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韩国蔚山科学技术大学设计制造了只有单原子厚度的氧化物半导体

2017-02-09 199浏览 标签: 韩国半导体

2017年2月6日,韩国蔚山科学技术大学(UNIST)提出了一个新的方法以制备世界上最薄的氧化物半导体,只有一层原子厚。这为开发超薄透明柔性电子器件(例如超微型传感器)带来了新的可能。

这种新型超薄氧化物半导体由UNIST材料科学与工程系教授Zonghoon Lee领导的科研团队制备出来。在该项研究中Lee教授已经成功实证了厚度只有一层原子的二维氧化锌(ZnO)半导体的形成。

这种材料通过直接在石墨烯上生长单原子层厚度的ZnO层而形成,使用了原子层沉积技术。它也同样是生长在石墨烯上的最薄的异质外延半导体氧化物层。Lee教授说:“对于常规的可穿戴电子产品来说,柔性高性能器件是必不可少的,此类产品最近引起了人们的关注。通过这种新材料,我们可以获得真正的高性能柔性器件。”

目前很多研究集中于寻找下一代半导体以取代目前最常用的硅基半导体。石墨烯具有极佳的电导率特性,但是它无法直接取代硅用于半导体电子器件中,这是因为它没有带隙。带隙使得材料可以对电子流产生开启和断开的效果。在石墨烯中,电子以一个恒定速度随机运动,这不受它们本身的能量影响,并且也无法停止。为了解决这一问题,研究团队决定在石墨烯上逐原子生长锌和氧形成ZnO单层。然后,他们实验确定了这种最薄的ZnO单层具有很宽的带隙(达到4.0eV)和高度的光学透明度。目前已有的具有相对宽带隙的氧化物半导体其带隙范围为2.9-3.5eV。

Lee教授说:“这种最薄的2D氧化物半导体在石墨烯上的异质外延堆垛很有潜力用于未来具有高度光学透明性和柔性的光电装置。该项研究可以产生一类新的2D异质结构,包括通过沉积路径,以高度可控外延生长方式形成的氧化物半导体。”

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