Ny ultratynd halvleder kan forlænge Moores Laws levetid

Efter et årti med intensiv forskning i grafen og todimensionelle materialer viser et nyt halvledermateriale potentiale for fremtiden for superhurtig elektronik.

Den nye halvleder ved navn Indium Selenide (InSe) er kun et par atomer tyk, på samme måde som grafen. Undersøgelsen blev rapporteret i Natur nanoteknologi denne uge af forskere fra University of Manchester og deres kolleger ved University of Nottingham.

Grafen er kun et atom tykt og har uovertrufne elektroniske egenskaber, hvilket har ført til bredt omtalte forslag om dets brug i fremtidige elektroniske kredsløb.

På grund af alle dets superlative egenskaber har grafen ingen energigab. Den opfører sig mere som et metal end en normal halvleder, frustrerer dets potentiale for transistor-type applikationer.

Den nye forskning viser, at InSe-krystaller kun kan laves nogle få atomer tykke, næsten lige så tynd som grafen. InSe har vist sig at have en højere elektronisk kvalitet end silicium, som er allestedsnærværende i moderne elektronik.

Vigtigt, i modsætning til grafen, men ligner silicium, ultratynde InSe har et stort energigab, så transistorer nemt kan tændes og slukkes, giver mulighed for superhurtige næste generations elektroniske enheder.

Ved at kombinere grafen med andre nye materialer, som individuelt har fremragende egenskaber, der komplementerer grafens ekstraordinære egenskaber, har resulteret i spændende videnskabelige udviklinger og kunne producere applikationer, der endnu overgår vores fantasi.

Sir Andre Geim, en af ​​forfatterne til denne undersøgelse og modtager af Nobelprisen i fysik for forskning i grafen, mener, at de nye resultater kan have en væsentlig indflydelse på udviklingen af ​​fremtidens elektronik.

"Ultra-tynd InSe ser ud til at tilbyde den gyldne midte mellem silicium og grafen. Ligesom grafen, InSe tilbyder en naturligt tynd krop, tillader skalering til de sande nanometerdimensioner. I lighed med silicium, InSe er en meget god halvleder."

Manchester-forskerne måtte overvinde et stort problem for at skabe InSe-enheder af høj kvalitet. At være så tynd, InSe beskadiges hurtigt af ilt og fugt i atmosfæren. For at undgå sådanne skader, enhederne blev forberedt i en argonatmosfære ved hjælp af nye teknologier udviklet på National Graphene Institute.

Dette tillod højkvalitets atomisk tynde film af InSe for første gang. Elektronmobiliteten ved stuetemperatur blev målt til 2, 000 cm ² /Vs, væsentligt højere end silicium. Denne værdi stiger flere gange ved lavere temperaturer.

Nuværende eksperimenter producerede materialet flere mikrometer i størrelse, sammenlignelig med tværsnittet af et menneskehår. Forskerne mener, at ved at følge de metoder, der nu er meget udbredt til at fremstille grafenplader med stort areal, InSe kan også snart produceres på kommercielt niveau.

Medforfatter af papiret Professor Vladimir Falko, Direktør for National Graphene Institute sagde:"Teknologien, som NGI har udviklet til at adskille atomlag af materialer til højkvalitets todimensionelle krystaller, giver store muligheder for at skabe nye materialesystemer til optoelektronikapplikationer. Vi er konstant på udkig efter nye lagdelte materialer. prøve."

Ultratynde InSe er en af ​​en voksende familie af todimensionelle krystaller, der har en række nyttige egenskaber afhængigt af deres struktur, tykkelse og kemisk sammensætning.

I øjeblikket, forskning i grafen og relaterede todimensionelle materialer er det hurtigst voksende område inden for materialevidenskab, der bygger bro mellem videnskab og teknik.