Badania: 5 września

Warstwowe półprzewodniki TMD

Naukowcy z Uniwersytetu Tsinghua zbadali techniki wytwarzania i inżynierii dichalkogenki metali przejściowych (TMD).

Modulując TMD różnymi metodami, w tym inżynierią fazową, inżynierią defektów, domieszkowaniem i tworzeniem stopów, ta klasa materiałów może zapewnić szeroką gamę alternatyw dla wysokiej jakości półprzewodników warstwowych o stabilnej fazie i odpowiedniej strukturze pasma. Ponadto naukowcy stwierdzili, że niepółprzewodnikowe fazy półprzewodników warstwowych można wykorzystać jako styki, dielektryki i warstwy pośrednie do budowy urządzeń o wysokiej wydajności.

„Zasadniczo otwiera to możliwości projektowania zupełnie nowej klasy materiałów do zastosowań fotoelektronicznych, które wykazałyby nowatorskie właściwości, takie jak nadprzewodnictwo, sprzężenie spin-orbita, ferroelektryczność i ferromagnetyzm” – powiedział Chen Wang, profesor nadzwyczajny w Uniwersytecie Szkoła Materiałów na Uniwersytecie Tsinghua.

Jedną z atrakcyjnych cech materiału są nowe możliwości tworzenia heterostruktur. Na przykład syntezę heterostruktur bocznych WS2-WSe2 i MoS2-MoSe2 można zsyntetyzować poprzez stopniowy wzrost. Pionowe heterostrukturalne TMD można wytwarzać przy użyciu stopniowego wzrostu lub mechanicznego układania w stosy.

Zespół bada także heterogeniczną integrację półprzewodników warstwowych i tradycyjnych półprzewodników. „[Heterstruktury Van der Waalsa] można tworzyć, łącząc różne typy materiałów warstwowych i tradycyjnych półprzewodników w celu uzyskania urządzeń funkcjonalnych” – powiedział Simian Zhang z Uniwersytetu Tsinghua.

„Uważamy, że heterogeniczna integracja półprzewodników warstwowych i tradycyjnych, łącząca zalety techniczne i ekonomiczne obu materiałów, zapewnia praktyczną drogę środka na wczesny etap ery po Moore’u” – dodał Wang.

Zhuofan Chen i in., Spójność porównawcza między warstwowymi i tradycyjnymi półprzewodnikami: wyjątkowe możliwości integracji heterogenicznej, 2023 Int. J. Ekstremalny. Manuf. 5 042001 https://doi.org/10.1088/2631-7990/ace501

Neuromorficzny elektryczny tranzystor dwuwarstwowy

Naukowcy z Japońskiego Narodowego Instytutu Nauki o Materiałach (NIMS) i Uniwersytetu Nauk w Tokio stworzyli coś, co według nich jest najszybsze neuromorficzny elektryczny tranzystor dwuwarstwowy przy użyciu cienkiej warstwy ceramicznej o wysokiej przewodności jonowej i cienkiej warstwy diamentu.

Elektryczny tranzystor dwuwarstwowy działa jako przełącznik wykorzystujący zmiany rezystancji elektrycznej spowodowane ładowaniem i rozładowaniem podwójnej warstwy elektrycznej utworzonej na styku elektrolitu i półprzewodnika. Jednakże przełączają się powoli, a typowy czas przejścia mieści się w zakresie od kilkuset mikrosekund do 10 milisekund.

W nowym urządzeniu na styku ceramika/diament utworzona zostanie podwójna warstwa elektryczna. Cienka warstwa ceramiki tlenku cyrkonu jest w stanie adsorbować duże ilości wody w swoich nanoporach i umożliwia łatwą migrację jonów wodoru z wody, umożliwiając szybkie ładowanie i rozładowywanie elektrycznej podwójnej warstwy. Zespół odkrył, że działa on 8.5 razy szybciej niż istniejące elektryczne tranzystory dwuwarstwowe.

Zespół potwierdził także zdolność tranzystora do precyzyjnego przekształcania przebiegów wejściowych na wiele różnych przebiegów wyjściowych, co daje możliwość wykorzystania go w urządzeniach brzegowych AI do rozpoznawania obrazu, głosu i zapachów.

Makoto Takayanagi, Daiki Nishioka, Takashi Tsuchiya, Masataka Imura, Yasuo Koide, Tohru Higuchi, Kazuya Terabe, Ultraszybkie przełączanie całkowicie półprzewodnikowego elektrycznego tranzystora dwuwarstwowego z porowatym przewodnikiem protonowym z tlenku cyrkonu stabilizowanym itrem i zastosowanie do obliczeń neuromorficznych , Materials Today Advances, tom 18, 2023, 100393, ISSN 2590-0498, https://doi.org/10.1016/j.mtadv.2023.100393