Уровень миниатюризации современной электроники постепенно и неуклонно приближается к уровню отдельных молекул и атомов, обещая появление в скором будущем малогабаритных вычислительных систем, обладающих огромной вычислительной мощностью, и потребительских электронных устройств, способных выполнять богатый набор функций, которые еще несколько лет назад могли считаться чем-то из разряда научной фантастики. Все это становится возможным благодаря созданию и исследованиям свойств материалов одноатомной толщины, среди которых самыми известными являются углеродные нанотрубки, графен и дисульфид молибдена (молибденит). Но при попытке использования этих материалов в практических целях люди сталкиваются с проблемой, которая очень тяжело решается на сегодняшний день, с проблемой объединения разнотипных материалов в единую структуру и обеспечения надежного электрического контакта между ними.

Исследователям Северо-Западного университета удалось сделать значительный шаг в деле интеграции одноатомных материалов разного типа в единое целое, что можно будет с успехом использовать в производстве наноразмерной электроники. Ученые, объединив малую часть пленки дисульфида молибдена с углеродной нанотрубкой, получили p-n переход, состоящий из двух типов полупроводникового материала. Этот p-n переход является полупроводниковым диодом, одним из основных компонентов современной электроники, только за счет использования в его конструкции материалов одноатомной толщины, этот диод обладает уникальными электрическими характеристиками, которые совершенно не свойственны обычным кремниевым диодам.

«P-n переход, т.е. полупроводниковый диод, используется практически во всех чипах, выпускаемых промышленностью на сегодняшний день» — пишут исследователи в статье, опубликованной в журнале Proceedings американской Национальной Академии Наук, — «При создании нового типа полупроводникового диода, изготовленного из материалов одноатомной толщины, мы не только добились успеха в создании самого диода, нам удалось создать электронный прибор, электрическими характеристиками которого можно управлять с помощью внешних сигналов. Мы ожидаем, что такие особенности нового полупроводникового прибора позволят значительно расширить функциональность электроники в целом».

Следует заметить, что стремление к миниатюризации обусловило повышенный интерес со стороны ученых к материалам одноатомной толщины. Различные группы исследователей уже добились достаточно значимых успехов в создании высокоэффективных и ультратонких электронных приборов из нескольких видов «плоских» материалов. Но как это ни парадоксально, у ученых получалось разработка сложных электронных приборов, уровня транзистора и выше, а вот обычный диод, состоящий всего из одного p-n перехода, им сделать не удавалось.

Благодаря разработке диода из материалов одноатомной толщины в «тонкопленочную» сторону могут пойти технологии изготовления солнечных батарей, светодиодов, оптических датчиков и лазеров, каждая из которых получит из этого свои преимущества. В дополнение к его расширенной электронной функциональности новый диод весьма чувствителен к свету. Это его свойство позволило исследователям изготовить и продемонстрировать работу ультраскоростного светочувствительного датчика, который может быть настроен на определенную длину волны света с помощью внешнего электронного управления.