Атомный «пэчворк» лег в основу нового поколения полупроводниковых устройств
Исследователи из Токийского столичного университета вырастили тонкие кристаллические слои из дихалькогенидов металлов переходного ряда (ДХМПР), чей состав меняется, в зависимости от участка. Новые структуры имеют полупроводниковые свойства.
Ученые непрерывно подавала в камеру роста ДХМПР для изменения свойств продукта. Полученные образцы включают полосы, размером 20 нм, окруженные разными дихалькогенидами с атомарно прямыми границами сред и слоистыми структурами, сообщает eurekalert.org. Оценка электронных характеристик показала, что материал может лечь в основу устройств с беспрецедентной энергоэффективностью.
Результаты исследования представлены в ACS Nano.
Полупроводники – основа электроники. Обычно их изготавливают из кремния, но ученые ищут другие материалы для создания более компактных, эффективных систем с квантовым механическим поведением на наномерном уровне. ДХМПР считаются перспективными кандидатами для внедрения в новые полупроводниковые устройства. Они состоят из переходных металлов, вроде молибдена с вольфрамом, и халькогена (элементы 16-й группы: сера, селен и пр.). Соединения могут формировать слоистую кристаллическую структуру. Ее свойства зависят от металлического элемента. Материал могут становиться полу- или даже сверхпроводником. Контролируемое соединение блоков разных ДХМПР в единую гетероструктуру (состоит из доменов с разным составом), позволяет производить электронику атомарной толщины с уникальными свойствами.
Команда, работавшая под руководством доктора Ю Кобаяши и адъюнкт-профессора Ясумицу Мияты добились прогресса в получении таких продуктов с помощью осаждения из паровой фазы. Одной из главных сложностей для группы стало получение идеально плоских границ сред разных доменов. Ученые преодолели ее, создав непрерывный процесс выращивания четких кристаллических полос ДХМПР на краях существующих блоков. Так они получали отрезки, толщиной 20 нм, с разнообразным составом. Процесс использует жидкие прекурсоры, которые можно последовательно подавать в камеру для выращивания. Оптимизируя скорость процесса, ученые получили гетероструктуры с четкими доменами, соединенными атомарно прямыми краями. Они визуализировали связи с помощью сканирующей туннельной микроскопии. Снимки соответствовали результатам предварительных расчетов.
Исследователи использовали 4 ДХМПР и реализовали послойное формирование гетероструктуры. Атомарно острые границы сред позволяют электронам оставаться в одномерных пространствах 2D-устройств. Свойство обеспечивает контроль над заряженными частицами и оптическими характеристиками.
