研究者開發出石墨烯的“競爭者”——二硫化鉬

　　賓夕法尼亞大學的研究人員研究出了可控的、導電能力能被開啟和關閉的、能夠自發光的硅的替代品——二硫化鉬。

　　石墨烯，一種單原子厚度的碳原子晶格材料，由于其極高的導電性和無與倫比的薄而經常被吹捧作為硅的替代品用在電子器件領域。但石墨烯并不是唯一能夠扮演這樣角色的二維材料。

　　賓夕法尼亞大學的研究人員在制造這種二硫化鉬材料方面取得了重大進步。他們以氧化鉬為“種子”，在其周圍生長二硫化鉬薄片。這種方法使得研究者能夠更容易的控制二硫化鉬的尺寸、厚度和分布位置。

　　不像石墨烯，二硫化鉬具有能帶間隙，這就意味它的導電能力可以被開啟和關閉。這樣的一個特征是應用于計算半導體器件的關鍵。另一個區別是，二硫化鉬能夠發光，這意味著它可以被用于發光二極管，自報式傳感器和光電子學器件。

　　Penn團隊的進步是改進了一種方法：通過“播種” 前驅體在基板上，用化學氣相沉積法來控制二硫化鉬小薄片的形成。

　　“我們先放少量氧化鉬在我們想要的位置，”內勒說，“然后通入二氧化硫氣體。在合適的條件下，這些種子會與二氧化硫反應生成二硫化鉬。”

　　“優化二硫化鉬生長條件是有技巧的，”約翰遜說，“但我們將施加更多的控制，使材料移動到我們構造的位置來搭建復雜的系統。因為我們想要它在哪里長它就在哪里長，所以這會使裝置制作起來更加容易。我們使晶體管中上層二硫化鉬薄片被排出的部分在一個單獨的層面，這樣我們就可以讓幾十甚至上百層的器件合而為一。然后我們觀察到制造的晶體管正如我們所期望的一樣，能夠開啟和關閉并且能夠發光。”

　　這種制備方法能夠使二硫化鉬薄片的生長位置與相應的電子器件匹配，以此研究者就可以跳過一些制作石墨烯電子器件所必須經過的步驟。石墨烯生長出來是比較大的片層，接下來研究者需要把它切成需要的尺寸，然而，減小石墨烯尺寸的過程會增加有害污染的風險。

　　這項研究也標志著我們邁出了制造新的二維材料家族成員的第一步。

　　“我們可以用鎢取代鉬，用硒取代硫，”內勒說，“只要從那里沿著元素周期表找。我們可以想象生長所有這些物質在我們想要的位置并且利用它們不同的性能。”