Manufacture and development of electronics
Popular science
Nanotechnologies
Physics
Chemistry
May 14

Учёные из МФТИ получили золотые плёнки толщиной в несколько атомов


Учёные из МФТИ опубликовали научную работу о том, как превратить золото в почти двумерную структуру, прикрепив его атомы к особой подложке из соединения серы и молибдена (сульфид молибдена MoS2). Подобные плёнки найдут применение в прозрачной электронике, пишут физики.

Непрерывные металлические плёнки толщиной менее 10 нм являются перспективными кандидатами для гибкой и прозрачной нанофотоники и оптоэлектронных применений. В статье показано, что монослой MoS2 является перспективным адгезионным слоем для осаждения непрерывных проводящих плёнок золота толщиной всего 3−4 нм.

Методом спектроскопической эллипсометрии в широком диапазоне длин волн (300−3300 нм) исследованы оптические свойства непрерывных ультратонких плёнок золота, осаждённых на 2D-поверхность MoS2 методом химического осаждения пара. Результаты показывают, что оптические потери в ультратонких пленках увеличиваются с уменьшением толщины за счёт мелкозернистой структуры и наличия небольшого количества пустот, однако они проявляют металлические свойства вплоть до толщины 3−4 нм.

Атомно-масштабные интерфейсы MoS2 можно перенести на любую подложку и тем самым открыть новые возможности для создания метаповерхностей и нового типа Ван-дер-Ваальсовых гетероструктур с атомарно тонкими металлическими слоями, считают авторы.

«Мы ожидаем, что в области квазидвумерных металлов всё только начинается. Ещё вчера они были недоступны даже для учёных. Сегодня можно говорить о больших перспективах предложенной нами технологии для гибкой и прозрачной электроники. Хотелось бы завтра увидеть ее в производстве, и мы над этим работаем», — заявил Алексей Арсенин, директор Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.

«Двумерные» материалы — относительно новое и перспективное направление научных исследований. В 2004 пара российско-британских физиков Андрей Гейм и Константин Новосёлов получили Нобелевскую премию за открытие очень простого, но при этом остроумного и эффективного способа производства графена, который представляет собой «плоскую» форму углерода.

К настоящему времени физики и химики открыли несколько десятков подобных материалов. Некоторые из них состоят из атомов не одного, а двух или трёх химических элементов. Например, «плоские» магниты из соединений хрома и йода.

Но до сих пор никому не удавалось создать действительно «плоских» материалов из чистых металлов, которые одновременно были бы столь же прозрачными, как и графен, и при этом сохраняли все свойства их прародителей, передаёт пресс-служба МФТИ. «Проблема заключается в том, что металлические бруски и пластинки, в отличие от графита или кристаллов сульфида молибдена и других „плоских” материалов, не расслаиваются, что не позволяет „оторвать” одиночный слой атомов, используя методику Гейма и Новоселова или более изощрённые методики производства подобных двумерных структур».

Российские исследователи решили проблему, осаждая пары металлов на поверхности других плоских материалов. Изначально они экспериментировали с графеном, но вскоре выяснилось, что пары золота также создают довольно устойчивую наноплёнку на листах «плоского углерода», формируя не плёнку, а своеобразный частокол из столбиков.



Неудачи не отпугнули учёных: они повторили эксперименты на поверхности сульфида молибдена MoS2. Физики руководствовались логикой, что сера будет активнее соединяться с атомами золота, чем углерод. Так и вышло. В результате получены очень качественные золотые плёнки толщиной всего в 3-4 нанометра. При этом материал сохранил проводящие свойства.

Подобные плёнки практически полностью прозрачны для света. Их можно прикреплять к любому гибкому или твёрдому материалу и сочетать с другими плоскими материалами.

Научная статья опубликована 30 апреля 2019 года в журнале Advanced Material Interfaces (doi: 10.1002/admi.201900196).

+10
1.7k 0
Support the author
Comments 1
Top of the day