Il Center for Integrated Nanostructure Physics (CINAP) all'interno di IBS ha riportato risultati che correlano l'angolo di fusione del fiocco con le proprietà del bordo del grano (GBs), e dimostrato che l'aumento dell'angolo di fusione dei GB migliora drasticamente il flusso di elettroni. Ciò è correlato ad un aumento della mobilità del portatore da meno di 1 cm ² V ^-1 S ^-1 per piccoli angoli, a 16 cm ² V ^-1 S ^-1 per angoli maggiori di 20°. La carta, intitolato, "Trasporto elettrico dipendente dall'angolo di disorientamento attraverso i confini dei grani di disolfuro di molibdeno" è pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Secondo il giornale, è essenziale comprendere le strutture atomiche dei GB al fine di controllare e migliorare le proprietà di trasporto elettrico sia in materiali sfusi che a bassa dimensionalità. I bordi dei grani sono la direzione in cui gli atomi sono disposti in un materiale. Per gli esperimenti intrapresi dagli scienziati del CINAP, un disolfuro di molibdeno monostrato (MoS2) è stato coltivato mediante deposizione chimica da fase vapore (CVD) e successivamente trasferito su un substrato di biossido di silicio (SiO2). Il ragionamento del team per l'utilizzo di MoS ₂ è duplice:in primo luogo, è un semiconduttore 2D che presenta un'elevata conduttanza elettrica e, in modo cruciale, ha una banda proibita naturale, che gli permette di essere sintonizzato on e off e; in secondo luogo, i bordi dei grani sono ben definiti. Questo è fondamentale per esperimenti di successo. Una ricerca precedente della Northwestern University ha scoperto che i GB di MoS ₂ fornito un modo unico per modulare la resistenza; ciò è stato ottenuto utilizzando un ampio campo elettrico per modulare spazialmente la posizione dei bordi dei grani.

I risultati del nord-ovest, pubblicato l'anno scorso in Nanotecnologia della natura , aperto un percorso per la ricerca futura, ma il dibattito sulla fisica dei trasporti al GB è ancora in discussione. Ciò è dovuto a una grande variazione delle prestazioni da dispositivo a dispositivo, scarsa mobilità dell'operatore a dominio singolo, e, più importante, una mancanza di correlazione tra proprietà di trasporto e strutture atomiche GB in MoS ₂ ricerca. Il team CINAP, guidato dal direttore del Centro Young Hee Lee, ha superato questi ostacoli correlando direttamente le misurazioni del trasporto a quattro sonde su singoli GB sia con l'imaging di microscopia elettronica a trasmissione (TEM) ad alta risoluzione che con i calcoli dei primi principi. TEM è una tecnica di microscopia mediante la quale un fascio di elettroni viene trasmesso attraverso un campione ultrasottile, interagiscono con il campione durante il suo passaggio. Un'immagine esatta su scala atomica è formata dall'interazione degli elettroni trasmessi attraverso il campione.

Identificazione dei confini del grano

Sono stati identificati GB negli strati MoS2 e sono state quindi selezionate regioni senza segni di rughe o multistrati per evitare interpretazioni errate. Sono state quindi eseguite misure di trasporto a quattro sonde sul substrato con risultati sorprendenti; quando si misurano disorientamento del fiocco di 8-20o, mobilità aumentata da molto meno di 1 cm ² V ^-1 S ^-1 fino a 16 cm ² V ^-1 S ^-1 . Sopra i 20o la mobilità dell'effetto di campo satura a 16 cm ² V ^-1 S ^-1 cutoff intra-dominio. Così, GB tra i fiocchi con un angolo di disorientamento di 20-60 ^o mostrano migliori proprietà di trasporto.

La squadra ha, come riportato nel loro documento, "ha fornito un quadro più unitario del rapporto tra mobilità, angolo di fusione e strutture atomistiche dei GB di monostrato MoS ₂ ." I risultati forniscono aspettative pratiche per quanto riguarda le proprietà di trasporto nei film di grandi dimensioni, che sarà limitato in gran parte dalla scarsa mobilità tra i GB. I risultati ottenuti in questo lavoro sono applicabili ad altri sistemi 2D simili, e contribuire alla comprensione fondamentale del trasporto nei semiconduttori.