Các nhà nghiên cứu làm việc tại Phòng thí nghiệm cấu trúc và điện tử ở cấp độ nano (LANES), Trường Đại học Bách khoa Liên bang Thụy Sĩ tại Lausanne (EPFL), Thụy Sĩ, đã chế tạo thành công một vi chip nguyên mẫu từ vật liệu molypđen, vốn nổi trội hơn silic với các đặc tính: nhỏ gọn hơn, tiêu thụ điện ít hơn và linh hoạt hơn (xét về mặt cơ khí).
“Nguồn khoáng sản Molypđen đisunfua MoS2 hiện vẫn còn tương đối dồi dào trong tự nhiên”, theo các nhà nghiên cứu.
“Chúng tôi đã xây dựng một nguyên mẫu ban đầu, đặt 2 – 6 bóng bán dẫn nối tiếp nhau, và nhận thấy rằng các hoạt động của cổng logic nhị phân về cơ bản là khá tốt, điều này chứng tỏ rằng chúng ta có thể làm cho một con chip lớn hơn”, theo Andras Kis, giám đốc Phòng thí nghiệm cấu trúc và điện tử ở cấp độ nano (LANES).
Cấu trúc và các tính chất bán dẫn của Molypđen đisunfua MoS2 (có thể cạnh tranh với silic, thành phần vật liệu được sử dụng nhiều nhất trong các linh kiện điện tử), đã cấu thành loại vật liệu (Molypđen) lý tưởng được sử dụng trong các bóng bán dẫn.
“Ưu điểm chính của Molypđen đisunfua MoS2 là: cho phép chúng tôi tiếp tục thu nhỏ kích thước của các bóng bán dẫn”, Kis nói thêm.
Hiện nay việc chế tạo các lớp Silic có độ dày ít hơn 2 nm là không khả thi, bởi nguy cơ hình thành một phản ứng hóa học sẽ làm oxy hóa các bề mặt và làm biến đổi các tính chất điện tử của Silic.
Tuy nhiên, chúng tôi hoàn toàn có thể tạo ra các vi chip (1nm) nhỏ hơn gấp gấp 3 lần, với lớp vật liệu molypđen (chỉ có độ dày của 3 nguyên tử). Ở quy mô này, vật liệu vẫn còn rất ổn định và rất dễ dàng để kiểm soát tính dẫn truyền.
Khả năng khuếch đại các tín hiệu điện tử của vật liệu molypđen (có thể so sánh với Silic): với một tín hiệu điện tử đầu ra (được khuyếch đại) mạnh gấp 4 lần so với 1 tín hiệu điện tử đầu vào. Điều này cho thấy tiềm năng lớn trong việc tạo ra các vi chip phức tạp hơn.
“Trong khi với vật liệu graphene: biên độ này là chỉ là 1. Dưới ngưỡng này, điện áp đầu ra sẽ không đủ để vận hành một vi chip (tương tự) thứ 2”, theo Andras Kis.