Van vellen tot stapels, nieuwe nanostructuren beloven een sprong voorwaarts voor geavanceerde elektronica
door Staff Writers
Tokio, Japan (SPX) 24 april 2023
Wetenschappers van de Tokyo Metropolitan University hebben met succes meerlagige nanostructuren van overgangsmetaaldichalcogeniden ontwikkeld die elkaar in het vlak ontmoeten om knooppunten te vormen. Ze groeiden uit lagen van meerlagige structuren van molybdeendisulfide vanaf de rand van met niobium gedoteerde molybdeendisulfidescherven, waardoor een dikke, gebonden, vlakke heterostructuur ontstond. Ze toonden aan dat deze kunnen worden gebruikt om nieuwe tunnelveldeffecttransistors (TFET) te maken, componenten in geïntegreerde schakelingen met een ultralaag stroomverbruik.
Veldeffecttransistors (FET's) zijn een cruciale bouwsteen van bijna elk digitaal circuit. Ze regelen de doorgang van stroom erdoorheen, afhankelijk van de spanning die eroverheen wordt gezet. Hoewel metaaloxide-halfgeleider-FET's (of MOSFET's) de meerderheid vormen van de FET's die tegenwoordig worden gebruikt, wordt er gezocht naar de volgende generatie materialen om steeds veeleisendere en compactere apparaten aan te drijven die minder stroom verbruiken.
Hier komen tunneling-FET's (of TFET's) om de hoek kijken. TFET's zijn afhankelijk van kwantumtunneling, een effect waarbij elektronen door kwantummechanische effecten doorgaans onoverbrugbare barrières kunnen passeren. Hoewel TFET's veel minder energie verbruiken en al lang zijn voorgesteld als een veelbelovend alternatief voor traditionele FET's, moeten wetenschappers nog een manier bedenken om de technologie in een schaalbare vorm te implementeren.
Een team van wetenschappers van de Tokyo Metropolitan University onder leiding van universitair hoofddocent Yasumitsu Miyata heeft gewerkt aan het maken van nanostructuren uit overgangsmetaaldichalcogeniden, een mengsel van overgangsmetalen en groep 16-elementen. Overgangsmetaaldichalcogeniden (TMDC's, twee chalcogeenatomen tot één metaalatoom) zijn uitstekende kandidaatmaterialen voor het maken van TFET's. Hun recente successen hebben hen in staat gesteld om één atoom dikke lagen kristallijne TMDC-platen over ongekende lengtes aan elkaar te naaien.
Nu hebben ze hun aandacht gericht op meerlagige structuren van TMDC's. Door een chemische dampafzettingstechniek (CVD) te gebruiken, toonden ze aan dat ze uit een andere TMDC konden groeien dan de rand van gestapelde kristallijne vlakken die op een substraat waren gemonteerd. Het resultaat was een kruising in het vlak die meerdere lagen dik was. Veel van het bestaande werk aan TMDC-knooppunten maakt gebruik van op elkaar gestapelde monolagen; dit komt omdat, ondanks de uitstekende theoretische prestaties van knooppunten in het vlak, eerdere pogingen niet de hoge gaten- en elektronenconcentraties konden realiseren die nodig zijn om een TFET te laten werken.
Nadat ze de robuustheid van hun techniek hadden aangetoond met behulp van molybdeendisulfide gegroeid uit wolfraamdiselenide, richtten ze hun aandacht op met niobium gedoteerd molybdeendisulfide, een p-type halfgeleider. Door meerlagige structuren van ongedoteerd molybdeendisulfide, een n-type halfgeleider, te laten groeien, realiseerde het team een dikke pn-overgang tussen TMDC's met een ongekend hoge ladingsconcentratie. Bovendien ontdekten ze dat de kruising een trend vertoonde van negatieve differentiële weerstand (NDR), waarbij spanningsverhogingen leidden tot steeds minder verhoogde stroom, een belangrijk kenmerk van tunneling en een belangrijke eerste stap voor deze nanomaterialen om hun weg naar TFET's te vinden.
De methode die door het team wordt gebruikt, is ook schaalbaar over grote gebieden, waardoor deze geschikt is voor implementatie tijdens de fabricage van circuits. Dit is een opwindende nieuwe ontwikkeling voor moderne elektronica, met de hoop dat het in de toekomst zijn weg naar toepassingen zal vinden.
Onderzoeksrapport:Meerlaagse heterostructuren in het vlak op basis van transitiemetaal-dichalcogeniden voor geavanceerde elektronica
Gerelateerde Links
Tokyo Metropolitan University
Computerchiparchitectuur, technologie en fabricage
Nanotechnologie-nieuws van SpaceMart.com
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
- Bron: https://www.spacedaily.com/reports/From_sheets_to_stacks_new_nanostructures_promise_leap_for_advanced_electronics_999.html
