Schneller Oxidhalbleiter vom p-Typ, der mit flüssigem Metall zum Leben erweckt wurde

Zweidimensionales Beta-Tellurit ist das Halbleiter, abgeschieden durch Rollen einer Perle aus geschmolzenem Tellur und Selen über das Substrat.

„Dieses hochmobile p-Typ-Oxid füllt eine entscheidende Lücke im Materialspektrum, um schnelle, transparente Schaltkreise zu ermöglichen“, sagte Teamleiter Torben Daeneke vom Arc Centre of Excellence in Future Low-Energy Electronics Technologies („Fleet“).

Im Jahr 2018 ergab eine Computerstudie, dass das Oxid Beta-Tellurit (β-TeO₂) war ein p-Typ-Oxidkandidat mit dem besonderen Platz von Tellur im Periodensystem, laut RMIT University, der seinem Oxid einzigartig nützliche Eigenschaften verlieh - Fleet ist eine Dachorganisation, an die sich die RMIT University (Royal Melbourne Institute of Technologie Universität) leistet einen Beitrag.

"Diese Vorhersage ermutigte unsere Gruppe an der RMIT-Universität, ihre Eigenschaften und Anwendungen zu untersuchen", sagte Torben Daeneke, ein Mitarbeiter der Flotte.

Das Team von Daeneke demonstrierte die Isolierung von Beta-Tellurit mit einer speziell entwickelten Synthesetechnik, die auf der Flüssigmetallchemie beruht.

Bei der Synthese wird eine geschmolzene Mischung aus Tellur und Selen über eine Oberfläche gerollt - in diesem Fall ein oxidierter Siliziumwafer.

Umgebungssauerstoff in der Luft bildet auf natürliche Weise eine dünne Oberflächenoxidschicht aus Beta-Tellurit auf dem Tröpfchen, und diese Oxidschicht haftet an der Oberfläche, wenn das Tröpfchen gerollt wird.

"Der Vorgang ähnelt dem Zeichnen: Sie verwenden einen Glasstab als Stift und das flüssige Metall ist Ihre Tinte", sagte RMIT-Forscherin Patjaree Aukarasereenont.

Selen befindet sich in der geschmolzenen Mischung, um seinen Schmelzpunkt zu senken - reines Tellur ist bis> 500 ° C fest, während die gewünschte β-Phase von Tellurit nur bei <300 ° C wächst.

Das Ergebnis ist eine 1.5 nm dicke Telluritschicht - nur wenige Atome -, die über das sichtbare Spektrum transparent ist, da die Bandlücke 3.7 eV beträgt.

Aus dem Material hergestellte FETs zeigten ein p-Typ-Schalten mit einer Lochbeweglichkeit von ~ 140 cm²/ Vs "zeigt, dass Beta-Tellurit zehn- bis hundertmal schneller ist als bestehende Oxidhalbleiter vom p-Typ", sagte Aukarasereenont. „Das Ein / Aus-Verhältnis von über 10⁶ bestätigt, dass das Material für stromsparende, schnelle Geräte geeignet ist. “

Die Arbeit wird als 'hochmobiles p-Halbleiter-zweidimensionales β-TeO' veröffentlicht₂'wird in Nature Electronics veröffentlicht (Zusammenfassung nur ohne Bezahlung erhältlich).

Dem Papier zufolge betrug die Beweglichkeit der Feldeffektlöcher bis zu 232 cm²/ Vs bei Raumtemperatur betrug die effektive Lochmasse 0.51 und durch Abkühlen auf –50 ° C konnte die Trägermobilität auf 6,000 cm erhöht werden²/ Vs.

Flottenforscher vom RMIT, der Australian National University Canberra und der University of New South Wales Kensington arbeiteten mit der Deakin University und der University of Melbourne zusammen.