เซมิคอนดักเตอร์ออกไซด์ชนิด p ที่รวดเร็วรีดเข้าสู่ชีวิตด้วยโลหะเหลว

เบต้าเทลลูไรต์สองมิติคือ สารกึ่งตัวนำฝากโดยการกลิ้งลูกปัดของเทลลูเรียมและซีลีเนียมที่หลอมละลายให้ทั่วพื้นผิว

“This high-mobility p-type oxide fills a crucial gap in the materials spectrum to enable fast, transparent circuits,” said team leader Torben Daeneke of the Arc Centre of Excellence in Future Low-Energy Electronics Technologies (‘Fleet’)

ในปี 2018 การศึกษาเชิงคำนวณพบว่าออกไซด์ของเบต้าเทลลูไรต์ (β-TeO₂) เป็นผู้สมัครออกไซด์ประเภท p โดยมีสถานที่แปลกประหลาดของเทลลูเรียมในตารางธาตุตามที่มหาวิทยาลัย RMIT ระบุว่าออกไซด์มีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ไม่ซ้ำใคร - Fleet เป็นองค์กรร่มซึ่ง RMIT University (Royal Melbourne Institute of เทคโนโลยี มหาวิทยาลัย) เป็นผู้ให้.

“ การคาดการณ์นี้สนับสนุนให้กลุ่มของเราที่มหาวิทยาลัย RMIT สำรวจคุณสมบัติและการใช้งานของมัน” Torben Daeneke นักวิจัยของกองทัพเรือกล่าว

ทีมงานของ Daeneke แสดงให้เห็นถึงการแยกเบต้าเทลลูไรต์ด้วยเทคนิคการสังเคราะห์ที่พัฒนาขึ้นเองซึ่งอาศัยเคมีโลหะเหลว

การสังเคราะห์เกี่ยวข้องกับการรีดส่วนผสมที่หลอมละลายของเทลลูเรียมและซีลีเนียมบนพื้นผิวซึ่งเป็นเวเฟอร์ซิลิกอนที่ออกซิไดซ์ในกรณีนี้

ออกซิเจนในอากาศโดยธรรมชาติจะก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์ของเบต้าเทลลูไรต์บนพื้นผิวบาง ๆ บนหยดและชั้นออกไซด์นี้จะเกาะติดกับพื้นผิวขณะที่หยดละอองถูกรีด

“ กระบวนการนี้คล้ายกับการวาดภาพคือคุณใช้แท่งแก้วเป็นปากกาและโลหะเหลวก็เป็นหมึกของคุณ” พัชรีเอื้ออารีย์นนท์นักวิจัยจาก RMIT กล่าว

ซีลีเนียมอยู่ในส่วนผสมที่หลอมเหลวเพื่อลดจุดหลอมเหลว - เทลลูเรียมบริสุทธิ์จะแข็งตัวจนถึง> 500 ° C ในขณะที่เฟสβที่ต้องการของเทลลูไรต์จะเติบโตที่ <300 ° C เท่านั้น

ผลลัพธ์ที่ได้คือแผ่นเทลลูไรต์หนา 1.5 นาโนเมตรซึ่งมีเพียงไม่กี่อะตอมเท่านั้นที่โปร่งใสทั่วสเปกตรัมที่มองเห็นได้เนื่องจากแบนด์แก็ปคือ 3.7eV

FET ที่ประดิษฐ์จากวัสดุแสดงให้เห็นการสลับแบบ p โดยมีความคล่องตัวของรูประมาณ 140 ซม²/ เทียบกับ“ แสดงให้เห็นว่าเบต้าเทลลูไรต์เร็วกว่าเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p-type oxide ที่มีอยู่ 10 ถึงหนึ่งร้อยเท่า” Aukarasereenont กล่าว “ อัตราส่วนการเปิด / ปิดมากกว่า XNUMX⁶ รับรองว่าวัสดุนี้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ประหยัดพลังงานและรวดเร็ว”

ผลงานนี้ได้รับการตีพิมพ์ในชื่อ 'สารกึ่งตัวนำชนิดพีที่มีความคล่องตัวสูงβ-TeO สองมิติ₂'ได้รับการเผยแพร่ใน Nature Electronics (มีเฉพาะบทคัดย่อโดยไม่ต้องชำระเงิน)

ตามกระดาษความคล่องตัวของรูเอฟเฟกต์ฟิลด์สูงถึง 232 ซม²/ Vs ที่อุณหภูมิห้องมวลที่มีประสิทธิภาพของรูเท่ากับ 0.51 และโดยการทำให้เย็นลงที่ −50 ° C ความสามารถในการเคลื่อนที่ของผู้ให้บริการสามารถเพิ่มได้ถึง 6,000 ซม.²/ Vs.

นักวิจัยด้านยานพาหนะจาก RMIT, Australian National University Canberra และ University of New South Wales Kensington ทำงานร่วมกับ Deakin University และ University of Melbourne