Группa исслeдoвaтeлeй из Зaпaднoгo рeзeрвнoгo унивeрситeтa Кeйзa (Case Western Reserve University), Кливлeнд, нaлoжив пoвeрx впaдин в пoвeрxнoсти oснoвaния чипa слoи пoлупрoвoдникoвoгo мaтeриaлa oднoaтoмнoй толщины, создали новейший тип мембранного резонатора, который условно можно считать самым маленьким батутом в мире на сегодняшний день.
Подобные устройства, хотя и гораздо больших размеров, используются широко в составе различных микроэлектромеханических систем, усилителей, генераторов опорных частот для отсчета промежутков времени и передатчиков с изменяемой частотой.
Структура нового мембранного генератора изготовлена из дисульфида молибдена (молибденита, MoS2) и так называемого черного фосфора, который является одной из форм этого вещества, имеющей определенное строение кристаллической решетки.
«Ученые ранее изготавливали такие резонаторы, используя в качестве материала нитрид кремния, цементит кремния, алмаз и графен» — рассказывает Филип Фенг (Philip Feng), ученый электротехники и информатики, под руководством которого проводились данные исследования, — «Так наш резонатор является первым, мембрана которого изготовлена из плоского двухмерного материала, являющегося полупроводником.
Ведь даже если у графена, который использовался в качестве мембран ранее, нет запрещенной электронной зоны, нынешний материал в его естественном виде является проводником».
Плоские двухмерные материалы, которые обладают способностью к большей деформации, могут использоваться в резонаторах, работающих в более широких диапазонах частот, нежели классические кристаллические резонаторы, изготавливаемые обычно из кремния и алмаза.
«Новый материал, в свою очередь, придает резонатору новые возможности и новые функции» — рассказывает Филип Фенг, — «И самым интересным является то, что механическая деформация пленки из двухмерного материала влияет на ширину его запрещенной зоны, количество энергии, которой должны обладать электроны для того, чтобы беспрепятственно пройти через материал».
Для изготовления нового мембранного резонатора комплект Фенга использовала усовершенствованную технологию осаждения. Чувствительность получившегося устройства столь высока, что оно позволяет зарегистрировать даже тепловые колебания мембраны, «шумовые» колебания, вызванные тепловыми колебаниями атомов в узлах кристаллической решетки.
«Наши усилия над созданием резонаторов из двухмерных полупроводниковых материалов, обладающих запрещенной электронной зоной, могут открыть дорогу разработке новых технологий преобразования механических колебаний в электрические или оптические сигналы» — рассказывает Фенг, — «Мы еще не уверены, что наше устройство будет работать гораздо лучше, чем подобные устройства, изготовленные из графена.
Однако наши устройства будут работать совсем по-иному, нежели графеновые, и это может стать их огромным преимуществом».
Калейдоскоп:
Создан первый лазер на основе сплава германия-олова, совместимый с существующей технологией производства чипов
Новые многослойные материалы позволят сделать легкую пуленепробиваемую броню, тонкую как бумага
Ученые обнаружили способ использовать пьезоэлектрический эффект в «плоских» полупроводниковых материалах
