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创新技术可为新一代柔性电子元件铺平道路

发布时间:2019-02-02 15:02:28 来源:

埃克塞特大学的研究人员开发出一种创新技术,可以帮助创造下一代日常柔性电子产品。

一个由工程专家组成的团队开创了一种新方法,通过高K电介质组装原子级薄的二维(2-D)晶体材料来简化范德瓦尔斯异质结构的生产。

一种这样的2-D材料是石墨烯,其包括仅一个原子厚度的碳原子的蜂窝状结构。

虽然van der Waals异质结构的优点已被充分记录,但其发展受到复杂生产方法的限制。

现在,研究团队开发了一种新技术,通过嵌入高K氧化物电介质,这些结构可以实现合适的电压缩放,改善的性能以及新增功能的潜力。

该研究可为新一代柔性基础电子元件铺平道路。

该研究发表在Science Advances杂志上。

该论文的共同作者和埃克塞特大学的Freddie Withers博士说:“我们将激光可写高K电介质嵌入各种范德瓦尔异质结构器件而不损坏相邻的2D单层材料的方法为未来的实用灵活打开了大门范德瓦尔斯器件,如场效应晶体管,存储器,光电探测器和LED,工作在1-2伏范围内“

寻求将微电子器件发展到越来越小的尺寸支撑着全球半导体产业的发展 - 包括技术和通信巨头三星和东芝在内的一系列公司 - 受到量子力学效应的阻碍。

这意味着随着传统绝缘体的厚度减小,电子可以通过薄膜逃逸的容易程度。

为了继续扩大设备尺寸,研究人员正在寻求用高介电常数(高k)氧化物代替传统绝缘体。然而,常用的高k氧化物沉积方法与2D材料不直接相容。

最新研究概述了一种新方法,即嵌入多功能纳米级高K氧化物,仅在范德瓦尔斯器件中嵌入,而不会降低相邻2D材料的性能。

这种新技术允许创建许多基本的纳米电子和光电器件,包括双门控石墨烯晶体管,以及垂直发光和检测隧道晶体管。

Withers博士补充说:“我们从分层二维半导体开始,并使用激光照射将其化学转化为氧化物,从而实现高质量的接口,从而提高器件性能。

“对我来说特别有趣的是,我们发现母体HfS2的这种氧化过程是在激光照射下进行的,即使它夹在两个相邻的2D材料之间。这表明水需要在界面之间传播才能发生反应。”

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