ՀՀ Գիտությունների ազգային ակադեմիայի Ռադիոֆիզիկայի և էլեկտրոնիկայի ինստիտուտի և Ռուս-Հայկական համալսարանի համատեղ կիսահաղորդչային նանոէլեկտրոնիկայի լաբորատորիայում՝ ապակե և պոլիմերային տակդիրների վրա աճեցվել են անցումային մետաղների երկքալկոգենիտների դասին պատկանող մոլիբդենի երկսուլֆիդի (MoS2) գերբարակ, ատոմական հաստության, մինչև 1 սմ2 մակերեսով, երկչափ (2D) կիսահաղորդիչներ, որոնք մոտակա տասնամյակում կարող են դառնալ թափանցիկ, ճկուն և ծալվող էլեկտրոնիկայի հիմքը:
ԳԱԱ-ից հայտնում են, որ լաբորատորիայի վարիչ, ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների դոկտոր, ՀՀ ԳԱԱ թղթակից անդամ, պրոֆեսոր Ստեփան Պետրոսյանի խոսքով՝ նման երկչափ նյութերից առաջինը՝ գրաֆենը, ստացվել է շուրջ 10 տարի առաջ, ինչի համար ռուս գիտնականներ Անդրեյ Գեյմին և Կոնստանտին Նովոսյոլովին 2010 թ-ին շնորհվել է Նոբելյան մրցանակ ֆիզիկայի բնագավառում:
Այդ նյութը աշխարհում հայտնի ամենաբարակ բյուրեղական նյութն է, այն իրենից ներկայացնում է հարթ ցանց՝ բաղկացած վեցանկյուներից, որոնց գագաթներում տեղադրված են ածխածնի (C) ատոմները: Ընդ որում, բոլոր ատոմները մակերևութային են և չկա դրանց տարանջատում ծավալայինի և մակերևութայինի, ինչպես դա հնարավոր է սովորական նյութերում: Ատոմների միջև գործող կովալենտ կապերի շնորհիվ գրաֆենը օժտված է մեծ մեխանիկական ամրությամբ և ճկունությամբ:
Գրաֆենը, ի տարբերություն սովորական կիսահաղորդիչների, չունի արգելված գոտի և օժտված է շատ մեծ, համարյա մետաղական հաղորդականությամբ, ինչը սահմանափակում է նրա գործնական կիրառությունները:
Ի տարբերություն գրաֆենի, մոլիբդենի երկսուլֆիդի թաղանթներն ունեն վերջավոր և հաստությունից կախված արգելված գոտու լայնություն՝ ընկած 1.2-1.8 էՎ տիրույթում: Ատոմական հաստության այսպիսի կիսահաղորդիչներն ունեն գրաֆենի նման հարթ բյուրեղական ցանց, կարող են լեգիրացվել, օժտված լինել n- և p- տիպի հաղորդականությամբ և մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում էլեկտրոնային, օպտիկական, մեխանիկական և այլ սարքերի համար:
Պարզվում է, որ ատոմական մենաշերտի հաստությամբ մոլիբդենի երկսուլֆիդը իրենից ներկայացնում է ուղիղ գոտիներով կիսահաղորդիչ, որը կարող է պայծառ լուսարձակել էլեկտրական կամ օպտիկական գրգռումների ժամանակ: Ուստի, ղեկավարելով բարակ թաղանթում ատոմական մենաշերտերի թիվը, կարելի է հեշտությամբ ղեկավարել նյութի հատկությունները: Գոյություն ունեցող սինթեզի մեթոդներից լաբորատորիայում օգտագործվել է լազերա-իմպուլսային փոշեցրման մեթոդը, որի ժամանակ որոշիչ են իմպուլսների թիվը և էներգիան:
Պարզվել է, որ ընտրված պայմաններում հատուկ բաղադրությամբ թիրախներից կարելի է ընդամենը 5 իմպուլսի օգնությամբ աճեցնել մոլիբդենի երկսուլֆիդի որակյալ ատոմական մենաշերտ, որի հաստությունն ընդամենը 6 Å է: Այդ շերտի ատոմները մասնակցում են իրար նկատմամբ ջերմային տատանումների՝ ինչպես շերտի հարթության մեջ, այնպես էլ այդ հարթությանը ուղղահայաց ուղղությունով:
Իրարից հաճախություններով տարբերվող նման ցանցային տատանումները կարող են փոխազդել լույսի հետ և առաջ բերել ֆոտոների ռամանյան ցրում, որի սպեկտրը միարժեքորեն վկայում է թաղանթում ատոմական շերտերի թվի մասին: Բացի նման հետազոտություններից չափվել են նաև մոլիբդենի երկսուլֆիդի երկչափ բյուրեղների ռենտգենյան դիֆրակցիայի, օպտիկական կլանման և ֆոտոլյումինեսցենցիայի սպեկտրները, որոնք ենթարկվում են սահուն էվոլյուցիայի թաղանթների մեջ ատոմական հարթու-թյունների թվի մեծացմանը զուգընթաց: Ցույց է տրված, որ օպտիկական հատկություններում էական դեր են խաղում նաև մեծ կապի էներգիայով օժտված երկչափ էքսիտոնները, որոնք կարող են գոյատևել նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում: Արդյունքները հրատարակվել են Journal of Contemporary Physics (Armenian Academy of Sciences) ամսագրի 2021 թ-ի 3-րդ համարում:
Ներկայում աշխատանքներ են տարվում երկչափ բյուրեղների մոլիբդենի երկսուլֆիդի հիման վրա ստեղծելու ֆոտոզգայուն կառուցվածքներ, այդ թվում նստեցված ճկուն պոլիմերային թաղանթների վրա:
