Новый метод разработки двумерных материалов для электроники будущего

Новый метод разработки двумерных материалов для электроники будущего

Выпуск 13(6687) от 04 июля 2019 г.
РУБРИКА: ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Новый метод разработки дихалькогенидов переходных металлов – ​одной из разновидностей двумерных материалов – ​открывает возможности для развития следующего поколения электронных устройств.

Двумерные материалы обладают высоким потенциалом с точки зрения развития электроники нового поколения. Наиболее известный двумерный материал – ​графен, его преимущества – ​высокая проводимость и малый вес.

Дихалькогениды переходных металлов – ​еще один вид двумерных материалов толщиной в несколько атомов. Их преимущество – ​уникальная эффективность излучения света, что обусловливает их применимость для создания светодиодов, фотоприемников и других оптоэлектронных устройств. Дихалькогениды, выращенные в промышленных масштабах, способны послужить развитию гибкой электроники, оптоэлектроники, химических и биологических датчиков на кремниевых платформах, однофотонных излучателей для квантовых применений.

К сожалению, пленки дихалькогенидов с нужной кристаллической структурой сложно выращивать в масштабе целой полупроводниковой пластины в связи с особенностями расположения атомов при осаждении на стандартных подложках (например, сапфировых). При осаждении дихалькогениды начинают распространяться по подложке в трех направлениях с равной вероятностью. Когда при формировании непрерывного слоя кристаллы дихалькогенидов сближаются и сливаются между собой, образуются границы, где электронные и оптические свойства кристалла резко снижаются.

Все это препятствует развитию промышленного производства таких пленок. Исследователи Университета штата Пенсильвания нашли способ преодолеть проблему путем выращивания дихалькогенидов на гексагональном нитриде бора (см. рисунок).

Исследование было направлено на улучшение оптических и электронных свойств дихалькогенидов. Для управления ростом двумерных кристаллов были использованы дефекты гексагонального нитрида бора. Исследователи контролировали процесс, изменяя количество и тип дефектов. В итоге были выращены непрерывные монослойные пленки диселенида вольфрама с улучшенными показателями фотолюминесцентного излучения и значительно более высокой подвижностью электронов по сравнению с двумерными дихалькогенидами, выращенными на сапфировой подложке.

Лимитирующий фактор предложенного подхода – ​размер подложки из гексагонального нитрида бора: для использования в качестве подложек исследователям требуется выращивать пленки большей площади. Их дальнейшая работа будет связана с преодолением указанной проблемы – ​планируется создание подложки из гексагонального нитрида бора в масштабе целой полупроводниковой пластины и налаживание процесса выращивания на ней монокристаллического слоя дихалькогенидов.

 

Montalbano, Elizabeth. New 2D Materials Show Promise for Future Electronic Devices. Design news, June 6, 2019: https://www.designnews.com/materials-assembly/new‑2d-materials-show-promise-future-electronic-devices/184952126060851

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ