Schottky-diodes zijn samengesteld uit een metaal dat in contact staat met een halfgeleider. Ondanks hun eenvoudige constructie, Schottky-diodes zijn enorm nuttige componenten in moderne elektronica. Schottky-diodes vervaardigd met behulp van tweedimensionale (2-D) materialen hebben de afgelopen jaren veel onderzoeksaandacht getrokken vanwege hun potentieel in transistors, gelijkrichters, radiofrequentiegeneratoren, logische poorten, zonnepanelen, chemische sensoren, fotodetectoren, flexibele elektronica enzovoort.

Het begrip van op 2D-materiaal gebaseerde Schottky-diodes is, echter, incompleet. Verschillende theoretische modellen hebben naast elkaar bestaan ​​in de literatuur en een model wordt vaak a priori gekozen zonder rigoureuze rechtvaardiging. Het is niet ongebruikelijk dat een analytisch model met onderliggende fysica fundamenteel in tegenspraak is met de fysische eigenschappen van 2D-materialen die worden toegepast voor de analyse van een Schottky-diode van 2D-materiaal.

Melden in Fysieke beoordelingsbrieven , onderzoekers van de Singapore University of Technology and Design (SUTD) hebben een grote stap voorwaarts gemaakt in het oplossen van de mysteries rond 2-D materiële Schottky-diodes. Door een grondige theoretische analyse toe te passen, ze ontwikkelden een nieuwe theorie om verschillende varianten van op 2D-materiaal gebaseerde Schottky-diodes te beschrijven onder een verenigend kader. De nieuwe theorie legt een fundament dat eerdere contrasterende modellen verenigt, daarmee een grote verwarring in de 2D-materiaalelektronica oplossen.

"Een bijzonder opmerkelijke bevinding is dat de elektrische stroom die over een Schottky-diode van 2D-materiaal vloeit een universele universele schaalwet volgt voor vele soorten 2D-materialen, " zei eerste auteur Dr. Yee Sin Ang van SUTD.

Universele schaalwetten zijn zeer waardevol in de natuurkunde, omdat ze een praktisch "Zwitsers zakmes" bieden om de innerlijke werking van een fysiek systeem bloot te leggen. Universele schaalwetten zijn verschenen in vele takken van de natuurkunde, inclusief halfgeleiders, supergeleiders, vloeistofdynamica, mechanische breuken, en zelfs in complexe systemen zoals de levensduur van dieren, verkiezingsresultaten, vervoer en stadsgroei.

De universele schaalwet die door SUTD-onderzoekers is ontdekt, dicteert hoe elektrische stroom varieert met de temperatuur en is breed toepasbaar op brede klassen van 2D-systemen, waaronder halfgeleiderkwantumbronnen, grafeen, siliceen, Duits, stanene, overgangsmetaal dichalcogeniden en de dunne films van topologische vaste stoffen.

"De eenvoudige wiskundige vorm van de schaalwet is vooral nuttig voor toegepaste wetenschappers en ingenieurs bij het ontwikkelen van nieuwe 2D-materiaalelektronica, " zei co-auteur Prof. Hui Ying Yang van SUTD.

De schaalwetten die door SUTD-onderzoekers zijn ontdekt, bieden een eenvoudig hulpmiddel voor de extractie van Schottky-barrièrehoogte - een fysieke grootheid die van cruciaal belang is voor prestatie-optimalisatie van 2D-materiaalelektronica.

"De nieuwe theorie heeft een verreikende impact in de vastestoffysica, " zei co-auteur en hoofdonderzoeker van dit onderzoek, Prof. Lay Kee Ang van SUTD, "Het signaleert de afbraak van de klassieke diodevergelijking die de afgelopen 60 jaar veel wordt gebruikt voor traditionele materialen, en zal ons begrip verbeteren over hoe we betere 2D-materiaalelektronica kunnen ontwerpen."