Pokrok v novém materiálu může být klíčem k revoluční a transparentní elektronice

Autor:

Optická průhlednost nových materiálů umožňuje futuristickou, flexibilní a transparentní elektroniku. Půjčka: RMIT University

Vyplňování mezer v materiálovém spektru

Nová studie zveřejněná tento týden by mohla připravit půdu pro další generaci transparentní elektroniky.

Taková průhledná zařízení lze potenciálně integrovat do skla, flexibilních obrazovek a inteligentních kontaktních čoček, což oživí futuristická zařízení, která vypadají jako sci-fi.

Vědci po celá desetiletí hledali novou třídu elektroniky založenou na polovodičových oxidech, jejíž optická průhlednost umožňuje tuto zcela transparentní elektroniku.

Zařízení na bázi oxidu by mohla být také použita v komunikační technologii energetické elektroniky ke snížení uhlíkové stopy našich inženýrských sítí.

Tým vedený společností RMIT nyní představil ultrazvukový beta-tellurit do rodiny 2D polovodičových materiálů v reakci na desetiletí hledání oxidu s vysokou mobilitou.

„Tento nový oxid s vysokou mobilitou vyplňuje mezeru ve spektru materiálů a poskytuje rychlé a transparentní řetězce,“ řekl Dr. Torben Daeneke, vedoucí týmu, který spolupracoval na třech uzlech FLEET.

Dalšími hlavními výhodami dlouhotrvajících polovodičů na bázi oxidu jsou jejich stabilita na vzduchu, méně náročné požadavky na čistotu, nižší náklady a snadné usazování.

„Naším dosud chybějícím odkazem bylo najít správný„ pozitivní “přístup,“ říká Torben.

Pozitivita se snížila

Existují dva typy polovodičových materiálů. Materiály typu N mají hojnost negativně nabitých elektronů, zatímco polovodiče typu P mají otvory velmi kladně nabité.

Jedná se o sloučení dalších materiálů typu և p, které umožňuje elektronickým zařízením, jako jsou diody, usměrňovače, logické obvody.

Akumulace roztavených kovových materiálů

Roztavená směs telluru ենի selenu se valí na povrch a tvoří tenkou atomovou vrstvu beta-telluritu. Půjčka:

Život do značné míry závisí na těchto materiálech, protože jsou nedílnou součástí každého počítače: smartphonu.

Překážkou oxidových zařízení je, že ačkoliv jsou známy vysoce kvalitní oxidy typu n, existuje značný nedostatek vysoce kvalitních oxidů typu p.

Teorie vyzve k akci

V roce 2018 však výpočetní studie ukázala, že beta-tellurit (β-TeO2) může být atraktivním kandidátem na oxid p-typu, který má v periodické tabulce jedinečné místo pro tellur, což znamená, že se může chovat jako kov. Nekovový oxid s jedinečnými užitečnými vlastnostmi.

„Tato předpověď povzbudila náš tým na univerzitě RMIT ke studiu jeho vlastností a aplikací,“ řekl Dr. Torben Daeneke, spolupracovník vyšetřovatele FLEET.

Tekutý kov – způsob studia 2D materiálů

Tým Dr. Daenekeho demonstroval izolaci beta-telluritu pomocí speciálně vyvinuté techniky syntézy založené na chemii tekutých kovů.

„Tavte směs telluru (Te) և selenu (Se), aby se mohla odvalit na povrch,“ vysvětluje spoluautor Patjaree Aukarasereenont.

„Díky kyslíku v okolním vzduchu tvoří roztavená kapička přirozeně tenkou povrchovou oxidovou vrstvu beta-teluritu. „Když se kapka kapaliny valí na povrch, tato vrstva oxidu na ní zůstává a usazuje se v cestě deskami tenkého atomového oxidu.“

„Proces je jako malování. Jako pero používáte skleněnou tyč a tekutý kov je vaším inkoustem, “vysvětluje paní Aucaraserainont, postgraduální studentka RMIT FLEET.

Ali av avetin, Patjar Ajarasereinon և Torben Daeneke

Zleva: tým RMIT: Ali av avabeti, Patjar Aucarasereont a Torben Daeneke s průhlednou elektronikou. Půjčka:

Ačkoli požadovaná β-fáze telluritu stoupá pod 300 ° C, má čistý tellur vysokou teplotu tání nad 500 ° C. Poté byl přidán selen: an směs který má nižší teplotu tání, což umožňuje syntézu.

„Ultratenké plechy, které dostaneme, mají tloušťku pouze 1,5 nanometru, odpovídají jen několika atomům. Materiál byl na viditelném spektru velmi průhledný, měl pás 3,7 eV, což znamená, že jsou pro lidské oko v podstatě neviditelné, “vysvětluje spoluautor Dr. Ali Av Avabeti.

Hodnocení beta-teluritu. Až 100krát rychlejší

K vyhodnocení elektronických vlastností zpracovávaných materiálů byly vyvinuty polní tranzistory (FET).

„Tato zařízení vykazují typické posuny typu p i mobilitu s vysokou dírou (přibližně 140 cm 2 V-1s-1), což ukazuje, že beta-tellurit je desetkrát až stokrát rychlejší než stávající oxidové polovodiče typu P. Vynikající poměr zapnutí / vypnutí (přes 106) také naznačuje, že materiál je vhodný pro energeticky efektivní a rychlá zařízení, “uvedla paní Patjari Aucarasereont.

„Výsledky překonávají mezeru v knihovně elektronických materiálů,“ uvedl Dr. Ali av avabeti.

„Když máme k dispozici rychlý a transparentní polovodič typu P, může to znamenat revoluci v transparentní elektronice a zároveň umožnit lepší obrazovky a lepší zařízení šetřící energii.“

Tým plánuje další prozkoumání potenciálu tohoto nového polovodiče. „Náš další výzkum tohoto vzrušujícího materiálu odhalí integraci stávající spotřební elektroniky nové generace,“ říká Dr. Torben Daeneke.

Odkaz. „Polovodičový dvourozměrný β-TeO2 typu s vysokou mobilitou“ 5. dubna 2021 Přírodní elektronika,
DOI: 10.1038 / s41928-021-00561-5:

Vědci z RMIT, ANU և UNSW FLEET spolupracovali s kolegy z Deakin University և University of Melbourne. Matthias Wurdack (FLEET) z FLEET experimentoval s přenosy 2D nanovláken, zatímco Kurosh Kalantarzade (UNSW) pomáhal při analýze vlastností zařízení.

Tento projekt byl podpořen Australskou radou pro výzkum (Centrum excelence և Programy DECRA), přičemž autoři získali podporu od RMIT University Microanalysis Institute (RMMF), RMIT University Microano Research Institute (MNRF) և McKenzie Postgraduate Program From University of Melbourne.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Objeven vzácný supravodič – může být rozhodující pro budoucnost kvantové práce na počítači

Výzkum vedený Kentem a laboratoří STFC Rutherford Appleton Laboratory vedl k objevu nového vzácného topologického supravodiče LaPt3P. Tento objev může mít velký význam pro...

Mimořádný příklad toho, jak voda a led mohou formovat zemi

29. května 2021 Jedna z největších delt na světě je pozoruhodným příkladem toho, jak voda a led mohou formovat pevninu. Delta Yukon-Kuskokswim je jednou z největších...

Prehistorický typ člověka, který byl dříve vědě neznámý

Statická lebka, dolní čelist a temenní pravopis. Fotografický kredit: Tel Avivská univerzita Dramatický objev během izraelských vykopávek Objev nové homo skupiny v této oblasti, která...

Jak vznikla supermasivní černá díra

Výzkum vedený Kalifornskou univerzitou, Riverside poukázal na semeno černé díry vytvořené zhroucením halo temné hmoty. Supermasivní černé díry neboli SMBH jsou černé díry s hmotností...

MIT dosahuje významného pokroku směrem k plné implementaci kvantového výpočtu

Nastavitelná spojka může zapnout a vypnout interakci qubit-qubit. Nežádoucí, zbytkové (ZZ) interakce mezi dvěma qubity jsou eliminovány použitím vyšších úrovní energie v konektoru....

Newsletter

Subscribe to stay updated.