Atomisk tynd enhed viser justerbar elektrisk adfærd, der ikke tidligere er realiseret i konventionel elektronik

Når elektronik nærmer sig atomskalaen, forskere har i stigende grad succes med at udvikle atomisk tynde, praktisk talt todimensionelle materialer, der kunne indvarsle den næste generation af computere. Ved at integrere disse materialer for at skabe nødvendige kredsløb, imidlertid, er fortsat en udfordring.

Forskere fra Northwestern University har nu taget et væsentligt skridt i retning af at fremstille kompleks elektronik i nanoskala. Ved at integrere to atomisk tynde materialer - molybdændisulfid og carbon nanorør - har de skabt en p-n heterojunction diode, en grænseflade mellem to typer halvledende materialer.

"P-n-junction-dioden er blandt de mest allestedsnærværende komponenter i moderne elektronik, " sagde Mark Hersam, Bette og Neison Harris er formand for undervisningsekspertise i afdelingen for materialevidenskab og teknik ved Northwesterns McCormick School of Engineering and Applied Science og direktør for Northwestern University Materials Research Center. "Ved at skabe denne enhed ved hjælp af atomisk tynde materialer, vi indser ikke kun fordelene ved konventionelle dioder, men opnår også evnen til elektronisk at tune og tilpasse enhedens egenskaber. Vi forventer, at dette arbejde vil muliggøre nye typer elektronisk funktionalitet og kan anvendes på det voksende antal nye todimensionelle materialer."

Isolationen gennem det sidste årti af atomisk tynde todimensionelle krystaller - såsom grafen, et enkeltatom-tykt kulstofgitter - har fået forskere til at stable to eller flere distinkte todimensionelle materialer for at skabe høj ydeevne, ultratynde elektroniske enheder. Mens der er gjort betydelige fremskridt i denne retning, en af ​​de vigtigste elektroniske komponenter - p-n junction diode - har især været fraværende.

Blandt de mest udbredte elektroniske strukturer, p-n junction diode danner grundlaget for en række teknologier, herunder solceller, lysemitterende dioder, fotodetektorer, computere, og lasere.

Ud over dens nye elektroniske funktionalitet, p-n heterojunction dioden er også meget lysfølsom. Denne egenskab har gjort det muligt for forfatterne at fremstille og demonstrere en ultrahurtig fotodetektor med en elektronisk afstembar bølgelængderespons.

Forskningen, "Gate-Tunable Carbon Nanotube-MoS2 Heterojunction p-n Diode, " blev offentliggjort den 21. oktober i Proceedings of the National Academy of Sciences .