电源材料的革命 不是石墨烯而是二硫化钼

宾夕法尼亚大学的研究人员研究出了可控的、导电能力能被开启和关闭的、能够自发光的硅的替代品——二硫化钼。石墨烯，一种单原子厚度的碳原子晶格材料，由于其极高的导电性和无与伦比的薄而经常被吹捧作为硅的替代品用在电子器件领域。但石墨烯并不是唯一能够扮演这样角色的二维材料。

宾夕法尼亚大学的研究人员在制造这种二硫化钼材料方面取得了重大进步。他们以氧化钼为“种子”，在其周围生长二硫化钼薄片。这种方法使得研究者能够更容易的控制二硫化钼的尺寸、厚度和分布位置。

研究者开发出石墨烯的“竞争者”——二硫化钼

不像石墨烯，二硫化钼具有能带间隙，这就意味它的导电能力可以被开启和关闭。这样的一个特征是应用于计算半导体器件的关键。另一个区别是，二硫化钼能够发光，这意味着它可以被用于发光二极管，自报式传感器和光电子学器件。

Penn团队的进步是改进了一种方法：通过“播种”前驱体在基板上，用化学气相沉积法来控制二硫化钼小薄片的形成。

“我们先放少量氧化钼在我们想要的位置，”内勒说，“然后通入二氧化硫气体。在合适的条件下，这些种子会与二氧化硫反应生成二硫化钼。”

“优化二硫化钼生长条件是有技巧的，”约翰逊说，“但我们将施加更多的控制，使材料移动到我们构造的位置来搭建复杂的系统。因为我们想要它在哪里长它就在哪里长，所以这会使装置制作起来更加容易。我们使晶体管中上层二硫化钼薄片被排出的部分在一个单独的层面，这样我们就可以让几十甚至上百层的器件合而为一。然后我们观察到制造的晶体管正如我们所期望的一样，能够开启和关闭并且能够发光。”

这种制备方法能够使二硫化钼薄片的生长位置与相应的电子器件匹配，以此研究者就可以跳过一些制作石墨烯电子器件所必须经过的步骤。石墨烯生长出来是比较大的片层，接下来研究者需要把它切成需要的尺寸，然而，减小石墨烯尺寸的过程会增加有害污染的风险。

这项研究也标志着我们迈出了制造新的二维材料家族成员的第一步。

“我们可以用钨取代钼，用硒取代硫，”内勒说，“只要从那里沿着元素周期表找。我们可以想象生长所有这些物质在我们想要的位置并且利用它们不同的性能。”