Сульфид молибдена, лежащий в основе нового материала, открывает возможности для производства гибких и прозрачных дисплеев, а также для создания различных компонентов оптоэлектронных микросхем.
Ученые из Университета Вены, возглавляемые профессором Томасом Мюллером и при теоретическом содействии профессора Василия Перебейноса из Сколтеха, разработали источник света, основанный на однослойном сульфиде молибдена (MoS2). Для создания устройства использовались тонкие полоски из однослойного MoS2, которые были закреплены в вакууме на металлических электродах. Нагрев сульфида молибдена до высокой температуры и последующее свечение были достигнуты путем пропускания электрического тока через эти полоски.
Полупроводники на основе слоистых дихалькогенидов переходных металлов, такие как MoS2 и селенид вольфрама (WSe2), демонстрируют ряд привлекательных свойств для их использования в электронных и оптоэлектронных устройствах. К таким свойствам относятся низкая теплопроводность и высокий коэффициент Зеебека (это является важным показателем для термоэлектроники, благодаря чему они представляют интерес для использования в данной области.
Уменьшение числа атомарных слоев в дихалькогенидах также позволяет добиться эффективного поглощения света за счет возбуждения связанных электрон-дырочных пар или экситонов. Это, соответственно, вызывает свечение, обусловленное фото- и электролюминесценцией, в однослойных структурах.
В ходе недавнего исследования было показано, что свободно висящая в вакууме пленка MoS2 толщиной в один слой и длиной 150 нм испускает видимый свет при нагревании с помощью Джоулева эффекта. Низкая теплопроводность материала MoS2 позволяет температуре достигать 1600 K.
«Мы уже показали наши результаты, используя лампочку диаметром всего 50 нм. При подаче напряжения светилась не вся полоска, а лишь ее поддерживаемая часть, — поясняет профессор Сколтеха Василий Перебейнос. — Разработанный нами новый тип светоизлучателя потенциально может быть встроен в микросхемы, открывая возможности для создания атомно тонких, гибких и прозрачных дисплеев и полупроводников на основе дихалькогенидов».