来自皇家墨尔本理工学院(RMIT)的研究人员推出了一种用于半导体的超薄材料,可导致透明电子器件。

熔融混合物在表面上滚动,导致原子薄的β-碲酸盐沉积。作为罕见的“p型”半导体材料,β-碲酸盐可带正电荷的构建体,称为孔。

“这种新的高迁移率P型氧化物填充了材料谱中的至关重要的差距,以实现快速,透明的电路,”队长博士·迪涅博士

什么是p型半导体?

在简单的电线中,正极和负电荷从插头中的两个端子相对的方向流动。负电荷仅仅是过量的电子,其中一种基本颗粒。

相反,带正电荷的结构是由缺少电子来定义的。这个净正电荷,也就是所谓的空穴,也可以移动。电子有效地跃入空穴,移动正电荷。

n型或负型半导体有更多的电子,通常比p型半导体传输信号更快;毕竟,移动一个额外的电子要比推动一个跳跃机制容易。

RMIT团队的新型p型半导体比现有的p型氧化物半导体快10到100倍。该项目的团队负责人表示。

“在我们的提前,缺失的链接正在找到正确的”积极的“方法,”女代道说。

如何制作超薄材料

由于周围空气中的氧气,熔化的碲和硒液滴自然地形成了一层薄薄的-碲酸盐表面氧化物层。当液滴滚过表面时,氧化层会粘住,以原子的方式沉积出薄薄的氧化片。

在某种程度上,这就像艺术。

“该过程类似于绘图:使用玻璃棒作为笔,液体金属是您的墨水,”RMIT的博士学位学生Patjaree Aukaraseenont说。

最终得到的超薄薄片只有1.5纳米厚——只有几个原子。

合作者Ali Zavabeti博士说:“这种材料在可见光谱中是高度透明的,带隙为3.7 eV(电子伏),这意味着它们基本上是肉眼不可见的。”

这篇论文高迁移率P型半导体二维β-TEO2发表在自然电子产品2021年4月。

在一个简短的问答金宝搏官网接下来,Daeneke博士将解释他的团队下一步将如何尝试将这种材料集成到最新的消费电子设备中。

金宝搏官网:什么激发了你和你的团队尝试超薄Beta-Tellurite?并以基本术语,关于材料的特殊性是什么?

托本博士迪涅这个作品的灵感其实来自于海博曾教授发表的理论纸张(南京科技大学)。他们预测β碲化虫是一种有前途的宽带隙P型半导体。当我在2018年阅读纸张时,我认为这种材料对于我们来说很容易,因为我们刚刚开发了我们的液态金属合成技术。

金宝搏官网事实上,这种材料容易制作吗?

托本博士迪涅我们实际上能够在项目的早期就制作出这种材料。然后我们花了近两年的时间来制造设备,描述它们的特性,并充分分析数据,以确认碲酸盐确实是一种独特的材料,可以以超高速传输带正电荷的洞。

这种快速表现的原因是碲在元素周期表中处于一个独特的位置。作为一种半金属,它既可以表现为金属,也可以表现为非金属。在我们的例子中,我们使用了它的金属属性,但由于它与氧属于同一组,产生了独特的效应,从而形成了围绕材料中单个原子的有利的电子云形状。最后,碲似乎就在元素周期表的正确位置上。

RMIT团队从左,Ali Zavabeti,Patjaree Aukaraseenont,以及带透明材料的Torben Daeneke。

金宝搏官网“这个过程类似于画画:你用一根玻璃棒当笔,液态金属是你的墨水。”你的一个研究人员说。这种过程有多难,以这种方式创造材料?这似乎具有挑战性。

托本博士迪涅这个过程其实很简单。超薄材料生长在熔化的金属上,并漂浮在液滴上。当我们把液体涂抹在基材上时,这些薄片就会粘在基材的表面并停留在那里。这个过程确实类似于用笔将墨水分子沉积在纸上。但是,如果没有适当的安全措施,你不应该这样做,因为我们液态金属墨水中使用的硒是有毒性的。这就是我们说话这会儿正在做的事。最终我们想用毒性较小的替代品来替代硒。

熔化的碲和硒的混合物滚过表面,形成原子层薄的-碲酸盐

金宝搏官网:一旦你有材料,那么需要哪些步骤来将其集成到电子产品中?

托本博士迪涅目前,我们仍在研究小的氧化碲薄片。这使我们能够创建测试晶体管,并使材料的特性。为了将材料完全集成到电子产品中,我们需要制作更大的薄片,并采用通常的光刻技术来制作集成电路。这是可能的,我们正在努力。

金宝搏官网:接下来是什么?

托本博士迪涅:我们现在升级了合成,并寻求将材料纳入实用设备。最终,我们希望在半导体行业中找到对材料感兴趣的合作伙伴,并希望将其带到市场上。

金宝搏官网:为什么透明电子产品如此重要?在你的脑海中,最令人兴奋的应用程序是什么?

托本博士迪涅:透明半导体有许多应用。显而易见的是创建透明 - 查看可集成到Windows或显示器的电子设备。这将基本上导致新的消费产品,并使我们只能从SCI-Fi表演中知道的一些技术,例如Star Trek。其他概念包括智能隐形眼镜,可以用作小工具或帮助视力受损人。更多立即应用程序将包括我们的材料在显示技术,光伏和LED中的使用。所有这些产品都需要高性能,透明P型半导体作为层间,可以提高性能,提高效率,降低功耗。

你怎么看?分享您的问题和评论。