Από φύλλα σε στοίβες, οι νέες νανοδομές υπόσχονται άλμα για προηγμένα ηλεκτρονικά
από Staff Writers
Τόκιο, Ιαπωνία (SPX) 24 Απριλίου 2023
Επιστήμονες από το Μητροπολιτικό Πανεπιστήμιο του Τόκιο κατασκεύασαν επιτυχώς πολυστρωματικές νανοδομές διχαλκογονιδίων μετάλλων μετάπτωσης που συναντώνται στο επίπεδο για να σχηματίσουν διασταυρώσεις. Αναπτύχθηκαν στρώματα πολυεπίπεδων δομών δισουλφιδίου του μολυβδαινίου από την άκρη των θραυσμάτων δισουλφιδίου του μολυβδαινίου με πρόσμιξη νιοβίου, δημιουργώντας μια παχιά, συνδεδεμένη, επίπεδη ετεροδομή. Έδειξαν ότι αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή νέων τρανζίστορ πεδίου σήραγγας (TFET), εξαρτήματα σε ολοκληρωμένα κυκλώματα με εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.
Τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (FETs) είναι ένα κρίσιμο δομικό στοιχείο σχεδόν κάθε ψηφιακού κυκλώματος. Ελέγχουν τη διέλευση του ρεύματος μέσα από αυτό ανάλογα με την τάση που περνάει. Ενώ τα FET ημιαγωγών οξειδίου μετάλλου (ή MOSFET) αποτελούν την πλειοψηφία των FET που χρησιμοποιούνται σήμερα, η αναζήτηση συνεχίζεται για την επόμενη γενιά υλικών που θα οδηγούν όλο και πιο απαιτητικές και συμπαγείς συσκευές με λιγότερη ενέργεια.
Εδώ μπαίνουν τα FETs (ή TFET) σήραγγας. Τα TFET βασίζονται στην κβαντική σήραγγα, ένα φαινόμενο όπου τα ηλεκτρόνια μπορούν να περάσουν συνήθως αδιάβατους φραγμούς λόγω των κβαντικών μηχανικών επιδράσεων. Αν και τα TFET καταναλώνουν πολύ λιγότερη ενέργεια και έχουν προταθεί εδώ και καιρό ως μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά FET, οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη βρει έναν τρόπο εφαρμογής της τεχνολογίας σε επεκτάσιμη μορφή.
Μια ομάδα επιστημόνων του Μητροπολιτικού Πανεπιστημίου του Τόκιο με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Yasumitsu Miyata εργάζεται για την κατασκευή νανοδομών από διχαλκογονίδια μετάλλων μετάπτωσης, ένα μείγμα μετάλλων μετάπτωσης και στοιχείων της ομάδας 16. Τα διχαλκογονίδια μετάλλων μεταπτώσεως (TMDC, δύο άτομα χαλκογόνου σε ένα άτομο μετάλλου) είναι εξαιρετικά υποψήφια υλικά για τη δημιουργία TFET. Οι πρόσφατες επιτυχίες τους τους επέτρεψαν να ράψουν μεταξύ τους παχιά στρώματα κρυσταλλικών φύλλων TMDC με ένα άτομο σε άνευ προηγουμένου μήκη.
Τώρα, έχουν στρέψει την προσοχή τους σε πολυεπίπεδες δομές των TMDC. Χρησιμοποιώντας μια τεχνική χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD), έδειξαν ότι μπορούσαν να αναπτυχθούν ένα διαφορετικό TMDC από την άκρη των στοιβαγμένων κρυσταλλικών επιπέδων που ήταν τοποθετημένα σε ένα υπόστρωμα. Το αποτέλεσμα ήταν μια διασταύρωση σε επίπεδο που είχε πάχος πολλαπλών στρωμάτων. Μεγάλο μέρος της υπάρχουσας εργασίας στις διασταυρώσεις TMDC χρησιμοποιεί μονοστρώσεις που στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο. Αυτό οφείλεται στο ότι, παρά την εξαιρετική θεωρητική απόδοση των ενδοεπίπεδων συνδέσεων, οι προηγούμενες προσπάθειες δεν μπορούσαν να συνειδητοποιήσουν τις υψηλές συγκεντρώσεις οπών και ηλεκτρονίων που απαιτούνται για να λειτουργήσει ένα TFET.
Αφού απέδειξαν την ευρωστία της τεχνικής τους χρησιμοποιώντας δισουλφίδιο μολυβδαινίου που αναπτύχθηκε από δισελενίδιο βολφραμίου, έστρεψαν την προσοχή τους στο δισουλφίδιο του μολυβδαινίου με πρόσμιξη νιόβιου, έναν ημιαγωγό τύπου p. Με την ανάπτυξη δομών πολλαπλών στρωμάτων από μη επικαλυμμένο δισουλφίδιο του μολυβδαινίου, ενός ημιαγωγού τύπου n, η ομάδα συνειδητοποίησε μια παχιά διασταύρωση pn μεταξύ των TMDC με πρωτοφανή υψηλή συγκέντρωση φορέα. Επιπλέον, διαπίστωσαν ότι η διασταύρωση έδειξε μια τάση αρνητικής διαφορικής αντίστασης (NDR), όπου οι αυξήσεις της τάσης οδηγούν σε όλο και λιγότερο αυξημένο ρεύμα, ένα βασικό χαρακτηριστικό της σήραγγας και ένα σημαντικό πρώτο βήμα για αυτά τα νανοϋλικά να μπουν στα TFET.
Η μέθοδος που χρησιμοποιείται από την ομάδα είναι επίσης επεκτάσιμη σε μεγάλες περιοχές, καθιστώντας την κατάλληλη για εφαρμογή κατά την κατασκευή του κυκλώματος. Αυτή είναι μια συναρπαστική νέα εξέλιξη για τα σύγχρονα ηλεκτρονικά, με ελπίδες ότι θα βρει το δρόμο της σε εφαρμογές στο μέλλον.
Αναφορά έρευνας:Πολυστρωματικές ετεροδομές σε επίπεδο βασισμένες σε διχαλκογονίδια μετάλλων μετάπτωσης για προηγμένα ηλεκτρονικά
Σχετικοί Σύνδεσμοι
Μητροπολιτικό Πανεπιστήμιο του Τόκιο
Αρχιτεκτονική, Τεχνολογία και Κατασκευή Chip Υπολογιστών
Ειδήσεις νανοτεχνολογίας από το SpaceMart.com
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- Minting the Future με την Adryenn Ashley. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.spacedaily.com/reports/From_sheets_to_stacks_new_nanostructures_promise_leap_for_advanced_electronics_999.html
