Naukowcy z Wydziału Fizyki opracowali innowacyjne rozwiązanie problemu, który od lat hamuje rozwój ultracienkich urządzeń elektronicznych. Materiały dwuwymiarowe (2D), cienkie jak pojedyncze atomy, mają ogromny potencjał w elektronice przyszłości, ale ich szersze zastosowanie blokowały trudności w uzyskaniu wydajnych połączeń elektrycznych.

Główną przeszkodą był tzw. efekt przypięcia poziomu Fermiego (FLP) – zjawisko fizyczne występujące na styku metalu z materiałem 2D, które utrudnia kontrolę nad oporem elektrycznym. Zamiast próbować wyeliminować to zjawisko, badacze postanowili sprytnie je wykorzystać.

Naukowcy zastosowali dodatkową warstwę pośrednią między metalowym kontaktem a głównym kanałem przewodzącym tranzystora. To podejście przypomina wprowadzenie pewnego "tłumacza" ułatwiającego przepływ elektronów między różnymi materiałami. Do realizacji tego pomysłu opracowali precyzyjną metodę transferu materiałów 2D z wykorzystaniem cienkiej warstwy złota, pozwalającą tworzyć struktury o wymiarach rzędu setnej część mikrometra.

W praktyce oznaczało to umieszczenie atomowo cienkiej warstwy dwusiarczku molibdenu (MoS₂) między złotym kontaktem a kanałem z dwusiarczku wolframu (WS₂). Testy wykazały imponujące rezultaty: o 60% niższą rezystancję kontaktów oraz dziesięciokrotnie lepszy stosunek prądu w stanie włączonym do wyłączonego – kluczowy parametr dla wydajności tranzystorów.

Aby potwierdzić skuteczność metody, zespół przebadał 160 tranzystorów, systematycznie porównując urządzenia z warstwą pośrednią i bez niej. Wyniki jednoznacznie potwierdziły poprawę działania.

To przełomowe podejście może przyspieszyć rozwój ultracienkich, elastycznych urządzeń elektronicznych o niższym poborze energii, otwierając drogę do nowych generacji smartfonów, komputerów, czujników medycznych i innych innowacyjnych zastosowań.