чрезвычайно малых сил».
Пьезоэлектрический эффект известен с 1880 г. и нашел самое широкое применение в различных областях. Однако из-за большой поверхностной энергии уменьшение толщины традиционных пьезоэлектриков делает их термодинамически нестабильными при приближении к молекулярному уровню.
Эксперимент команды Чжана проводился на слое дисульфида молибдена, 2D-материала, для которого численным моделированием был предсказан пьезоэффект, вызванный нарушением инверсионной симметрии. Для выявления напряжений в мембране, обусловленных пьезоэффектом, ученые комбинировали компланарное электрическое поле с нано-воздействием атомно-силового микроскопа.
Использование отдельностоящего образца MoS2 позволило абстрагироваться от воздействий подложки на результаты измерений, таких как легирование и паразитный заряд.
Авторы зарегистрировали пьезоэлектрический коэффициент 2,9×10-10 К/м, сопоставимый с показателями многих популярных пьезокерамик, таких как оксид цинка или нитрид алюминия, и достаточный для использования в миниатюрных логических вентилях.
Кроме того, было установлено, что в многослойной структуре дисульфида молибдена пьезоэффект возникает только при четном (1, 3, 5) количестве слоев.
«Это открытие интересно с физической перспективы, так как никакой другой материал не показывает подобной чувствительности к числу слоев», — отметил Чжан. По его мнению, такой эффект может оказаться полезным например в устройствах, состоящих из одного материала, но содержащих зоны с пьезоэлектрическими свойствами и без них.
Некоторые типы перспективных устройств волитроники (valleytronic) требуют абсолютной ориентации кристаллов и пьезоэлектрическая анизотропия может помочь определить это. Также в Berkeley Lab исследуется возможность использования пьезоэлектричества для прямого управления волейтронными свойствами дисульфида молибдена, такими как круговой дихроизм.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
