Nano-skala elektronik score laboratoriesejr

Forskere ved NYU Tandon School of Engineering har været banebrydende for en metode til at dyrke elektronisk materiale på atomare skala i den højeste kvalitet, der nogensinde er rapporteret. I et blad udgivet i Anvendt fysik bogstaver , Adjunkt i elektroteknik og computerteknik Davood Shahrjerdi og ph.d.-studerende Abdullah Alharbi beskriver en teknik til syntetisering af store ark af højtydende monolags wolframdisulfid, et syntetisk materiale med en bred vifte af elektroniske og optoelektroniske anvendelser.

"Vi udviklede en specialfremstillet reaktor til dyrkning af dette materiale ved hjælp af en rutineteknik kaldet kemisk dampaflejring. Vi lavede nogle subtile og alligevel kritiske ændringer for at forbedre designet af reaktoren og selve vækstprocessen, og vi var begejstrede for at opdage, at vi kunne producere den højeste kvalitet monolag wolframdisulfid rapporteret i litteraturen, " sagde Shahrjerdi. "Det er et kritisk skridt hen imod at muliggøre den slags forskning, der er nødvendig for at udvikle næste generations transistorer, bærbar elektronik, og endda fleksible biomedicinske anordninger."

Løftet om todimensionale elektroniske materialer har fristet forskere i mere end et årti, siden det første sådant materiale - grafen - blev eksperimentelt opdaget. Også kaldet "monolayer" materialer, grafen og lignende todimensionelle materialer er kun et atom i tykkelse, flere hundrede tusinde gange tyndere end et ark papir. Disse materialer har store fordele i forhold til silicium - nemlig uovertruffen fleksibilitet, styrke, og ledningsevne - men det har været en udfordring at udvikle praktiske applikationer til deres brug.

Grafen (et enkelt lag kulstof) er blevet udforsket til elektroniske switches (transistorer), men dens mangel på et energibåndgab udgør vanskeligheder for halvlederapplikationer. "Du kan ikke slukke for grafentransistorerne, " forklarede Shahrjerdi. I modsætning til grafen, wolframdisulfid har et betydeligt energibåndgab. Det viser også spændende nye egenskaber:Når antallet af atomlag stiger, båndgabet bliver indstilleligt, og ved monolagstykkelse kan den stærkt absorbere og udsende lys, hvilket gør den ideel til applikationer inden for optoelektronik, sansning, og fleksibel elektronik.

Bestræbelser på at udvikle applikationer til enkeltlagsmaterialer er ofte plaget af ufuldkommenheder i selve materialet - urenheder og strukturelle forstyrrelser, der kan kompromittere bevægelsen af ​​ladningsbærere i halvlederen (bærermobilitet). Shahrjerdi og hans elev lykkedes med at reducere de strukturelle lidelser ved at udelade vækstfremmerne og bruge nitrogen som en bæregas frem for et mere almindeligt valg, argon.

Shahrjerdi bemærkede, at omfattende test af deres materiale afslørede de hidtil højeste værdier registreret for bærermobilitet i monolag wolframdisulfid. "Det er en meget spændende udvikling for dem af os, der forsker på dette område, " han sagde.