Forskere udtænker en måde at dyrke 3 atom tykke halvledende film med wafer skala homogenitet

(Phys.org) – Et team af forskere ved Cornell University har udviklet en teknik, der gør det muligt at dyrke 3 atom tykke halvledende film på wafere, op til 10 centimeter på tværs. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , holdet beskriver deres teknik og de måder, den kan bruges til at skabe ultrasmå kredsløb. Tobin Marks og Mark Hersam fra Northwestern University tilbyder en News &Views -perspektivartikel om det arbejde, teamet har udført i det samme journalnummer.

Mens søgningen fortsætter efter måder at give mulighed for at skabe mindre og mindre kredsløb, forskere har henvendt sig til det, der er kendt som 2D-materialer, dem, der kun er et atom tykt - som på dette tidspunkt, synes at være en fysisk grænse. Test af sådanne materialer har vist sig frugtbart, og forskere er overbeviste om, at en dag snart de vil blive brugt i alle slags elektroniske dimser. Det, der holder dem oppe lige nu, er et middel til at masseproducere dem i størrelser, der er store nok til at være nyttige, mens de forbliver homogene over hele deres overflade (med rumlig ensartethed). I denne nye indsats, forskerne har fundet succes ved at ændre en proces kendt som metalorganisk kemisk dampaflejring (MOCVD) for at skabe to typer overgangsmetal-dichalcogenider (TMD'er)-wolframdisulfid og molybdendisulfid. Et lag af materialet er tre atomer tykt, og det blev skabt uden at skulle ty til klæbebånd, og i modsætning til grafen, det er en halvleder.

Holdet skabte deres film ved at dyrke dem på isolerende SiO ₂ substrater ved hjælp af en metal -organisk kemisk dampaflejringsteknik. Ved at skabe 200 af filmene, de fandt bare to, der ikke lykkedes korrekt - en succesrate på 99 procent. Ved testning, filmene viste sig at være ikke bare ensartede, men kan sammenlignes i ydeevne med film lavet ved hjælp af klæbebåndsmetoden. De bemærker, at nøglen til succes var at hente hver af ingredienserne fra gasser, hvor hvert molekyle kun havde ét atom af overgangsmetallet. Ændring af gastrykket, de bemærkede, at det var muligt at kontrollere graden af ​​koncentration af ingredienserne og dermed filmens vækst.

Forskerne mener, at filmens store størrelse bør give mulighed for at skabe enheder, der bruger dem, selvom der skal gøres mere arbejde for at sikre, at teknikken giver mulighed for at dyrke film på andre overflader, især dem, der er fleksible.

© 2015 Phys.org