Voor de steeds kleiner wordende transistor, er kan een nieuw spel in de stad zijn. Cornell-onderzoekers hebben veelbelovende elektronische prestaties aangetoond van een halfgeleidende verbinding met eigenschappen die een waardige aanvulling op silicium zouden kunnen zijn.

Nieuwe gegevens over elektronische eigenschappen van een atomair dun kristal van molybdeendisulfide worden online gerapporteerd in Wetenschap 27 juni door Kin Fai Mak, een postdoctoraal onderzoeker aan het Kavli Institute in Cornell voor Nanoscale Science. Zijn co-auteurs zijn Paul McEuen, de Goldwin Smith hoogleraar natuurkunde; Jiwoong-park, universitair hoofddocent scheikunde en chemische biologie; en afgestudeerde natuurkundestudent Kathryn McGill.

Recente interesse in molybdeendisulfide voor transistors is gedeeltelijk geïnspireerd door soortgelijke studies over grafeen - een atoomdikke koolstof in een atomaire formatie zoals kippengaas. Hoewel super sterk, heel dun en een uitstekende geleider, grafeen zorgt niet voor gemakkelijk in- en uitschakelen van stroom, dat is de kern van wat een transistor doet.

Molybdeendisulfide, anderzijds, is gemakkelijk te verkrijgen, kan in zeer dunne kristallen worden gesneden en heeft de benodigde bandgap om er een halfgeleider van te maken. Het bezit nog een andere potentieel bruikbare eigenschap:naast zowel intrinsieke lading als spin, het heeft ook een extra vrijheidsgraad die een vallei wordt genoemd, die een loodrechte, ladingloze stroom die geen energie dissipeert terwijl deze stroomt.

Als die dalstroom kan worden benut - daar werken wetenschappers nog aan - zou het materiaal de basis kunnen vormen voor een bijna perfecte, atomair dunne transistor, waardoor elektronica in principe geen warmte zou kunnen afvoeren, volgens Mak.

De onderzoekers toonden de aanwezigheid van deze dalstroom in een molybdeendisulfidetransistor die ze ontwierpen bij de Cornell NanoScale Science and Technology Facility (CNF). Hun experimenten omvatten het verlichten van de transistor met circulair gepolariseerd licht, die het ongebruikelijke effect had van het opwekken van elektronen in een zijwaartse curve. Deze experimenten versterkten het concept om de vrijheidsgraad van de vallei te gebruiken als informatiedrager voor elektronica of opto-elektronica van de volgende generatie.