《压扁的二维异型结构未来可实现电子器件小型化》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-03-30
  • 宾夕法尼亚州立大学的研究人员通过将二维材料分层到原子厚,创造了一种异构。该项目的研究人员认为,最近合成的一维范德瓦尔斯异质结构可能会带来目前无法实现的新型小型化电子产品。宾夕法尼亚州立大学研究人员在该项目上得到了东京大学研究人员小组的协助。

    异构在工程中通常被生产出来,以创造使用单一材料无法获得的器件特性。范德瓦尔斯异构是由二维材料直接叠加而成,类似于乐高砖。材料利用范德瓦尔斯力(一种不带电的分子或原子之间的吸引力)固定在一起。

    研究人员创造的异质结构看起来就像一堆二维材料卷成的完美圆柱体。这种异质结构非常紧凑,就像一个长长的寿司卷或热狗。通过使用这种方法,2D-材料在所需的垂直异构序列中相互接触,而不必担心横向边缘。据介绍,这是制造超小型设备的关键序列。

    该团队的创造被称为异质纳米管。东京大学的团队研究人员最近在异种纳米管上制造了电极,并表明它可以作为一个微小的二极管工作,其尺寸具有高性能。二极管常用于光电子学领域,尤其是光电探测器、太阳能电池、发光器件等的核心。

    Ro该项目的一个特别具有挑战性的任务是确保一维范德华异构圆柱体具有所有所需的材料层。研究人员认为,他们的设计具有开启新型小型化电子材料的潜力。未来,Rotkin计划将研究扩展到其他材料。

  • 原文来源:http://www.nengyuanjie.net/
相关报告
  • 《为未来的电子产品创造二维异质结构》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-10-14
    • 纳米材料可以提供许多新兴技术的基础,包括极其微小,灵活和透明的电子产品。 尽管许多纳米材料展现出令人鼓舞的电子特性,但科学家和工程师仍在努力将这些材料最好地整合在一起,最终用它们创建半导体和电路。 西北工程研究人员已经从石墨烯和硼苯中的两种材料创建了二维(2D)异质结构,迈出了从这些纳米材料创建集成电路的重要一步。 负责这项研究的沃尔特·P·墨菲(Walter P. Murphy)材料科学与工程学教授马克·赫尔萨姆(Mark Hersam)表示:“如果要破解智能手机内部的集成电路,就会看到许多不同的材料集成在一起。” “但是,我们已经达到了许多传统材料的极限。通过将诸如硼苯和石墨烯之类的纳米材料整合在一起,我们正在为纳米电子学开辟新的可能性。” 在海军研究办公室和国家科学基金会的支持下,研究结果于10月11日发表在《科学进展》杂志上。除Hersam以外,应用物理学博士生Liu Xiaolong Liu还是该作品的合著者。 创建一种新型的异质结构 任何集成电路都包含许多执行不同功能的材料,例如导电或使组件保持电气隔离。但是,由于材料和制造技术的进步,电路中的晶体管变得越来越小,但它们已经接近达到可以达到的最小极限。 诸如石墨烯的超薄2D材料有可能绕过该问题,但是将2D材料集成在一起是困难的。这些材料只有一个原子厚,因此,如果两种材料的原子排列不完全,则集成不太可能成功。不幸的是,大多数2D材料在原子尺度上并不匹配,这对2D集成电路提出了挑战。 Borophene是Hersam和同事在2015年首次合成的2D硼版本,具有多态性,这意味着硼可以具有许多不同的结构并使其适应环境。这使其成为与石墨烯等其他2D材料结合的理想选择。 为了测试是否有可能将两种材料整合为一个异质结构,Hersam的实验室在同一衬底上同时生长了石墨烯和硼苯。他们首先生长石墨烯,因为它在较高的温度下生长,然后将硼沉积在同一衬底上,并使其在没有石墨烯的区域中生长。这个过程产生了横向界面,由于硼烯的适应性,两种材料在原子尺度上缝合在一起。 测量电子转换 该实验室使用扫描隧道显微镜对2D异质结构进行了表征,发现界面上的电子跃迁异常突然-这意味着它可能是制造微型电子设备的理想选择。 Hersam说:“这些结果表明,我们可以在未来制造出超高密度器件。”最终,Hersam希望实现日益复杂的2D结构,从而产生新颖的电子设备和电路。他和他的团队正在致力于用硼烷创建其他异质结构,并将其与越来越多的数百种已知2D材料相结合。 他说:“在过去的20年中,新材料已经实现了晶体管技术的小型化并相应提高了性能。” “二维材料有可能实现下一个飞跃。” ——文章发布于2019年10月11日
  • 《利用拓扑半金属提高二维材料电子的能源效率》

    • 来源专题:后摩尔
    • 编译者:shenxiang
    • 发布时间:2020-06-24
    • 二维半导体被誉为下一代超小型计算电子的新选择。由于它们的超薄体通常只有几个原子厚,当它被制成场效应晶体管时,无需复杂的器件结构就可以有效地控制电开关操作。 2016年,世界经济论坛将二维材料列为未来电子领域十大新兴技术之一。2018年,石墨烯——一种具有特殊性能的二维材料——在世界经济论坛上再次被强调为革新传感器技术的关键等离子体材料之一。 当制造晶体管时,二维半导体需要被两种金属(称为源极和漏极)电接触。然而,这样的过程会在电源处产生一个不可接受的大电阻,即通常所说的接触电阻,并耗尽元件。较大的接触电阻会对晶体管的性能产生不利影响,并在器件中产生大量的热量。 这些不利影响会严重限制二维材料在半导体工业中的潜力。到目前为止,寻找一种与二维半导体结合时不会产生大接触电阻的金属仍是一项正在进行的探索。 新加坡理工大学(SUTD)领导的一个研究小组在《物理评论应用》杂志上报道,他们发现了一种解决二维半导体接触电阻问题的新策略。通过进行最新的密度泛函理论(DFT)计算模拟,SUTD研究小组发现,Na3Bi(一种新近发现的拓扑半金属,其导电性质受晶体对称性保护)的超薄膜,只有两个原子层,可以用作具有超低接触电阻的2D半导体的金属接触。 SUTD研究小组的首席科学家之一Yee Sin Ang博士说:“我们发现Na3Bi和2D半导体之间形成的肖特基势垒高度是业界常用的许多金属中最低的一种。”。 简而言之,肖特基势垒是金属和半导体之间形成的一层薄的绝缘体层。肖特基势垒高度对接触电阻有重要影响。小肖特基势垒高度是实现低接触电阻的理想选择。 发现Na3Bi和两种通常研究的二维半导体MoS2和WS2之间形成的肖特基势垒大大低于许多常用金属,如金、铜和钯,揭示了拓扑半金属薄膜在设计具有最小接触电阻的节能二维半导体器件时的强度。 SUTD研究小组的DFT专家曹列茂博士说:“重要的是,我们发现当Na3B与二维半导体接触时,二维半导体的固有电子性质保持不变。”。 二维半导体可以与接触的金属“熔合”在一起,变成金属。金属化的二维半导体失去了其原始的电学特性,这是电子学和光电子应用非常需要的。研究小组发现,Na3Bi薄膜不会使二维半导体金属化。因此,使用Na3Bi薄膜作为与2D半导体的金属接触对器件应用(如光电探测器、太阳能电池和晶体管)非常有利。 “我们将二维材料和拓扑材料相结合的开创性概念将为节能电子设备的设计提供一条新途径,这对于减少物联网和人工智能等先进计算系统的能源足迹尤为重要,该研究团队的首席研究员、SUTD科学、数学和技术集群的负责人Ricky L.K.Ang教授评论道。