Forskere afslører nyt 2D-materiale til næste generation af højhastighedselektronik

(Phys.org)—Forskere ved CSIRO og RMIT University har produceret et nyt todimensionelt materiale, der kan revolutionere elektronikmarkedet, gør "nano" mere end blot et marketingudtryk.

Materialet – der består af lag af krystal kendt som molybdænoxider – har unikke egenskaber, der fremmer den frie strøm af elektroner ved ultrahøje hastigheder.

I et papir offentliggjort i januarudgaven af ​​Materials science journal Avancerede materialer , forskerne forklarer, hvordan de tilpassede et revolutionerende materiale kendt som grafen til at skabe et nyt ledende nanomateriale.

Grafen blev skabt i 2004 af forskere i Storbritannien og vandt dets opfindere en Nobelpris i 2010. Mens grafen understøtter højhastighedselektroner, dens fysiske egenskaber forhindrer den i at blive brugt til højhastighedselektronik.

CSIRO's Dr. Serge Zhuiykov sagde, at det nye nanomateriale var lavet af lagdelte plader - svarende til grafitlag, der udgør en blyants kerne.

"Inden for disse lag, elektroner er i stand til at lyne igennem ved høje hastigheder med minimal spredning, " sagde Dr. Zhuiykov.

"Vigtigheden af ​​vores gennembrud er, hvor hurtigt og flydende elektroner - som leder elektricitet - er i stand til at strømme gennem det nye materiale."

RMITs professor Kourosh Kalantar-zadeh sagde, at forskerne var i stand til at fjerne "vejblokeringer", der kunne blokere elektronerne, et væsentligt skridt for udviklingen af ​​højhastighedselektronik.

"I stedet for at sprede sig, når de rammer vejspærringer, som de ville i konventionelle materialer, de kan simpelthen passere gennem dette nye materiale og komme hurtigere igennem strukturen, " sagde professor Kalantar-zadeh.

"Ganske enkelt, hvis elektroner kan passere gennem en struktur hurtigere, vi kan bygge enheder, der er mindre og overføre data med meget højere hastigheder.

"Mens der skal arbejdes mere, før vi kan udvikle egentlige gadgets ved hjælp af dette nye 2D nanomateriale, dette gennembrud lægger grundlaget for en ny elektronikrevolution, og vi ser frem til at udforske potentialet."

I papiret med titlen 'Enhanced Charge Carrier Mobility in Two-Dimensional High Dilectric Molybdenum Oxide, ' beskriver forskerne, hvordan de brugte en proces kendt som "eksfoliering" til at skabe lag af materialet ~11 nm tykt.

Materialet blev manipuleret til at omdanne det til en halvleder og nanoskala transistorer blev derefter skabt ved hjælp af molybdænoxid.

Resultatet var elektronmobilitetsværdier på> 1, 100 cm ² /Vs – overskrider den nuværende industristandard for lavdimensionelt silicium.