Новая техника может открыть эру полупроводниковых устройств атомного масштаба

«Это можно использовать для масштабирования современных полупроводниковых технологий до атомного масштаба — лазеры, светодиоды (светодиоды), компьютерные микросхемы, что угодно», — говорит доктор Линью Цао, доцент кафедры материаловедения и инженерии в NC State. и старший автор статьи о работе. «Люди говорили об этой концепции в течение долгого времени, но это было невозможно. С этим открытием, я думаю, это возможно».Исследователи работали с сульфидом молибдена (MoS2), недорогим полупроводниковым материалом с электронными и оптическими свойствами, подобными материалам, уже используемым в полупроводниковой промышленности.

Однако MoS2 отличается от других полупроводниковых материалов, поскольку его можно «выращивать» слоями толщиной всего в один атом без ухудшения его свойств.В новом методе исследователи помещают порошки хлорида серы и молибдена в печь и постепенно повышают температуру до 850 градусов по Цельсию, в результате чего порошок испаряется. Эти два вещества реагируют при высоких температурах с образованием MoS2.

Еще при высоких температурах пар тонким слоем осаждается на подложку.«Ключом к нашему успеху является разработка нового механизма роста, самоограничивающегося роста», — говорит Цао.

Исследователи могут точно контролировать толщину слоя MoS2, контролируя парциальное давление и давление пара в печи. Парциальное давление — это тенденция атомов или молекул, взвешенных в воздухе, конденсироваться в твердое тело и оседать на подложке. Давление пара — это тенденция твердых атомов или молекул на подложке испаряться и подниматься в воздух.

Чтобы создать один слой MoS2 на подложке, парциальное давление должно быть выше давления пара. Чем выше парциальное давление, тем больше слоев MoS2 осядет на дно.

Если парциальное давление выше, чем давление пара одного слоя атомов на подложке, но не выше, чем давление пара двух слоев, баланс между парциальным давлением и давлением пара может гарантировать автоматическое прекращение роста тонкой пленки. после образования монослоя. Цао называет это «самоограничивающимся» ростом.

Парциальное давление регулируется путем регулирования количества хлорида молибдена в печи — чем больше молибдена в печи, тем выше парциальное давление.«Используя эту технику, мы можем создавать тонкие монослойные тонкие пленки MoS2 в масштабе пластины, каждый раз толщиной в один атом», — говорит Цао. «Мы также можем производить слои толщиной в два, три или четыре атома».Команда Цао сейчас пытается найти способы создания похожих тонких пленок, в которых каждый атомный слой состоит из разного материала. Цао также работает над созданием полевых транзисторов и светодиодов, используя эту технику.

Цао подал патент на новую технику.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *