Японцы вырастили 1-нм полупроводниковые нанотрубки — почти готовые каналы транзисторов

Японские исследователи сообщили о создании одних из самых тонких в мире полупроводниковых нанотрубок. Речь идёт о трубках из дисульфида молибдена ($MoS_2$) диаметром около 1 нм, что примерно в 100 000 раз меньше толщины человеческого волоса. Работа интересна тем, что речь идёт не об углеродных нанотрубках, а о неорганических полупроводниковых структурах, которые в перспективе могут найти применение в электронике, сверхминиатюрных датчиках и исследованиях квантовых эффектов.

Диаметр классических многослойных углеродных нанотрубок составляет около 10 нм, а однослойных — примерно 5 нм. Получить длинные и однородные структуры сложно даже в этом случае, а для атомарно тонких материалов вроде дисульфида молибдена задача ещё труднее. Исследователи решили её с помощью своеобразной формы, внутри которой удалось вырастить почти идеальную однослойную трубку из $MoS_2$.

В качестве такой формы, одновременно выполняющей роль изолятора, использовалась нанотрубка из нитрида бора (BN). После серии отжигов внутри неё сформировалась трубка из дисульфида молибдена. В результате учёные получили полупроводниковую структуру диаметром около 1 нм, окружённую слоем изолятора. По сути, это уже готовый канал транзистора. В перспективе такой подход позволит создавать транзисторы с затвором, охватывающим канал со всех сторон (gate-all-around), именно на такие структуры сейчас переходят ведущие производители чипов.

Измеренные электрические свойства нанотрубок из дисульфида молибдена хорошо совпали с теоретическими предсказаниями, сделанными ещё четверть века назад. По мнению авторов работы, предложенный подход позволит создавать нанотрубки не только из различных полупроводников, но и из сверхпроводящих материалов, расширив возможности, которые сегодня ассоциируются прежде всего с углеродными нанотрубками и графеном.

Следующим этапом станет увеличение длины таких структур. Сейчас в эксперименте удалось получить трубки длиной порядка 1 нм, а в дальнейшем исследователи рассчитывают довести этот показатель до 1 мкм — то есть увеличить длину примерно в тысячу раз.