Инновации в Polarimetry делают тонкопленочные полупроводники более реалистичными
Исследователи из университета Людвига-Максимилиана (LMU), Университета Райса и Национальной лаборатории Лос-Аламоса разработали новый метод поляриметрии для обнаружения свойств тонкопленочных полупроводников из дихалькогенидов переходных металлов.
Новый материал и рынок
За последнее десятилетие мир электроники претерпел резкий сдвиг. В течение многих лет электроника состояла из сквозных отверстий, которые были установлены на кусках дерева (макеты), где провода были соединены с ногами компонентов для соединения. Поскольку электроника стала более популярной, и схемы стали более сложными, было ясно, что монтаж компонентов на куски древесины не будет достаточным.
Фактически, первая в мире печатная плата (PCB) использовалась в радио и была создана Полом Эйслером в 1942 году. С выпуском печатной платы прошло всего несколько лет, прежде чем будет изобретен транзистор, что привело к созданию современной электроники, революционизирующей современную жизнь.
Радио 1920-х годов. Удивительно, как далеко пошла электроника
Итак, что сделало изменения за последнее десятилетие более драматичными, чем изменения за последние 100 лет »// www.dovepress.com/assessing-behavioral-patterns-of-internet-addiction-and-drug-abuse-amo-peer В основе концепции IoT лежит электроника, интегрированная в простейшие объекты, и существует даже потребность в носимой электронике, которая может поддерживать связь оставаясь незамеченным. Однако носимая электроника - это рынок, который все еще находится в зачаточном состоянии, главным образом, благодаря имеющейся технологии. Одним из важных свойств, которые должна обладать носящая электроника, является гибкость, так что при износе движение тела не будет влиять на функциональность устройства. Поэтому давление на исследователей и компании для производства таких гибких устройств является интенсивным.
Существует какая-то гибкая электроника, которая демонстрирует реальную перспективу для износоустойчивого рынка, но один из устройств, который остается негибким, является самым важным: полупроводниковым процессором. Полупроводники являются, пожалуй, самым важным изобретением 20- го века (на мой взгляд, транзистор является самым большим достижением человечества рядом с беконом), но они все еще сильно зависят от таких материалов, как кремний и германий, которые обладают кристаллическими свойствами. Кристаллическое свойство кремния делает его очень хрупким материалом и поэтому негибким (любое скручивание в таком материале может вызвать переломы и разрушение, как стекло), поэтому для действительно гибких устройств необходим гибкий полупроводник.
Однако не все потеряно, так как были значительные открытия в гибких полупроводниках. Graphene, материал, о котором широко сообщалось в новостях, показал, что он является будущим материалом для гибкой электроники благодаря своей прочности, гибкости и свойствам, подобным полупроводнику. Еще один материал, однако, дисульфид молибдена является более вероятным кандидатом, поскольку он не только гибкий, но также обладает сильными полупроводниковыми свойствами (с ним даже были изготовлены гибкие транзисторы).
MoS2. Изображение предоставлено Стэнфордским университетом
Новый метод поляриметрии
Дисульфид молибдена является лишь одним из примеров новых тонкопленочных полупроводников, которые являются атомами толщиной. Такие материалы относятся к специальной категории, называемой монослоями дихалкогенида переходного металла (PDF), которые представляют собой материалы, состоящие из переходного металла и двух атомов халькогена (например, серы, селена и теллура).
Чтобы узнать больше об их свойствах и углубить наше понимание таких новых тонкопленочных полупроводников, исследователи из Университета Луис-Максимилиана-Мюнхена (LMU), Университета Райса и Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL) изучили поляриметрию (PDF) на тонкие монослойные кристаллические полупроводники. То, что они обнаружили, может открыть огромный потенциал для таких материалов.
Переходные металлы и халькогены. Изображение предоставлено Университетом науки и техники короля Абдуллы
Первоначально их эксперименты с материалами показали, что такие тонкие пленки сильно взаимодействуют со светом. Когда пленки подвергаются воздействию поляризованного света, электроны возбуждаются, что, в свою очередь, создает носители заряда. Эти носители заряда показывают движение влево или вправо, чей угловой момент квантуется. Этот квантованный момент импульса можно использовать так же, как квантово-механический спин. Поэтому такие тонкопленочные полупроводники могут даже видеть приложения в квантовых вычислениях.
Однако результаты, полученные из тонкопленочных полупроводников, не могли быть надежно повторены другими исследователями, что привело к противоречию. Для решения этой задачи исследовательская группа разработала новый метод поляриметрии для быстрого и эффективного измерения свойств тонких пленок. Это позволяет характеризовать такие материалы более экономичными, что жизненно важно для массового производства гибких изделий.
Александр Хёгеле из LMU был процитирован: «Ответ на поляризованный свет оказывается очень чувствительным к качеству кристаллов и поэтому может значительно варьироваться в пределах одного кристалла. Взаимодействие между качеством кристалла и поляризацией долины позволит нам измерить быстро и эффективно те свойства образца, которые имеют отношение к приложениям, основанным на квантовой степени свободы долины ».
Благодаря этим значительным успехам будущее тонкопленочных полупроводников выглядит значительно ярче и может привести к значительному скачку вперед для носимых устройств и других технологий.
Прочитайте больше
- Дислоидные транзисторы молибдена могут стать следующим скачком в микроэлектронике
- Прорыв в литографии Nanoimprint может революционизировать гибкие полупроводники
- Борофен может превзойти графена в приложениях гибкой электроники
Резюме
Идея быть способной быстро и экономично характеризовать тонкопленочные свойства может показаться незначительной, но тем, как идут квантовые вычисления, и с тем, как отдельные атомные структуры могут создавать или разрушать устройство, такие экономические измерения могут иметь жизненно важное значение для инноваций устройств в будущем.