雙極性二硫化鉬電晶體飆破紀錄

美國科學家利用二硫化鉬(molybdenum disulphide, MoS₂)二維(2D)薄膜製作出雙極性場效電晶體(ambipolar field-effect transistor)，其室溫下電荷載子遷移率為破紀錄的480 cm²/Vs。此研究結果有助於於製作可撓式透明顯示器以及其他電子或光電裝置上。

2D材料如MoS₂與石墨烯(graphene)的電子和機械性質與它們的3D材料大相逕庭，可望用來發展新式元件。不過先前的研究大多集中在石墨烯上，但石墨烯因為缺少能隙使其相關元件並不能輕易地開關電流。2D MoS₂的能隙為1.3 eV，逐漸薄化至單層時更轉變為1.9 eV的直接能隙。對於利用電子電洞對激發過程的光電裝置而言，直接能隙材料要比間接能隙材料(如矽材料)更容易用來製作元件。

稍早，美國馬里蘭(Maryland)大學的Michael Fuhrer(現任職於澳洲蒙那許(Monash)大學)等人使用2D MoS₂薄片製作出場效電晶體。他們利用力學剝離法從MoS₂晶體取得薄片，然後置於聚合物PMMA基板上，結果發現MoS₂的電荷載子遷移率獲得大幅提升，實驗測得其電子及電洞遷移率皆高達480 cm²/Vs。這種雙極性行為代表此材料可在同一元件中作為n型和p型材料。

Fuhrer認為MoS₂能以凡德瓦磊晶法(van der Waals epitaxy)製作於大面積基板上，並可成為半導體電子新材料。他解釋因為MoS₂塊材藉由凡德瓦力吸引各層以形成3D結構，因此可成長相容於許多不同基板。他們的實驗證明利用塑膠基板可製作高效電晶體，這代表此材料非常適用於可撓式透明顯示器或其他矽材料不宜的應用領域。

該團隊目前試圖成長厚度可控制的高品質大面積MoS₂薄膜。由於材料的電子性質與其厚度相關，因此也決定了材料用途，例如單層MoS₂可用來製作光伏及發光元件。他們同時也探討其他MoS₂材料是否有新穎實用的電子性質。詳見Appl. Phys. Lett. Vol.102 042104。