Миниатюризация кремниевых чипов подходит к физическим пределам, и индустрия ищет новые материалы для сверхкомпактных и энергоэффективных устройств. Одним из главных кандидатов стали двумерные полупроводники — кристаллы толщиной в один атом, обладающие уникальными электронными и оптическими свойствами. Однако до сих пор было неясно, как именно формируются такие структуры и как управлять их качеством.
Группа профессора Хиро Судзуки (Университет Окаяма, Япония) совместно с коллегами из университетов Синсю и Кейо впервые провела прямое наблюдение роста монокристаллов TMDC (дихалькогенидов переходных металлов) внутри микрореактора. Используя инфракрасно-нагреваемую установку химического осаждения из паровой фазы, учёные получили видеозаписи формирования кристаллов в реальном времени.
Эксперименты показали, что при разных условиях (концентрация прекурсора, подача серы) формируются треугольные, гексагональные и ленточные кристаллы. Особенно важным открытием стало поведение расплавленных капель прекурсора: они перемещались по подложке за счёт эффекта Марангони, питая растущий кристалл. В серосодержащей среде капли становились подвижнее, а кристаллы — длиннее и тоньше.
Это наблюдение позволило впервые подтвердить механизмы роста, которые ранее были только теоретическими. Теперь учёные могут целенаправленно управлять формой и качеством двумерных полупроводников, что критично для создания новых чипов, гибких сенсоров и энергоэффективных устройств.
В перспективе такие материалы могут лечь в основу электроники для искусственного интеллекта, носимых гаджетов и медицинских сенсоров.
