Na een decennium van intensief onderzoek naar grafeen en tweedimensionale materialen toont een nieuw halfgeleidermateriaal potentieel voor de toekomst van supersnelle elektronica.

De nieuwe halfgeleider genaamd Indium Selenide (InSe) is slechts een paar atomen dik, vergelijkbaar met grafeen. Het onderzoek werd gerapporteerd in Natuur Nanotechnologie deze week door onderzoekers van de Universiteit van Manchester en hun collega's van de Universiteit van Nottingham.

Grafeen is slechts één atoom dik en heeft ongeëvenaarde elektronische eigenschappen, wat heeft geleid tot wijdverbreide suggesties over het gebruik ervan in toekomstige elektronische schakelingen.

Voor al zijn overtreffende trap eigenschappen heeft grafeen geen energiekloof. Het gedraagt ​​zich meer als een metaal dan als een normale halfgeleider, frustreert het potentieel voor toepassingen van het transistortype.

Het nieuwe onderzoek toont aan dat InSe-kristallen slechts enkele atomen dik kunnen worden gemaakt, bijna zo dun als grafeen. InSe bleek een hogere elektronische kwaliteit te hebben dan silicium dat alom wordt gebruikt in moderne elektronica.

belangrijk, in tegenstelling tot grafeen maar vergelijkbaar met silicium, ultradunne InSe heeft een grote energiekloof waardoor transistors gemakkelijk kunnen worden in- en uitgeschakeld, waardoor supersnelle elektronische apparaten van de volgende generatie mogelijk zijn.

Door grafeen te combineren met andere nieuwe materialen, die afzonderlijk uitstekende eigenschappen hebben die complementair zijn aan de buitengewone eigenschappen van grafeen, heeft geleid tot spannende wetenschappelijke ontwikkelingen en zou tot toepassingen kunnen leiden die onze verbeelding tot nu toe te boven gaan.

Mijnheer André Geim, een van de auteurs van deze studie en een ontvanger van de Nobelprijs voor de natuurkunde voor onderzoek naar grafeen, is van mening dat de nieuwe bevindingen een aanzienlijke impact kunnen hebben op de ontwikkeling van toekomstige elektronica.

"Ultradun InSe lijkt het gouden midden tussen silicium en grafeen te bieden. Net als grafeen, InSe biedt een natuurlijk dun lichaam, waardoor schalen naar de ware nanometer-afmetingen mogelijk is. gelijk aan silicium, InSe is een zeer goede halfgeleider."

De Manchester-onderzoekers moesten één groot probleem overwinnen om hoogwaardige InSe-apparaten te maken. Zo dun zijn, InSe wordt snel beschadigd door zuurstof en vocht in de atmosfeer. Om dergelijke schade te voorkomen, de apparaten werden geprepareerd in een argonatmosfeer met behulp van nieuwe technologieën die zijn ontwikkeld door het National Graphene Institute.

Hierdoor waren voor het eerst hoogwaardige atomair dunne films van InSe mogelijk. De elektronenmobiliteit bij kamertemperatuur werd gemeten bij 2, 000 cm ² /Vs, aanzienlijk hoger dan silicium. Deze waarde stijgt meerdere malen bij lagere temperaturen.

Huidige experimenten produceerden het materiaal enkele micrometers groot, vergelijkbaar met de doorsnede van een mensenhaar. De onderzoekers geloven dat door de methoden te volgen die nu algemeen worden gebruikt om grafeenplaten met een groot oppervlak te produceren, InSe zou binnenkort ook op commercieel niveau kunnen worden geproduceerd.

Co-auteur van het artikel Professor Vladimir Falko, Directeur van het National Graphene Institute zei:"De technologie die het NGI heeft ontwikkeld voor het scheiden van atomaire lagen van materialen in hoogwaardige tweedimensionale kristallen biedt geweldige mogelijkheden om nieuwe materiaalsystemen te creëren voor opto-elektronische toepassingen. We zijn voortdurend op zoek naar nieuwe gelaagde materialen proberen."

Ultradun InSe is een van een groeiende familie van tweedimensionale kristallen die een verscheidenheid aan nuttige eigenschappen hebben, afhankelijk van hun structuur, dikte en chemische samenstelling.

Momenteel, onderzoek in grafeen en verwante tweedimensionale materialen is het snelst groeiende gebied van materiaalwetenschap dat wetenschap en techniek overbrugt.