Квантовомеханической транспортный эффект, так называемое отрицательное дифференциальное сопротивление (negative differential resistance, NDR), впервые продемонстрирован исследователями четырех американских и международных университетов в синтетическом слоистом материале атомарной толщины при комнатной температуре. NDR, в принципе, может использоваться, чтобы создавать низковольтные электрические схемы, работающие на высоких частотах.
В эксперименте, о котором рассказывается в онлайновом выпуске журнала Nature Communications за 19 июня, NDR наблюдался когда напряжение прикладывалось к структурам, известным как материал Ван-дер-Ваальса, и состоящим из атомарных слоев дисульфида молибдена и диселенида молибдена или вольфрама на графеновой подложке.
Получение NDR в резонансном туннельном диоде при комнатной температуре требовало практически идеальных интерфейсов, которые авторам удалось создать используя метод прямого выращивания, в данном случае, испарения оксида молибдена в присутствии паров серы для образования слоя MoS2, и осаждения из металл-органической паровой фазы — для WSe2 и MoSe2. Выращивание 2D-материалов вместо их отслаивания открывает перспективы для разработки масштабируемых методов производства, совместимых с современными промышленными технологиями.
Участники работы планируют продолжить оптимизацию свойств выращиваемых вертикальных гетероструктур для будущих приложений. За изготовленным ими резонансным туннельным диодом последуют и другие базовые элементы схем, в том числе транзисторы.
