HERTZ-GSM

Технологии. Компьютеры. Электроника.

2D кристаллы в будущем позволят создать сверхтонкую электронику

Новый процесс выращивания 2D-кристаллов на уровне целых полупроводниковых пластин может позволить в будущем появиться сверхтонкой электронике.

С момента открытия замечательных свойств графена учёные всё чаще фокусируют исследования на многих других двумерных материалах, как найденных в природе, так и созданных в лаборатории.

Тем не менее, выращивание высококачественных, кристаллических2D-кристаллов на уровне целых полупроводниковых пластин, оказалось серьёзной проблемой.

Исследователи во главе с Джоан Редвингом, директором Национального научного Фонда, и профессор материаловедения и инженерии и электротехники в штате Пенсильвания, разработали многоступенчатый процесс изготовления монокристаллических, атомарно тонких плёнок дисульенида вольфрама на большой площади сапфировых подложек.

«До сих пор большинство 2D-устройств были изготовлены с использованием небольших пластин, которые отслаиваются от объёмных кристаллов», — говорит Редвиндж. «Чтобы получить рабочую технологию, вы должны иметь возможность создавать устройства на больших площадях, и они должны иметь хорошее качество кристалла».

В этом процессе в качестве подложки используется сапфир из-за его кристаллической структуры. Эта структура ориентирует рост плёнки в кристаллической структуре в процессе, называемом эпитаксией. По мере того, как формируются малые островки материала на подложке, и подложка нагревается, островки распространяются по подложке в однородном узоре, образуя плёнку большой площади без зазоров и с очень небольшим количеством дефектов.

Ключевым достижением было использование химического осаждения из паровой фазы для точного контроля плотности островка и скорости распространения для получения одного слоя двумерного материала.

В соответствующем документе, который появился в ACS Nano, команда во главе с Джошуа Робинсоном, доцентом по материаловедению и технике в штате Пенсильвания, даёт основополагающее понимание, чтобы использовать готовые синтезированные 2D полупроводники на основе эпитаксиальных плёнок большой площади, в будущей промышленной электронике.

«Основное значение этой работы заключается в том, что мы смогли достичь понимания внешних факторов, влияющих на качественный 2D-материал», — говорит Робинсон. «Мы обнаружили, что даже когда вы выращиваете ориентированные кристаллы на поверхности, есть и другие факторы, которые влияют на способность получать высокую подвижность электронов или быстрые транзисторы».

В частности, они обнаружили, что существует сильное взаимодействие между сапфировой подложка и монослоевой плёнкой, причем подложка доминирует над свойствами. Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи нарастили два или три слоя, что улучшило производительность в 20-100 раз.

«Это первое реальное доказательство влияния подложки на транспортные свойства 2D-слоёв», — говорит Робинсон.

Вместе с NSF также компания Dow Chemical, Исследовательская корпорация Semiconductor при посредстве Центра технологий низких энергий (LEAST) и DARPA поддержали эту работу.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Защита от спама: *

Подписаться на RSS-ленту

Подпишитесь по e-mail

Архивы