Использование нового материала может снизить расход энергии в 100 тысяч раз. Он намного эффективнее графена и тем более – кремния, говорят ученые. Эпоха использования кремния в электронике подходит к своему логическому завершению.

В последнее время много говорят о графене благодаря его способности проводить электричество и теплопроводности –  характеристикам весьма желанным в мире «крошечной» электроники. Между тем, на этой неделе швейцарские физики предложили в качестве замены или дополнения к кремнию – молибденит (molybdenite).

Ученые Лаборатории наноразмерной электроники и наноструктур при Технологическом институте  Лозанны (EPFL) в своей работе показали, что открытый ими материал имеет явные преимущества по сравнению с традиционными кремнием или графеном при использовании их в электронике. По мнению швейцарских исследователей, открытие, сделанное в EPFL могло бы сыграть важную роль в области электроники, позволяя делать транзисторы с меньшими размерами и более энергоэффективными.

Минерал, найденный в крупных месторождениях в штатах Колорадо, Юта и Нью-Мексико, молибденит (MoS2) является слоем молибдена зажатого между двумя «листами» серы.
В настоящее время молибденит участвует в стальных сплавах и смазочных материалах, однако в будущем исследователи отводят ему место в миниатюрных транзисторах, светодиодах и солнечных элементах. Публикацией новой работы в Nature Nanotechnology ученые демонстрируют использование этого минерала как полупроводника. Согласно исследованию, их молибденитовое устройство может потреблять энергии в 100.000 раз меньше в состоянии «ненагруженного резерва», чем более традиционный кремниевый транзистор.

Как и графен, “это двумерный материал, очень тонкий и легкий в связи с чем он годится для использования в нанотехнологиях. Он имеет реальный потенциал в изготовлении архималеньких транзисторов, светодиодов (LED) и солнечных батарей”, говорит профессор EPFL Андраш Киш.

Он сравнивает его преимущества с двумя другими материалами: кремнием – в настоящее время это основной компонент, используемый в электронных и компьютерных чипах, и графеном, открытием которого в 2004 году физики из Университета Манчестера Андрей Гейм и Константин Новоселов в 2010 году заработали Нобелевскую премию по физике.

«В “листе” MoS2 толщиной 0,65 миллимикрон электроны могут перемещаться также легко как и в “листе” кремния толщиной в 2 миллимикрона. Однако в настоящее время невозможно сделать  “лист” кремния таким же тонким как и монослойный “лист” MoS2», – сказал Андраш Киш из Лаборатории наноразмерной электроники и наноструктур.

	Транзистор с MoS2 (молибденитом). Изображение: EPFL

Молибденит намного превосходит графен при использовании его в полупроводниках, поскольку, по словам ученых, довольно трудно создать «энергетическую щель» (безэлектронные пространства) в графене, в то время как у молибденита уже есть «промежуток» в 1,8 электронвольта.

Что он нам несет

Существующий в природе в изобилии, молибденит зарекомендовал себя как очень хороший полупроводник, при этом до сих пор он не был задействован в электронике.

В случае если вся мировая электронная промышленность начнет отходить от кремния, это может возыметь далеко идущие последствия, полагают эксперты.

Дело в том, что основным поставщиком кремния для электронной промышленности является Китай и опасения, что это может резко ударить по экспорту уже стали горячей международной деловой и политической темой.

С другой стороны молибденит “распространен в природе и часто используется как элемент в стальных сплавах или в качестве добавки к смазочным материалам”, отмечают исследователи.