Teamingeniører oxid halvleder bare et enkelt atom tykt

En ny undersøgelse, tilknyttet UNIST har introduceret en ny metode til fremstilling af verdens tyndeste oxidhalvleder, der kun er et atom tykt. Dette kan åbne op for nye muligheder for tynde, gennemsigtig, og fleksible elektroniske enheder, såsom ultrasmå sensorer.

Denne nye ultratynde oxid halvledere blev skabt af et team af forskere, ledet af professor Zonghoon Lee i materialevidenskab og teknik ved UNIST. I undersøgelsen, Det er lykkedes professor Lee at demonstrere dannelsen af ​​todimensionel zinkoxid (ZnO) halvleder med en atomtykkelse.

Dette materiale dannes ved direkte dyrkning af et enkelt atom-tykt ZnO-lag på grafen, ved hjælp af deponering af atomlag. Det er også det tyndeste heteroepitaksiale lag af halvledende oxid på monolag grafen.

"Fleksibel, højtydende enheder er uundværlige for konventionel bærbar elektronik, som har tiltrukket opmærksomhed for nylig, "siger professor Lee." Med dette nye materiale, vi kan opnå virkelig højtydende fleksible enheder. "

Halvlederteknologi bevæger sig konstant mod mindre funktionsstørrelser og større driftseffektivitet, og de eksisterende siliciumhalvledere ser også ud til at følge denne tendens. Imidlertid, efterhånden som fremstillingsprocessen bliver finere, ydelsen bliver meget kritisk problem, og der har været meget forskning om næste generations halvledere, som kan erstatte silicium.

Graphene har overlegne ledningsevneegenskaber, men det kan ikke direkte bruges som et alternativ til silicium i halvlederelektronik, fordi det ikke har noget båndgab. En bandgap giver et materiale evnen til at starte og stoppe strømmen af ​​elektroner, der transporterer elektricitet. I grafen, imidlertid, elektroner bevæger sig tilfældigt med en konstant hastighed uanset deres energi, og de kan ikke stoppes.

For at løse dette, forskergruppen besluttede at demonstrere atom-at-atom-vækst af zink og ilt ved den foretrukne zigzagkant af et ZnO-monolag på grafen gennem in situ-observation. Derefter, de bestemmer eksperimentelt, at det tyndeste ZnO -enkeltlag har et bredt båndgab (op til 4,0 eV), på grund af kvanteindeslutning og grafenlignende 'hyper-honningkage'-struktur, og høj optisk gennemsigtighed.

De i øjeblikket eksisterende oxidhalvledere har en relativt stor båndgap i området 2,9-3,5 eV. Jo større båndgabsenergi er, jo lavere lækstrøm og overdreven støj.

"Dette er første gang for faktisk at observere in situ -dannelsen af ​​sekskantet struktur af ZnO, "siger Hyo-Ki Hong for materialevidenskab og teknik, første forfatter til papiret. "Gennem denne proces, vi kunne forstå processen og princippet for 2D ZnO halvlederprodukt. "

"Den heteroepitaksiale stak af de tyndeste 2D -oxid -halvledere på grafen har potentiale for fremtidige optoelektroniske apparatapplikationer forbundet med høj optisk gennemsigtighed og fleksibilitet, "siger professor Lee." Denne undersøgelse kan føre til en ny klasse af 2D -heterostrukturer, herunder halvledende oxider dannet af stærkt kontrolleret epitaksial vækst gennem en aflejringsvej. "