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英国研究团队宣布发现新型超薄半导体可以延续摩尔定律

2016-11-24 390浏览 标签: 英国硒化铟

20161121日,英国曼彻斯特大学和诺丁汉大学的科学家团队宣布成功制备了新型可用于未来超快电子领域的超薄半导体材料硒化铟(InSe)。

石墨烯和其所属的二维材料是材料科学发展最快的一个领域,二维材料根据结构、厚度和化学成分的不同拥有各种不同的有用的性质,其中最著名且最被广泛研究的是石墨烯。石墨烯只有一个碳原子的厚度有着其他材料不可比拟的优秀导电性能,被认为在未来电子电路领域可以得到广泛应用。但是由于石墨烯没有能带隙,其表现出来的化学性质更像金属导体而非一个正常的半导体,这极大影响了其在晶体管类领域的应用前景。

近日,英国曼彻斯特大学和诺丁汉大学的科学家合成出的超薄半导体材料硒化铟(InSe),该材料和石墨烯一样只有几个原子的厚度,表现出了比在现代电子领域无处不在的硅元素更好的电子性能,而且超薄硒化铟的能带很宽,可以使晶体管很容易实现通路和断路,这使它可以被用于下一代超快电子器件。该研究成果刊登在了最新一期的在“自然纳米科技杂志”(Nature Nanotechnology)上。

图:单层晶体结构示意图

凭借对石墨烯的研究获得了诺贝尔物理奖同时也是该文章的作者之一的Andre Geim教授认为这个新的研究成果会对未来电子器件的发展产生重大影响,Andre Geim教授说道:“超薄硒化铟看起来是石墨烯和硅元素的黄金综合体:它既像石墨烯拥有超薄的身体,又和硅元素一样是一个非常好的半导体”。

英国团队的研究者们为了制造出高质量的硒化锌器件遇到一个很大的困难由于硒化铟太薄它在大气中很快就被水和氧气损坏为了克服这个难点,该项目研究员们使用英国国家石墨烯研究所NGI新开发的技术在氩气环境下首次成功制备了高质量的原子级别的硒化铟器件该硒化铟薄膜在室温下的电子迁移率可达到2000cm2/Vs,显著高于硅元素的电子迁移率,并且这个数值在低温下还会增长几倍。目前,研究员通过实验可以制备出几微米尺寸大小的该材料大约相当于人类头发横截面他们相信通过使用目前广泛用于制造大面积石墨烯薄板的方法硒化铟可以地很快达到商业化生产水平

该文章的共同作者英国国家石墨烯研究中心NGI)负责人Vladimir Falko教授说道NGI发展的可以将原子层分开形成高质量二维晶体的技术为创造光电子领域的新材料提供了机会。我们正在不断寻找新的层状材料来进行尝试。”

动态链接:http://www.manchester.ac.uk/discover/news/new-ultra-thin-semiconductor-could-extend-life-of-moores-law/

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