《Nature:基于单层半导体材料可实现“存算一体”器件设计》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2020-11-06
  • 基于机器学习而开发的应用正日益体现出其重要性,同时也驱动着对发展专用、节能电子硬件的需求。与将处理和存储单元分隔的冯诺依曼结构体系不同,脑仿生内存计算能够在同一基础器件结构中实现逻辑运行和数据存储,从而有望显著降低计算的能量消耗。尽管目前有大量的研究专注于探索器件结构,但构建可用于上述器件设计的理想材料平台依然困难重重。 成果简介 针对这一问题, 洛桑联邦理工学院的 Andras Kis (通讯作者)团队研究探索了大面积二硫化钼作为活性通道材料用于发展逻辑内存(logic-in-memory)器件和电路的可能性。研究利用单层二硫化钼通道构成电导可被精准连续调控的浮栅场效应管(FGFETs),利用这些FGFETs作为构建模块可设计制造利用存储单元即可直接完成逻辑运算的逻辑电路。实验证明,这一器件设计策略能够完成复杂的可程序化逻辑和一系列运算,表明原子级厚度半导体材料在发展下一代低功率电子器件方面具有潜在的应用价值。2020年11月04日,相关成果以题为“ Logic-in-memory based on an atomically thin semiconductor ”的文章在线发表在 Nature 上。

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  • 《新型半导体纳米材料实现高效光化学转化》

    • 来源专题:半导体工艺技术
    • 编译者:shenxiang
    • 发布时间:2018-12-07
    • 近日,科技日报记者从中国科学技术大学获悉,该校俞书宏教授课题组与合作者合作,设计了一种“脉冲式轴向外延生长”方法,成功制备了尺寸、结构可调的一维胶体量子点-纳米线分段异质结,利用ZnS纳米线对CdS量子点的晶面选择性钝化作用,可同时实现量子点表面的有效钝化和光生载流子的有效转移。该研究成果近日发表在《自然·通讯》杂志上。 设计新型半导体纳米材料以捕获太阳能并实现高效光化学转化,是解决当前全球能源与环境危机的一种理想途径之一。胶体量子点具有尺寸可调的光学和电学特性,因而作为一种重要的光催化剂材料在太阳能转化领域备受青睐。 然而,胶体量子点的表面悬挂键会导致大量的陷阱态,从而将载流子强烈局域化并阻碍其进一步参与表面化学反应。目前,如何同时实现量子点表面钝化和电荷转移仍然面临挑战。 研究团队基于此前他们在液-固-固相催化生长一维纳米异质结构的工作基础,提出了一种“脉冲式轴向外延生长”合成胶体半导体纳米晶的新策略。理论计算表明,Zn和Cd原子在Ag2S固相催化剂中的嵌入能差异使得在Cd前驱物存在时能够优先生长CdS,因而可通过控制Cd前驱物的加入调控CdS量子点-ZnS纳米线的结构参数。 该方法具有高度的灵活性,可对量子点的尺寸、数量、间距和晶相进行精准控制。研究者发现ZnS纳米线选择性钝化CdS量子点晶面以后,降低了载流子局域化程度,延长了载流子寿命,有利于载流子迁移至催化剂表面进行反应。 这项研究为今后设计开发新型高效光催化剂提供了新途径。此外,该合成策略还有望拓展到其他胶体量子点体系,并通过完善合成方法实现其结构参数的精细调控,预期在激光、单光子源以及单电子探测等方面展现出独特的应用价值。
  • 《又薄又软的半导体新材料可制微纳光电器件》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-04-09
    • 性质柔软、厚度只有几纳米、光学性能良好……记者3日从南京工业大学获悉,该校王琳教授课题组制备出一种超薄的高质量二维碘化铅晶体,并且通过它实现了对二维过渡金属硫化物材料光学性质的调控,为制造太阳能电池、光电探测器提供了新思路。该成果发表在最新一期国际期刊《先进材料》上。 “我们首次制备的这一超薄碘化铅纳米片,专业术语称为‘原子级厚度的宽禁带二维PbI2晶体’,是一种超薄的半导体材料,厚度只有几个纳米。”论文第一作者、南京工业大学博士研究生孙研说,他们采用了溶液法来合成,这种方法对设备要求很低,具有简单、快速、高效的优点,能够满足大面积和高产量的材料制备需求。合成出的碘化铅纳米片具有规则的三角形或者六边形形状,平均尺寸6微米,表面光滑平整,光学性能良好。 科研人员把这一超薄的碘化铅纳米片与二维过渡金属硫化物结合,进行人工设计,把它们堆叠到一起,获得不同类型的异质结,因为能级排列方式不一样,因此碘化铅能够对不同二维过渡金属硫化物的光学表现起到不同影响。这种能带结构可以有效地提高发光效率,有利于制作像发光二极管、激光这类的器件,应用在显示与照明中,并可以利用在光电探测器、光伏器件等领域。 这一成果实现了超薄碘化铅对二维过渡金属硫化物材料光学性质的调控,与传统以硅基材料为主体的光电子器件相比,该成果具有柔性、微纳特点,因此可以应用在制备柔性化、可集成的光电子器件方面,基于碘化铅纳米片的二维半导体异质结,在可集成化的微纳光电器件领域有着广阔的应用前景,为制造太阳能电池、光电探测器等等,也提供了一个新思路。