Lévitation de semi-conducteurs 2-D pour de meilleures performances

Anonim

Les semi-conducteurs 2D de faible épaisseur attirent l'attention pour leurs propriétés physiques supérieures aux semi-conducteurs en silicium; néanmoins, ce ne sont pas les matériaux les plus attrayants en raison de leur instabilité structurelle et de leur processus de fabrication coûteux. Pour faire la lumière sur ces limitations, une équipe de recherche KAIST a suspendu un semi-conducteur 2D sur une nanostructure en forme de dôme pour produire un semi-conducteur hautement efficace à faible coût.

Les matériaux semi-conducteurs 2-D sont apparus comme des alternatives aux semi-conducteurs à base de silicium en raison de leur flexibilité inhérente, de leur grande transparence et de leurs excellentes propriétés de transport, caractéristiques essentielles de l’électronique flexible.

Malgré leurs propriétés physiques et chimiques exceptionnelles, elles sont trop sensibles à leur environnement en raison de leur nature extrêmement fine. Par conséquent, toute irrégularité dans la surface de support peut affecter les propriétés des semi-conducteurs 2-D et rendre plus difficile la production de dispositifs fiables et performants. En particulier, il peut en résulter une grave dégradation de la mobilité des porteurs de charge ou du rendement d'émission de lumière.

Pour résoudre ce problème, des efforts continus ont été déployés pour bloquer fondamentalement les effets du substrat. Une manière consiste à suspendre un semi-conducteur 2-D; Cependant, cette méthode dégradera la durabilité mécanique en raison de l'absence d'un support sous les matériaux semi-conducteurs 2-D.

Le professeur Yeon Sik Jung du Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux et son équipe ont proposé une nouvelle stratégie basée sur l'insertion de motifs topographiques à haute densité en tant que support contenant des nanogaps entre les matériaux 2D et le substrat. contacter et bloquer les effets indésirables induits par le substrat.

Plus de 90% du support en forme de dôme est simplement un espace vide en raison de sa taille à l'échelle du nanomètre. Placer un semi-conducteur 2-D sur cette structure crée un effet similaire à la lévitation de la couche. Par conséquent, cette méthode garantit la durabilité mécanique du dispositif tout en minimisant les effets indésirables du substrat. En appliquant cette méthode au semi-conducteur 2-D, la mobilité des porteurs de charge a plus que doublé, ce qui montre une amélioration significative des performances du semi-conducteur 2-D.

De plus, l’équipe a réduit le prix de fabrication du semi-conducteur. En général, la construction d'une structure de dôme ultra-fine sur une surface implique généralement un équipement coûteux pour créer des motifs individuels sur la surface. Cependant, l’équipe a utilisé une méthode d’auto-assemblage de nano-motifs dans laquelle les molécules s’assemblent pour former une nanostructure. Cette méthode a conduit à une réduction des coûts de production et à une bonne compatibilité avec les procédés de fabrication de semi-conducteurs classiques.

Le professeur Jung a déclaré: "Cette recherche peut être appliquée pour améliorer les dispositifs utilisant divers matériaux semi-conducteurs 2D ainsi que des dispositifs utilisant du graphène, un matériau métallique 2-D. Elle sera utile dans un large éventail d'applications, comme le matériau pour les canaux de transistors à grande vitesse pour les écrans flexibles de nouvelle génération ou pour la couche active dans les détecteurs de lumière. "

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