Innovativ ny teknik kunne bane vejen for en ny generation af fleksible elektroniske komponenter

Forskere ved University of Exeter har udviklet en innovativ teknik, der kan hjælpe med at skabe den næste generation af fleksibel elektronik i hverdagen.

Et team af ingeniøreksperter har været banebrydende på en ny måde at lette produktionen af ​​van der Waals heterostrukturer med high-K dielektriske samlinger af atomtynde, todimensionale (2-D) krystallinske materialer.

Et sådant 2-D materiale er grafen, som består af en bikageformet struktur af carbonatomer, der kun er et atom tykt.

Mens fordelene ved van der Waals heterostrukturer er veldokumenteret, deres udvikling er blevet begrænset af de komplicerede produktionsmetoder.

Nu, forskergruppen har udviklet en ny teknik, der gør det muligt for disse strukturer at opnå passende spændingsskalering, forbedret ydeevne og potentialet for nye, tilføjede funktionaliteter ved at indlejre et høj-K oxid-dielektrikum.

Forskningen kan bane vejen for en ny generation af fleksible grundlæggende elektroniske komponenter.

Forskningen er offentliggjort i tidsskriftet Videnskab fremskridt .

Dr. Freddie Withers, medforfatter af papiret og fra University of Exeter sagde:"Vores metode til at integrere et laserskrivbart high-K dielektrikum i forskellige van der Waals heterostruktureringsenheder uden at beskadige de tilstødende 2-D-enkeltlagsmaterialer åbner døre for fremtidig praktisk fleksibel van der Waals -enheder som f.eks. felteffekttransistorer, minder, fotodetektorer og lysdioder, der fungerer i området 1-2 Volt "

Jakten på at udvikle mikroelektroniske enheder til stadig mindre størrelse understøtter udviklingen i den globale halvlederindustri - en samling af virksomheder, der omfatter teknik- og kommunikationsgiganterne Samsung og Toshiba - er blevet dæmpet af kvantemekaniske effekter.

Det betyder, at når tykkelsen på konventionelle isolatorer reduceres, den lethed, hvormed elektroner kan flygte gennem filmene.

For at fortsætte skalering af enheder, der stadig er mindre, forskere ser på at udskifte konventionelle isolatorer med høj-dielektrisk-konstante (høj-k) oxider. Imidlertid, almindeligt anvendte high-k oxid deposition metoder er ikke direkte kompatible med 2-D materialer.

Den seneste forskning skitserer en ny metode til at integrere en multifunktionel, nanoskaleret højt K-oxid, kun a inden for van der Waals-enheder uden at forringe egenskaberne ved de nærliggende 2-D-materialer.

Denne nye teknik giver mulighed for oprettelse af et væld af grundlæggende nano-elektroniske og opto-elektroniske enheder inklusive dual gated graphene transistors, og lodret lysemitterende og detekterende tunneltransistorer.

Dr. Withers tilføjede:"Det faktum, at vi starter med en lagdelt 2-D halvleder og omdanner det kemisk til dets oxid ved hjælp af laserbestråling giver mulighed for grænseflader af høj kvalitet, der forbedrer enhedens ydeevne.

"Det, der især er interessant for mig, er, at vi fandt, at denne oxidationsproces for forældrenes HfS2 fandt sted under laserbestråling, selv når den lå mellem 2 tilstødende 2-D-materialer. Dette indikerer, at vand skal rejse mellem grænsefladerne for at reaktionen kan forekomme. "

Laserskrivbar high-K dielektrikum til van der Waals nano-elektronik er udgivet i Videnskab fremskridt .