物理科技生物学-PHYICA

下一代半导体器件采用异质外延的原子“拼凑精品国产自在线”

纳米技术 2021-12-19 23:58:08

东京城市大学 (a)红色和蓝色是不同的金属原子;黄色是硫族原子

新制定的程序

不同的TMDC前体被顺序加入以生长具有不同组成的晶畴

学分:东京都大学 东京都大学的研究人员已经在空间上生长出原子般薄的过渡金属二硫化物结晶层,其组成随空间而变化,不断地将不同类型的TMDC馈送到生长室,以适应性质的变化

例子包括由具有原子级直界面和层状结构的三甲基二硅氧烷包围的20纳米条带

他们还直接探测了这些异质结构的电子性质;潜在的应用包括具有无与伦比的能效的电子产品

半导体必不可少;硅基集成电路支撑着所有数字事物的运行,从计算机、智能手机和家用电器等分立器件到各种可能的工业应用的控制元件

广泛的科学研究已经指向半导体设计的下一步,特别是新材料的应用,以设计更紧凑、更有效的电路,利用纳米尺度材料的量子力学行为

特别感兴趣的是具有根本不同维度的材料;最著名的例子是石墨烯,一种原子级薄的二维碳原子晶格

过渡金属二元化合物(或称过渡金属化合物)是新半导体器件中很有前途的候选材料

由过渡金属如钼和钨以及硫属元素(或第16族元素)如硫或硒组成,它们可以形成层状晶体结构,当金属元素从普通金属变成半导体,甚至变成超导体时,其性质会发生急剧变化

通过可控地将不同的TMDCs的畴编织成单个异质结构(由具有不同组成的畴制成),有可能生产出原子级薄的电子器件,其具有与现有器件不同的优异性能

由Dr

小林悠和东京都大学的宫田泰光副教授一直在努力利用气相沉积技术,将气态前体材料沉积到表面上,形成原子级的平坦晶体层,从而创建具有不同三甲基二硅氧烷的二维异质结构

他们面临的最大挑战之一是在不同的域之间创建一个完美的平面接口,这是充分利用这些设备的一个基本特征

现在,他们已经成功地设计了一个连续的过程,在已有区域的边缘生长出不同TMDCs的清晰的结晶带,形成了薄至20纳米的不同成分的结晶带

他们的新方法使用液体前体,这些液体前体可以顺序地送入生长室;通过优化生长速率,他们能够生长出异质结构,这些异质结构具有在原子级直边上完美连接的不同区域

他们使用扫描隧道显微镜(STM)直接对连接进行成像,发现与理想界面应该是什么样子的第一原理数值模拟非常一致

该团队使用了四种不同的TMDCs,还实现了一种层层异质结构

通过创建原子级的尖锐界面,电子可以有效地被限制在这些二维器件的一维空间中,用于精确控制电子传输和电阻率以及光学特性

该团队希望这能为具有无与伦比的能效和新颖光学特性的设备铺平道路

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