【二硫化钼涂层】二硫化钼的发展

时间：2021-04-26

尽管石墨烯有着许多令人眼花缭乱的优点，但它也有缺点，尤其是不能充当半导体——这是微电子的基石。化学家和材料学家正在努力越过石墨烯，寻找其他的材料。他们正在合成其他两种兼具柔韧性和透明度，而且拥有石墨烯无法企及的电子特性的二维片状材料，二氧化钼就是其中一种。

二硫化钼于2008年合成，是叫作过渡金属二硫化物材料（TMDs）大家族的成员之一。这个显得有点“花哨”的名字代表了它们的结构：一个过渡金属原子（即钼原子）和一对包括硫元素、硒元素在内的来自元素周期表*16列的原子（该元素家族以氧族元素著称）。

让电子制造者惊喜的是，所有TMDs均是半导体。它们和石墨烯的薄度近乎相同（在二硫化钼中，两层硫原子把一层钼原子像“三明治”那样夹在中间），但是它们却有其他优点。就二硫化钼而言，优点之一是电子在平面薄片中的运行速度，即电子迁移率。二硫化钼的电子迁移速率大约是100cm2/vs（即每平方厘米每伏秒通过100个电子），这远低于晶体硅的电子迁移速率1400 cm2/vs ，但是比非晶硅和其他**薄半导体的迁移速度更好，科学家正在研究这些材料，使其用于未来电子产品，如柔性显示屏和其他可以灵活伸展的电子产品。

研究表明，二硫化钼还较易制作，即便是制作大片的二维材料。这让工程师能以非常快的速度检测它们在电子产品中的性能。例如，2011年，由瑞士联邦理工学院的Andras Kis带领的研究团队在《自然—纳米技术》发表文章称，他们用仅有0.65纳米厚的二硫化钼单层薄片制作出首批晶体管。结果证明，那些产品以及随后的产品比技术更先进的以硅为基础的同类产品具有其他*特属性。

除此之外，二硫化钼还有其他令人向往的特性，即直接带隙，这一特性使该材料把电子转变成光子，反之亦然。这个特性也让二硫化钼成为光学设备中采用的优质候选对象，这些设备诸如光发射器、激光、光电探测器，甚至还包括太阳能电池。一些科学家表示，这种材料还具备储量丰富、价格低廉、无毒性等特点，因此Yi-Hsien Lee认为：“它的前途一片光明。”

然而，Tomanek则认为，二硫化钼的电子迁移速率仍然不够高，很难在拥挤的电子市场中具有竞争优势。其原因是这种材料的结构特征，电子在其内部移动时，碰到较大的金属原子后会在其结构内发生弹离，从而降低迁移速度。

但也有科学家表示，这种“绊脚石”将是短暂性的。研究人员正在试图绕过这些障碍——通过变得略厚一些的多层二硫化钼薄片，从而给压缩电子提供选择路径使其绕过路障。

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