Onderzoekers van de Universiteit van Exeter hebben een innovatieve techniek ontwikkeld die kan helpen bij het creëren van de volgende generatie van alledaagse flexibele elektronica.

Een team van technische experts heeft een nieuwe manier gevonden om de productie van van der Waals-heterostructuren te vergemakkelijken met diëlektrica met hoge K-assemblages van atomair dunne tweedimensionale (2-D) kristallijne materialen.

Een dergelijk 2D-materiaal is grafeen, die bestaat uit een honingraatvormige structuur van koolstofatomen van slechts één atoom dik.

Hoewel de voordelen van van der Waals heterostructuren goed gedocumenteerd zijn, hun ontwikkeling is beperkt door de gecompliceerde productiemethoden.

Nutsvoorzieningen, het onderzoeksteam heeft een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee deze structuren een geschikte spanningsschaling kunnen bereiken, verbeterde prestaties en het potentieel voor nieuwe, functionaliteiten toegevoegd door een diëlektricum met een hoog K-oxide in te bedden.

Het onderzoek zou de weg kunnen banen voor een nieuwe generatie flexibele fundamentele elektronische componenten.

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

Dr. Freddie Withers, co-auteur van het artikel en van de Universiteit van Exeter zei:"Onze methode om een ​​met laser beschrijfbaar diëlektricum met hoge K in verschillende heterostructuurapparaten van Van der Waals in te bedden zonder de aangrenzende 2-D monolaagmaterialen te beschadigen, opent deuren voor toekomstige praktische flexibele van der Waals-apparaten zoals, veldeffecttransistoren, herinneringen, fotodetectoren en LED's die werken in het bereik van 1-2 Volt"

De zoektocht om micro-elektronische apparaten te ontwikkelen tot steeds kleinere afmetingen, ondersteunt de vooruitgang van de wereldwijde halfgeleiderindustrie - een verzameling bedrijven waaronder de technologie- en communicatiereuzen Samsung en Toshiba - wordt gedwarsboomd door kwantummechanische effecten.

Dit betekent dat naarmate de dikte van conventionele isolatoren wordt verminderd, het gemak waarmee elektronen door de films kunnen ontsnappen.

Om apparaten steeds kleiner te blijven schalen, onderzoekers kijken naar het vervangen van conventionele isolatoren door oxiden met een hoge diëlektrische constante (hoge k). Echter, veelgebruikte hoge-k-oxideafzettingsmethoden zijn niet direct compatibel met 2D-materialen.

Het laatste onderzoek schetst een nieuwe methode om een ​​multifunctioneel, nanogeschaald hoog-K-oxide, alleen een binnen van der Waals-apparaten zonder de eigenschappen van de aangrenzende 2D-materialen te verslechteren.

Deze nieuwe techniek maakt de creatie mogelijk van een groot aantal fundamentele nano-elektronische en opto-elektronische apparaten, waaronder dual-gated grafeentransistors, en verticale lichtemitterende en detecterende tunneltransistors.

Dr. Withers voegde toe:"Het feit dat we beginnen met een gelaagde 2D-halfgeleider en deze chemisch omzetten in zijn oxide met behulp van laserbestraling, zorgt voor hoogwaardige interfaces die de prestaties van het apparaat verbeteren.

"Wat vooral interessant voor mij is, is dat we ontdekten dat dit oxidatieproces van de ouder HfS2 plaatsvindt onder laserbestraling, zelfs wanneer het is ingeklemd tussen 2 aangrenzende 2D-materialen. Dit geeft aan dat water tussen de interfaces moet reizen om de reactie te laten plaatsvinden. "

Laserbeschrijfbaar high-K diëlektricum voor van der Waals nano-elektronica is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .