Bằng một bước đột phá trong quy trình sản xuất ra tấm phim bán dẫn siêu mỏng ở cấp độ nguyên tử, các nhà khoa học đã tạo tiền đề cho sự ra đời của những chiếc màn hình LED trong suốt, các tế bào năng lượng Mặt Trời hiệu suất cao và tất nhiên, những bóng bán dẫn siêu nhỏ vốn sẽ được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau.
Chế tạo thành công màng bán dẫn siêu mỏng
Kỹ thuật mà các nhà nghiên cứu tại UC Berkeley và Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley vừa phát triển thành công đơn giản chỉ là sử dụng một loại siêu acid hữu cơ để xử lý phim bán dẫn đơn lớp (monolayer semiconductor) có nguồn gốc từ molypden đisulfua (MoS2). Bằng cách này, họ có thể tăng hiệu quả phát quang của lớp phim này lên gấp 5000 lần, từ 1% lên 100%.
Giáo sư Ali Javey tại UC Berkeley, nhà nghiên cứu chính của dự án cho biết: “Đây là lần đầu tiên có thể tạo ra một tấm quang điện tử đơn lớp hoàn hảo và đạt độ mỏng của vật liệu chưa từng có trước đây”.
Lớp bán dẫn quang điện tử đơn lớp bên trái chưa qua xử lý siêu acid, bên phải đã trải qua xử lý siêu acid nhằm tăng cường độ hoàn hảo.
Trên thực tế, nhóm đã tạo ra những lớp MoS2 với độ dày chỉ 7/10 nano mét, thậm chí là mỏng hơn cả một sợ DNA của con người với đường kính chỉ khoảng 2,5 nano mét. Việc ngâm những lớp MoS2 này trong loại siêu acid sẽ giúp phá hủy các loại tạp chất trong cấu trúc của nó, đồng thời lấp đầy các nguyên tử còn thiếu bằng phản ứng hóa học mang tên protonation (proton hóa) nhằm tạo độ tinh khiết tối ưu.
Những bán dẫn đơn lớp có khả năng hấp thụ ánh sáng thấp, đòng thời có thể chịu được lực xoắn, uốn cong và nhiều áp lực khác, khiến nó trở nên lý tưởng đối với các thiết bị đòi hỏi sự trong suốt và linh hoạt. Hãy tưởng tượng một chiếc màn hình LED hiệu suất cao có thể biến dạng, trong suốt khi tắt nguồn,… thật tuyệt vời.
Mặt khác, kỹ thuật xử lý bằng siêu acid còn giúp cải thiện hiệu suất của các bóng bán dẫn thông qua việc loại bỏ các khuyết tật trong cấu trúc của nó, tạo tiền đề để phát triển những con chip máy tính nhỏ hơn và mỏng hơn.