Исследователи из Университета Эксетера разработали инновационную методику, которая может помочь создать новое поколение гибкой электроники на каждый день.

Команда инженеров-первооткрывателей разработала новый способ облегчения производства ван-дер-ваальсовых гетероструктур с помощью диэлектриков с высоким содержанием K — сборок атомарно тонких двумерных (2-D) кристаллических материалов.

Одним из таких двумерных материалов является графен, который состоит из сотовой структуры из атомов углерода толщиной всего в один атом.

Хотя преимущества ван-дер-ваальсовых гетероструктур хорошо документированы, их развитие было ограничено сложными методами производства.

Теперь исследовательская группа разработала новую методику, которая позволяет этим структурам достигать подходящего масштабирования напряжения, улучшенных характеристик и потенциала для новых, дополнительных функциональных возможностей путем встраивания диоксида с высоким содержанием оксида кремния.

Исследование может проложить путь для нового поколения гибких фундаментальных электронных компонентов.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances .

Д-р Фредди Уизерс, соавтор статьи и из Университета Эксетера, сказал: «Наш метод встраивания лазерно-записываемого диэлектрика с высоким содержанием K в различные гетероструктурные устройства Ван-дер-Ваальса без повреждения соседних двухслойных материалов из двух слоев открывает двери для будущие практические гибкие устройства Ван-дер-Ваальса, такие как полевые транзисторы , запоминающие устройства, фотоприемники и светодиоды, работающие в диапазоне 1-2 Вольт »

Стремление разрабатывать микроэлектронные устройства все меньшего размера лежит в основе прогресса мировой полупроводниковой промышленности — группы компаний, в которую входят технологические и коммуникационные гиганты Samsung и Toshiba — заблокированы квантово-механическими эффектами.

Это означает, что, поскольку толщина обычных изоляторов уменьшается, легкость, с которой электроны могут выходить через пленки.

Чтобы продолжить масштабирование устройств еще меньше, исследователи ищут замену обычных изоляторов оксидами с высокой диэлектрической проницаемостью (high-k). Однако обычно используемые методы нанесения оксидов с высоким k не имеют прямой совместимости с двумерными материалами.

В последнем исследовании описан новый метод внедрения многофункционального наноразмерного оксида с высоким содержанием K только в устройства Ван-дер-Ваальса без ухудшения свойств соседних двумерных материалов.

Этот новый метод позволяет создавать множество фундаментальных наноэлектронных и оптоэлектронных устройств, включая транзисторы с двойным стробированным графеном, а также туннельные транзисторы, излучающие и детектирующие вертикальный свет.

Д-р Уизерс добавил: «Тот факт, что мы начинаем с многослойного 2-D полупроводника и химически преобразуем его в оксид с помощью лазерного излучения, позволяет получить высококачественные интерфейсы, которые улучшают характеристики устройства.

«Что особенно интересно для меня, так это то, что мы обнаружили, что этот процесс окисления исходного HfS2 происходит под воздействием лазерного излучения, даже когда он находится между двумя соседними 2-мерными материалами. Это указывает на то, что вода должна перемещаться между границами раздела, чтобы произошла реакция». »

Лазерный записываемый диэлектрик с высоким содержанием калия для наноэлектроники Ван-дер-Ваальса опубликован в журнале Science Advances .