MoS2材料異軍突起 或成為新一代半導體材料
資料來源：科技日報 (2011/2/9)

近日，瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）奈米電子學與結構（LANES）實驗室稱，用一種名為MoS2的單分子層材料製造半導體，或用來製造更小、能效更高的電子晶片，在下一代奈米電子設備領域，將比傳統的矽材料或富勒烯更有優勢。研究論文發表在1月30日的《自然奈米技術》雜誌上。

MoS2在自然界中含量豐富，通常用於合金鋼或潤滑油添加劑中的成分，在電子學領域尚未得到廣泛研究。“它是一種二維材料，非常薄，很容易用在奈米技術上，在製造微型晶體管、發光二極管（LEDs）、太陽能電池等方面有很大潛力。”洛桑聯邦理工學院教授安德列斯—凱斯說，他們將這種材料與矽以及當前主要用於電子和計算機晶片的富勒烯進行了對比。

與矽相比，MoS2的優勢之一是體積更小，MoS2單分子層是二維的，而矽是一種三維材料。“在一張0.65奈米厚的MoS2薄膜上，電子運動和在兩奈米厚的矽薄膜上一樣容易。”凱斯解釋說，“但目前不可能把矽薄膜做得像MoS2薄膜那麽薄。”

MoS2的另一大優勢是比矽的能耗更低。在固態物理學中，能帶理論描述了在特定材料中電子的能量。在半導體中，自由電子存在於這些能帶之間，稱為“帶隙”。如果帶隙不太小也不太大，某些電子就能跳過帶隙，能更有效控制材料的電子行為，開關電路更容易。

MoS2單分子層內部天然就有較大的帶隙，雖然它的電子流動性較差，但在製造晶體管時，用一種氧化鉿介質柵門就可使室溫下單層MoS2的運動性大大提高，達到富勒烯奈米帶的水平。富勒烯沒有帶隙，要想在上面人為造出帶隙非常複雜，還會降低其電子流動性，或者需要高電壓。由於MoS2直接就有帶隙，可以用單層MoS2製造間帶通道場效應晶體管，且在穩定狀態下耗能比傳統矽晶體管小10萬倍。在光電子學和能量捕獲應用領域，單層MoS2還能與富勒烯共同使用，形成優勢互補。