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。

相比之下,相比之下的带正电荷的构造由缺乏电子来定义。这个净正电荷,称为孔,也可以移动。电子有效地进入孔中,移动正电荷。

n型或负半导体具有更多的电子,并且通常可以比p型半导体快速传输信号;毕竟,移动额外的电子比促进跳跃机制更容易。

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至一百次。,根据该项目的团队负责人的说法。

“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

由于环境空气中的氧气,碲和硒的熔融液滴自然形成β-碲酸盐的薄表面氧化物层。当液滴在表面上滚动时,氧化物层棒以其铺展原子上薄的氧化物片。

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。

由此产生的超薄片仅测量1.5纳米厚 - 只是几个原子。

“材料在可见光谱上具有高度透明的,具有3.7eV [Electronvolts]的带隙,这意味着它们对人眼基本不可见,”共同作者Ali Ali Zavabeti说。

本文高迁移率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yabovip16.com下面,Daeneke博士解释了他的团队将如何再尝试将材料整合到最新的消费电子设备中。

yabovip16.com: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?

Torben博士迪涅:这项工作实际上受到了一个人的启发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。

yabovip16.com:是物质,其实易于制作吗?

Torben博士迪涅:我们实际上能够在项目中很早地制作材料。然后,我们花了近两年来制造设备,表征它们,并充分分析数据以确认β碲酸盐确实是一种独特的材料,可以以非凡的速度运输带正电的孔。

这种快速性能的原因是碲是在周期表的独特地方。作为半金属,它实际上可以表现为金属或非金属。在我们的情况下,我们使用金属性质,但由于它与氧气相同的组,因此发生了独特的效果,从而导致围绕材料中各个原子的电子云的有益形状。在最终的碲似乎只是在周期表的正确位置。

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

yabovip16.com:“该过程类似于绘图:您使用玻璃棒作为笔,液态金属是您的墨水,”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。

Torben博士迪涅:这个过程实际上很容易。超薄材料在熔融金属上生长在液滴上。当我们在衬底上绘制液体时,这些薄片粘在表面上并保持在那里。该过程确实类似于使用墨水分子在纸上沉积的笔。但是,由于我们的液态金属墨水中使用的硒非常有毒,因此您不应该在没有适当的安全预防措施的情况下进行。当我们说话时,这是我们正在努力的事情。最终,我们希望用更有毒性的替代品取代硒。

碲和硒的熔融混合物在表面沉积物上滚动着原子薄的β-碲酸盐片

yabovip16.com: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?

Torben博士迪涅:此时我们仍然使用小碲氧化片。这使我们允许我们创建测试晶体管并启用材料表征。要将物料完全集成到电子设备中,我们需要制作更大的床单并应用基于常规的基于光刻的制造步骤来制造集成电路。这是可能的,我们正在努力。

yabovip16.com:接下来是什么?

Torben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。

yabovip16.com: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?

Torben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。