2D polovodiče mají často nízkou pohyblivost nosičů elektrického proudu (elektronů nebo děr). Tento problém bývá především výsledkem interakcí elektronů s fonony (vibracemi mřížky) a znamená vyšší spotřebu energie.
V novém výzkumu ale vědci zjistili, že umístění 2D materiálů na různě zvlněné substráty („s vypouklou morfologií“, praví průvodní tisková zpráva) může zvýšit mobilitu nosičů náboje při pokojové teplotě až o dva řády; i v samotné geometrii 2D materiálu přitom vznikají vlnky, které některé atomy přesunou z jejich původního umístění.
Toto zjištění je v protikladu k běžným úvahám i výrobním technologiím; obvykle máme za to, že nečistoty nebo narušení přesné pravidelné struktury mřížky vodivost i další námi požadované vlastnosti zhorší. Autoři výzkumu ale nyní potvrdili, že zvlněný 2D sulfid molybdeničitý (MoS2) s mřížkovými distorzemi vytváří větší elektrickou polarizaci (zvýší se vnitřní dielektrická konstanta) a potlačuje rozptyl mezi elektrony a fonony. Pohyblivost nosičů se ve zvlněném MoS2 při pokojové teplotě zvyšuje na přibližně 900 cm2/Vs. To otevírá cestu k využití MoS2 a dalších takto optimalizovaných 2D materiálů pro vytváření polem řízených tranzistorů (FET) a termoelektrických zařízení, které budou mít za běžných teplot konkurenceschopný výkon.
Hong Kuan Ng et al, Improving carrier mobility in two-dimensional semiconductors with rippled materials, Nature Electronics (2022). DOI: 10.1038/s41928-022-00777-z
Zdroj: Agency for Science, Technology and Research, Singapur / Phys.org