Wetenschappers van de National University of Singapore hebben een methode ontdekt voor foto-geïnduceerde elektronendoping op molybdeen ditelluride (MoTe ₂ ) heterostructuren voor het fabriceren van logische apparaten van de volgende generatie.

Tweedimensionale (2-D) overgangsmetaal dichalcogeniden (TMD's) zijn veelbelovende bouwstenen voor de ontwikkeling van elektronische apparaten van de volgende generatie. Deze materialen zijn atomair dun en vertonen unieke elektrische eigenschappen. Onderzoekers zijn geïnteresseerd in de ontwikkeling van n- en p-type veldeffecttransistoren (FET) met behulp van de 2-D TMD's voor het bouwen van fundamentele logische circuitcomponenten. Deze componenten omvatten pn-overgangen en omvormers.

Een team onder leiding van Prof Chen Wei van zowel het departement Scheikunde als het Departement Natuurkunde, NUS heeft ontdekt dat lichtverlichting kan worden gebruikt om dopingeffecten op een MoTe . te induceren ₂ -gebaseerde FET om de elektrische eigenschappen ervan op een niet-vluchtige en omkeerbare manier te wijzigen. De FET gemaakt van een MoTe ₂ /BN heterostructuur wordt gefabriceerd door een dunne vlok MoTe . in lagen aan te brengen ₂ op een boornitride (BN) laag en het bevestigen van metalen contacten om het apparaat te vormen. De dotering van het apparaat kan worden gewijzigd door de toegepaste polariteit op de BN-laag onder lichte verlichtingsomstandigheden te wijzigen. Als het apparaat verlicht is, de elektronen die de donorachtige toestanden in de BN-bandgap bezetten, worden opgewonden en springen in de geleidingsband. Door een negatieve bias toe te passen op de BN-laag, deze door fotonen opgewekte elektronen reizen de MoTe . in ₂ laag, het effectief doteren in een n-type halfgeleider. De positieve ladingen die in de BN-laag achterblijven, creëren een positieve bias die helpt om de elektronendotering in de MoTe te behouden ₂ laag. Het onderzoeksteam ontdekte dat zonder enige externe verstoring, het photodoping-effect kan meer dan 14 dagen worden behouden.

Het team heeft p-n-overgangen en inverters ontwikkeld zonder het gebruik van fotoresist door selectief de fotodopinggebieden op de MoTe te controleren ₂ materiaal. Uit hun experimentele metingen, de MoTe ₂ diode had een bijna-eenheid idealiteitsfactor van ongeveer 1,13, wat dicht in de buurt komt van die voor een ideale pn-overgang.

Het belang van de bevindingen uitleggen, Prof Chen zei:"De ontdekking van een 2-D heterostructuur-gebaseerd fotodoping-effect biedt een potentiële methode om fotoresist-vrije pn-overgangen en inverters te fabriceren voor de ontwikkeling van logische elektronische apparaten."