Wetenschappers van de Tomsk Polytechnic University en hun collega's uit Duitsland hebben een experiment uitgevoerd om het gedrag van gebieden van tweedimensionale materialen aan te tonen. De studie heeft toepassingen bij het maken van flexibele displays voor smartphones en andere gadgets, flexibele optische en computerschema's, flexibele zonnecellen enzovoort. De wetenschappers werken aan een technologie om te observeren hoe materialen op nanoschaal op elkaar inwerken, om de lokale spanning te bepalen die optreedt bij hun interactie, en zelfs om defecten van de materialen op nanoschaal te zien die het mogelijk maken om nano-elektronicacomponenten te verbeteren. Het onderzoeksresultaat is gepubliceerd in Nano-letters .

"Momenteel, op het gebied van elektronica en digitale technologie, er is een trend om de apparaten te miniaturiseren. Deze trend is het meest relevant voor transistors, " zegt prof. Raul Rodrigez van de afdeling Lasers en Verlichtingstechnologie. "Tegenwoordig er zijn moderne technologieën die de creatie van transistors met een kanaalbreedte van 12 tot 14 nanometer mogelijk maken, waardoor er meer transistors in de processor worden geplaatst, het verhogen van de productiviteit van smartphones en andere miniatuur elektronische apparaten. Om deze technologieën verder te verbeteren en transistors van nog kleinere afmetingen te maken, we moeten begrijpen hoe het halfgeleidermateriaal zich gedraagt ​​​​bij interactie met metalen en hoe de eigenschappen ervan veranderen op nanoschaal."

Eerder, volgens de wetenschappers componentmaterialen van moderne elektronica werden alleen op macro- en microschaal bestudeerd, maar de verkregen gegevens waren niet altijd voldoende om de interactie van materialen met elkaar te begrijpen. In het gepubliceerde artikel demonstreerden de wetenschappers voor het eerst hoe componentmaterialen van geavanceerde nano-elektronica zich gedragen op nanoschaal.

"Voor de creatie van de complete lijn van verschillende apparaten die worden gebruikt in nano-elektronica, vooral flexibele, verschillende klassen van tweedimensionale materialen zijn vereist, inclusief halfgeleiders. Molybdeendisulfide is een van de bekendste halfgeleiders. Ons doel was om de spanning die in dit materiaal voorkomt op nanoschaal te bestuderen, evenals de processen van het uitrekken of comprimeren ervan in verschillende structuren en velden, ", zeggen de auteurs van het onderzoekspaper.

De wetenschappers gebruikten gouden nanodriehoeken. Daarop werden twee monolagen molybdeendisulfide aangebracht, die werden getransformeerd door de convexe vorm van de nanodriehoeken, veroorzaakt een lokale belasting van 1,4 procent.

"De soort is meer dan we aanvankelijk hadden verwacht. Over het algemeen is we hadden geen doel om de hoogst mogelijke soort te creëren, maar het is interessant dat het eenvoudig aanbrengen van dunne lagen molybdeendisulfide op metaal zulke aanzienlijke vervormingen kan veroorzaken. Dit is erg belangrijk om te begrijpen wat er gebeurt als een halfgeleider (molybdeendisulfide) contact maakt met een geleider (goud) als we een nanodevice willen maken, " zegt Prof. Rodrigez. "In ons werk, we laten zien dat we de interactie tussen een dunne film en een substraat in elektronen nanodevices niet kunnen verwaarlozen. Wanneer deze materialen worden bestudeerd, al hun eigenschappen worden onderzocht op een vlakke ondergrond. Echter, een metaal dat in elektroden wordt gebruikt, kan de eigenschappen van het materiaal veranderen. Dit is onvermijdelijk, maar misschien kan het worden uitgebuit."

Raul Rodrigez specificeert dat het gepubliceerde artikel het eerste was dat dergelijke lokale metingen van rek beschreef. Het experiment gebruikte tip-enhanced Raman-spectroscopie (TERS) waarbij methoden van optische spectroscopie en atoomkrachtmicroscopie werden gecombineerd. Het belangrijkste element van de technologie is een gouden nano-antenne ingebed in de atoomkrachtmicroscoop. De grootte varieert van micron aan de basis tot nanometer aan de punt. Een nanodeeltje wordt op de punt van de antenne geplaatst en wetenschappers bestuderen alleen signalen die van dit nanodeeltje worden ontvangen. De wetenschappers benadrukken dat de TERS-methode zowel toepasbaar is voor het bestuderen van lokale spannings- en interactieprocessen van deeltjes als het detecteren van defecten in bepaalde materialen op nanoschaal.