Мартынов Михаил
22 / January / 22
Просмотры: 495
Диэлектрики Ван-дер-Ваальса (ВДВ), материалы с диэлектрическими свойствами, на которые действуют силы Ван-дер-Ваальса, обычно интегрируются в электронные устройства, поскольку они могут помочь сохранить свойства двумерных полупроводниковых материалов. Однако до сих пор изготовление этих материалов и их интеграция с полупроводниками оказались сложной задачей, главным образом потому, что для их синтеза требовались сложные методы, такие как механическое расслоение или процессы осаждения из паровой фазы.
Исследователи из Хуачжунского университета науки и технологий и других институтов Китая недавно разработали альтернативную стратегию изготовления диэлектриков vdW в масштабе пластины с использованием неорганической молекулярно-кристаллической пленки. Эта стратегия, представленная в статье, опубликованной в Nature Electronics, открывает новые возможности для изготовления пленок wdW, что, в свою очередь, может привести к разработке различных высокопроизводительных 2D-устройств.
Ультратонкие кристаллические чешуйки
«Изначально эта статья была вдохновлена одной из наших предыдущих исследовательских работ», — сообщили TechXplore по электронной почте исследователи, проводившие исследование. «В 2019 году мы опубликовали статью в Nature Communications. В этой работе мы сообщили о росте ультратонких кристаллических чешуек Sb2O3».
Ультратонкие кристаллические чешуйки, представленные Tianyou Zhai и его коллегами в их предыдущей работе, имеют уникальную и очень интересную структуру, которая существенно отличается от слоистой структуры двумерных материалов, таких как графен и MoS2. Вместо того, чтобы располагаться слоями, кристаллы Sb2O3 состоят из крошечных молекул с каркасными структурами, которые все связаны друг с другом посредством взаимодействий vdW.
«Когда мы осознали трудности интеграции диэлектрических материалов с двумерными полупроводниками для создания высокопроизводительных устройств, мы начали думать о возможности использования наших неорганических молекулярных кристаллов», — говорят исследователи. «Целью нашего недавнего исследования было решение этой давней проблемы при разработке 2D-устройств».
Диэлектрики Ван-дер-Ваальса — это, по существу, диэлектрические материалы, которые не имеют оборванных связей на своей поверхности. Чжай и его коллеги обнаружили, что отсутствие оборванных связей в конечном итоге позволяет интегрировать их с двумерными полупроводниками и, таким образом, использовать их для разработки высокопроизводительных устройств.
Схематическое изображение и оптическое изображение полевого транзистора MoS2, в котором в качестве диэлектрика используется пленка Sb2O3, а также его передаточная характеристика полевого транзистора. Кредит: Чжай и др.
«Мы воспользовались преимуществами особой кристаллической структуры неорганических молекулярных кристаллов», — объяснили исследователи. «Небольшие молекулы могут легко испаряться без структурных потерь из-за слабого взаимодействия vdW. Это означает, что молекулы сублимируются в процессе осаждения путем испарения, и эти испаренные молекулы затем осаждаются на целевой подложке, образуя пленку».
В отличие от большинства ранее предложенных стратегий изготовления диэлектриков, метод изготовления, разработанный Чжаем и его коллегами, является масштабируемым и может быть легко использован для производства пленок размером с пластину. Кроме того, это значительно упрощает интеграцию ВДВ-диэлектриков с 2D-материалами.
«Я думаю, что самым важным достижением этой работы является то, что мы разработали совершенно новый подход к решению важной проблемы в нашей области исследований, области, которая фокусируется на 2D-материалах», — сказали исследователи. «Используя особую структуру неорганических молекулярных кристаллов, мы разработали новый подход к изготовлению пленок vdW».
Перспективы развития
В будущем новый подход к производству может обеспечить крупномасштабное производство высокопроизводительных устройств на основе 2D-полупроводников. Примечательно, что разработанная ими стратегия термического испарения также совместима с современными процессами производства комплементарных металлов-оксидов-полупроводников (КМОП).
При разработке нового метода изготовления Чжай и его коллеги черпали вдохновение в уникальной молекулярной структуре кристаллических чешуек Sb2O3, описанной в их предыдущей работе. Поэтому пока применили его только к этим хлопьям.
В своих будущих работах они надеются идентифицировать другие неорганические материалы с аналогичной структурой и потенциально более выгодными свойствами, такими как большие плохие зазоры, диэлектрические постоянные и напряжения пробоя, а также более низкие скорости утечки тока. Это может помочь еще больше повысить производительность 2D-устройств.
«Мы надеемся, что в наших следующих исследованиях мы сможем определить аналогичный материал, который может использоваться для изготовления 2D-устройств, которые демонстрируют производительность, сравнимую с современными кремниевыми полевыми МОП-транзисторами», — добавили исследователи. «В то же время мы также пытаемся изучить фундаментальные свойства этого типа пленки vdW, особенно пленки с толщиной нанометрового масштаба. После публикации нашей работы некоторые исследователи связались с нами и попросили нас сотрудничать с нами. Мы можем Мы не можем предсказать, что мы сможем сделать в будущем, когда наши усилия объединятся с идеями других исследователей, но мы чувствуем, что в ближайшем будущем проведем много исследований».
Для вашей безопасности, мы собрали черный список брокеров.
