Поскольку процесс миниатюризации кремниевых компонентов практически достиг своего физического предела, технологический сектор активно ищет замену традиционным материалам для создания сверхкомпактных и энергоэффективных систем. Основное внимание исследователей сосредоточено на двумерных полупроводниках — кристаллах атомарной толщины, обладающих исключительными электронными и оптическими характеристиками. Однако до недавнего времени фундаментальные принципы их формирования и способы прецизионного управления их качеством оставались малоизученными.
Коллектив исследователей под руководством профессора Хиро Судзуки из Университета Окаяма, в сотрудничестве с учеными из Университетов Синсю и Кейо, впервые осуществил прямую визуализацию процесса роста монокристаллов дихалькогенидов переходных металлов (TMDC) непосредственно внутри микрореактора. Благодаря использованию специализированной установки химического осаждения из паровой фазы с инфракрасным нагревом, специалистам удалось зафиксировать динамику формирования структур в режиме реального времени.
Результаты наблюдений продемонстрировали, что изменение внешних условий, таких как интенсивность подачи серы и концентрация реагентов, позволяет получать кристаллы различной морфологии: треугольные, гексагональные или ленточные. Ключевым открытием стало выявление специфического поведения капель расплавленного прекурсора, которые перемещались по поверхности подложки под влиянием эффекта Марангони, обеспечивая непрерывное питание растущего кристалла. Присутствие серы значительно повышало мобильность этих капель, что приводило к формированию более тонких и протяженных кристаллических структур.
Эти эксперименты позволили подтвердить теоретические модели роста, которые ранее не имели прямого доказательства. Обретенная способность целенаправленно корректировать форму и структуру двумерных полупроводников открывает путь к производству инновационных чипов, гибких датчиков и энергосберегающих вычислительных модулей.
В обозримом будущем подобные материалы могут стать основой для элементной базы систем искусственного интеллекта, продвинутой носимой электроники и высокоточных медицинских диагностических устройств.
Источник: iXBT
