Lewitowanie półprzewodników 2-D dla lepszej wydajności

Anonim

Atomowe cienkie półprzewodniki 2-D zwracają uwagę na ich lepsze właściwości fizyczne niż półprzewodniki krzemowe; niemniej jednak nie są one najbardziej atrakcyjnymi materiałami ze względu na ich niestabilność strukturalną i kosztowny proces produkcyjny. Aby rzucić nieco światła na te ograniczenia, zespół badawczy KAIST zawiesił półprzewodnik 2-D na nanostrukturze w kształcie kopuły, aby wytworzyć wysokowydajny półprzewodnik za niewielką cenę.

Dwustronne materiały półprzewodnikowe pojawiły się jako alternatywy dla półprzewodników na bazie krzemu, ze względu na ich naturalną elastyczność, wysoką przezroczystość i doskonałe właściwości transportu nośnika, które są ważnymi cechami elastycznej elektroniki.

Pomimo ich wyjątkowych właściwości fizycznych i chemicznych, są nadwrażliwe na swoje środowisko ze względu na ich wyjątkowo cienki charakter. W związku z tym wszelkie nieregularności powierzchni wsporczej mogą wpływać na właściwości półprzewodników 2-D i utrudniać wytwarzanie niezawodnych i wydajnych urządzeń. W szczególności może to spowodować poważną degradację ruchliwości nośnika ładunku lub wydajności emisji światła.

Aby rozwiązać ten problem, kontynuowano wysiłki mające na celu całkowite zablokowanie efektów podłoża. Jednym ze sposobów jest zawieszenie półprzewodnika 2-D; jednakże ta metoda pogorszy wytrzymałość mechaniczną ze względu na brak podpory pod 2-D materiałami półprzewodnikowymi.

Profesor Yeon Sik Jung z Wydziału Inżynierii Materiałowej i jego zespołu opracował nową strategię opartą na wstawianiu topograficznych wzorów o dużej gęstości jako nośnika zawierającego nanogap między materiałami 2-D a podłożem w celu złagodzenia ich kontakt i blokowanie niechcianych efektów wywołanych przez substrat.

Ponad 90% kibica w kształcie kopuły jest po prostu pustą przestrzenią ze względu na skalę wielkości nanometrów. Umieszczenie półprzewodnika 2-D na tej strukturze powoduje podobny efekt, jak lewitacja warstwy. Stąd sposób ten zapewnia mechaniczną trwałość urządzenia, minimalizując niepożądane efekty z podłoża. Dzięki zastosowaniu tej metody do półprzewodnika 2-D ruchliwość nośnika ładunku wzrosła ponad dwukrotnie, co świadczy o znacznej poprawie wydajności półprzewodnika 2-D.

Dodatkowo zespół obniżył cenę produkcji półprzewodników. Ogólnie rzecz biorąc, zbudowanie ultradrobnej struktury kopuły na powierzchni zazwyczaj wiąże się z kosztownym sprzętem do tworzenia indywidualnych wzorów na powierzchni. Jednak zespół zastosował metodę samoosadzania nanopłatów, w których cząsteczki łączą się, tworząc nanostrukturę. Ta metoda doprowadziła do obniżenia kosztów produkcji i wykazała dobrą kompatybilność z konwencjonalnymi procesami produkcji półprzewodników.

Profesor Jung powiedział: "Badania te można zastosować do ulepszenia urządzeń wykorzystujących różne półprzewodnikowe materiały 2-D, a także urządzenia wykorzystujące grafen, metaliczny materiał 2D. Będzie on przydatny w szerokim zakresie zastosowań, takich jak materiał do kanały tranzystorowe wysokiej prędkości do elastycznych wyświetlaczy nowej generacji lub do warstwy aktywnej w detektorach światła. "

menu
menu