Tweedimensionale beta-telluriet is de Halfgeleider, afgezet door een druppel gesmolten tellurium en selenium over het substraat te rollen.
“Dit p-type oxide met hoge mobiliteit vult een cruciale leemte in het materialenspectrum om snelle, transparante circuits mogelijk te maken”, zegt teamleider Torben Daeneke van het Arc Center of Excellence in Future Low-Energy Electronics Technologies ('Fleet').
In 2018 onthulde een computationele studie dat het oxide beta-telluriet (β-TeO2) was een p-type oxide-kandidaat, met de eigenaardige plaats van tellurium in het periodiek systeem, volgens RMIT University, waardoor zijn oxide uniek bruikbare eigenschappen kreeg - Fleet is een overkoepelende organisatie, waaraan RMIT University (Royal Melbourne Institute of technologie Universiteit) levert een bijdrage.
"Deze voorspelling moedigde onze groep aan de RMIT University aan om de eigenschappen en toepassingen ervan te onderzoeken", zegt Torben Daeneke, een onderzoeker van Fleet Associates.
Synthese omvat het rollen van een gesmolten mengsel van tellurium en selenium over een oppervlak - in dit geval een geoxideerde siliciumwafel.
Omgevingszuurstof in de lucht vormt van nature een dunne oppervlakte-oxidelaag van beta-telluriet op de druppel, en deze oxidelaag kleeft aan het oppervlak terwijl de druppel wordt gerold.
"Het proces is vergelijkbaar met tekenen: je gebruikt een glazen staaf als pen en het vloeibare metaal is je inkt", zegt RMIT-onderzoeker Patjaree Aukarasereenont.
Selenium zit in het gesmolten mengsel om het smeltpunt te verlagen – puur tellurium is vast tot >500°C, terwijl de wenselijke β-fase van telluriet pas groeit bij <300°C.
Het resultaat is een tellurietvel van 1.5 nm dik – slechts enkele atomen – dat transparant is over het zichtbare spectrum aangezien de bandgap 3.7 eV is.
FET's vervaardigd uit het materiaal vertoonden p-type schakeling met gatmobiliteit van ~ 140 cm2/Vs "waaruit blijkt dat beta-telluriet tien tot honderd keer sneller is dan bestaande p-type oxide halfgeleiders", zei Aukarasereenont. “De aan/uit-verhouding van meer dan 106 getuigt dat het materiaal geschikt is voor energiezuinige, snelle apparaten.”
Het werk is gepubliceerd als 'High mobility p-type semiconducting two-dimensional β-TeO2' is gepubliceerd in Nature Electronics (samenvatting alleen beschikbaar zonder betaling).
Volgens het artikel was de mobiliteit van het veldeffectgat tot 232 cm2/Vs bij kamertemperatuur was de effectieve massa van het gat 0.51 en door afkoeling tot -50 °C kon de mobiliteit van de drager worden verhoogd tot 6,000 cm2/ Vs.
Vlootonderzoekers van RMIT, Australian National University Canberra en University of New South Wales Kensington werkten samen met Deakin University en de University of Melbourne.