Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Araştırmacılar, bükülmüş siyah fosfor homo yapılarına dayanan rezonant tünelleme diyotlarını fark ettiler

16.04.2021
97
Araştırmacılar, bükülmüş siyah fosfor homo yapılarına dayanan rezonant tünelleme diyotlarını fark ettiler

Son yıllarda, dünya çapındaki elektronik mühendisleri, atomik olarak ince malzemeler kullanarak yeni yarı iletken heteroyapı cihazları geliştirmeye çalışıyorlar. Bu malzemeler kullanılarak imal edilebilecek birçok cihaz arasında, tipik olarak iki bariyer tabakası arasına yerleştirilmiş bir kuantum kuyusu yapısından oluşan rezonant tünelleme diyotları bulunur.

Geçmişte yapılan araştırmalar, birbirine göre bükülmüş iki boyutlu (2B) katmanların istiflenmesinin, arayüzlerindeki ara katman bağlantısını geliştirebileceğini veya bastırabileceğini göstermiştir. Bu bastırma veya geliştirme, sonuçta elde edilen cihazın elektronik, optik ve mekanik özelliklerini modüle edebilir.

Örneğin, bazı çalışmalar, küçük açılı bükülmüş iki katmanlı grafendeki katman içi akım taşınmasının, süperiletkenlik ve ferromanyetizma gibi bazı egzotik olayları tetiklediğini buldu. Bu gözlemler, cihaz mühendisliğine ‘twistronics’ (yani, twist elektroniği) olarak bilinen, temelde yeni bir yaklaşıma ilham verdi.

Güney Kore’deki Sungkyunkwan Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, siyah fosfor homo yapılarına dayanan rezonant tünelleme diyotları için bir twistronics tasarımının potansiyelini değerlendirmeyi amaçlayan bir çalışma yürüttüler. Ortaya çıkan rezonans tünelleme diyotları, van der Waals heteroyapılarına dayanan rezonant tünelleme diyotlarından daha yüksek bir tünelleme iletkenliği sergiler.

Çalışmayı gerçekleştiren araştırmacılardan biri olan Budhi Singh, “Bükülmüş kavşaklar yoluyla ara katman akım taşımacılığı, henüz keşfedilmemiş ilgi çekici bir araştırma konusu olabilir” dedi. “Bu, bizi bükülmüş siyah fosfor bazlı homo-yapılardaki ara katman akım-taşıma davranışını araştırmaya motive etti.”

Bir dizi laboratuvar deneyinde Singh ve araştırma ekibi, yüksek anizotropik yapısı, kalınlığa bağlı bir çalışma işlevi / 2D taşıyıcı yoğunluğu ve bükülme açısına bağlı ara katman bağlantısı dahil olmak üzere siyah fosforu karakterize eden bir dizi değerli özellik belirledi. Siyah fosforun son derece anizotropik doğası, nihayetinde belirli bükülme açılarında kaybolan bir ara katmanlar birleştirme mukavemetini mümkün kılar.

Singh, “İlginç bir şekilde, bu tür bükülmüş kavşaklardaki ara katman akım aktarımının daha yüksek bükülme açılarında bile kontrol edilebileceğini bulduk” dedi. “Bükülmüş Fermi yüzeyleri yoluyla oluşturulan ayrıştırılmış arayüz ve momentum uyuşmazlığı, ara katman akım-taşıma davranışını da etkileyebilir ve birincil araştırmamızın bir parçasıdır. Buna karşılık, bükülmüş kavşaklarda katman içi akım taşınmasındaki egzotik olayların gözlemlenmesi, daha küçük bükülme açılarıyla sınırlıdır. . ”

Araştırmacılar, geliştirdikleri tasarım stratejisinin potansiyelini değerlendirmek için, iki kalın katman arasında ince bir siyah fosfor katmanını entegre ederek siyah fosforlu üç katmanlı bir homojonksiyon ürettiler. Bu yapıda orta, ince tabaka, üst ve alt siyah fosfor tabakalarına göre bükülür.

Singh, “Cihazlarımızdaki bükülmüş yapı nedeniyle, ayrıştırılmış arayüzler, katmanlar arası yük taşıyıcı nakliyesi için bir tünel bariyeri gibi davranıyor,” diye açıkladı. “Bu yapıyı geleneksel çift bariyer rezonans tünelleme diyotuyla karşılaştırırsak, orta siyah fosfor, kuantum kuyusunun bir analogu olarak hizmet eder.”

Singh ve meslektaşları tarafından üretilen cihazda, negatif bir diferansiyel direncin ortaya çıkması ve orta siyah fosfor tabakasının değişen kalınlığıyla tepe konumunun evrimi, tipik olarak rezonant tünelleme diyotlarıyla ilişkili bir imza oluşturdu. Rezonans tünelleme, üst ve alt siyah fosfor katmanlarının enerjisi ve momentumu, enerji ve momentum korunumu süreçleri nedeniyle kuantum kuyusu durumlarıyla eşleştiğinde meydana gelir.

Singh, “Tünelleme fenomeni hakkında konuştuğumuzda, fiziksel bir engel (yani, büyük enerji bant aralıklarına sahip malzemeler) olmalı,” dedi. “Genel olarak, bu mimari bir heteroyapı montajında ​​elde edilir, ancak biz, herhangi bir fiziksel tünel bariyerine ihtiyaç duymadan bir homo yapıdan yankılanan tünelleme gösterdik.”

Singh ve meslektaşları tarafından sunulan twistronics tasarım stratejisi, kısa süre sonra dikkat çekici tünelleme iletkenliği sergileyen diğer cihazların imalatına ilham verebilir. Araştırmacılar tarafından oluşturulan cihazda, tünel açma mekanizmasına, yüksek bir tünelleme akımı yoğunluğu ile sonuçlanan, bükülme kontrollü bir ara katman kuplajı hakimdir. Araştırmacıların diyot cihazı ve yüksek akım yoğunluklarına sahip diğer büküm kontrollü tünel cihazları, nihayetinde THz osilatörleri ve ultra hızlı anahtarlar dahil olmak üzere çeşitli yüksek hızlı elektronikleri gerçekleştirmek için kullanılabilir.

Singh, “Yakın gelecekte, THz cihazları ve süperiletken spektroskopideki uygulamalar gibi pratik uygulamalarda bükülmüş siyah fosfor homo yapılarını gerçekleştirmek için deneyler yapmak istiyoruz” diye ekledi.


Daha fazla bilgi:
Doğa Elektroniği(2021). DOI: 10.1038 / s41928-021-00549-1.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.