Dolar 9,3183
Euro 10,8303
Altın 528,91
BİST 1.418
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 16 °C
Sağanak Yağışlı

Yeni Keşfedilen 2D Yarı İletken Ailesi, Daha Enerji Verimli Elektronik Cihazlar Sağlıyor

01.10.2021
19
Yeni Keşfedilen 2D Yarı İletken Ailesi, Daha Enerji Verimli Elektronik Cihazlar Sağlıyor

SUTD araştırmacıları, yeni keşfedilen bir iki boyutlu (2D) yarı iletken ailesinin, yerleşik bir atomik koruma katmanının varlığı sayesinde nasıl daha enerji verimli olduğunu gösteriyor.

Singapur Teknoloji ve Tasarım Üniversitesi’nden (SUTD) araştırmacılara göre, yakın zamanda keşfedilen bir iki boyutlu (2D) yarı iletken ailesi, yüksek performanslı ve enerji verimli elektroniklerin yolunu açabilir. Bulguları, yayınlanan npj 2D Malzemeler ve Uygulamalar, ana akım elektronik ve optoelektronikte uygulanabilir yarı iletken cihazların üretilmesine yol açabilir ve hatta potansiyel olarak silikon bazlı cihaz teknolojisinin tamamen yerini alabilir.

Elektronik cihazları minyatürleştirme arayışında, iyi bilinen bir eğilim, bilgisayarların tümleşik devrelerindeki bileşenlerin sayısının her iki yılda bir nasıl ikiye katlandığını açıklayan Moore yasasıdır. Bu eğilim, bazıları o kadar küçük olan ve milyonlarca tanesi tırnak boyutunda bir çipe sığabilecek kadar küçülen transistörler sayesinde mümkündür. Ancak bu eğilim devam ettikçe, mühendisler silikon bazlı cihaz teknolojisinin doğasında bulunan malzeme sınırlamalarıyla boğuşmaya başlıyor.

Schottky İletişim MoSi2N4 Tek Katmanlı

(Sol Panel) MoSi2N4 tek katmanına metal temasların çizimi. MoSi2N4’e elektrot malzemesi olarak altın kullanıldığında bir Schottky kontağı oluşur. Öte yandan, titanyum elektrot kullanılarak enerji açısından verimli bir Ohmik kontak elde edilebilir. (Sağ Panel) Bu çalışmada incelenen MoSi2N4 ve WSi2N4 metal kontaklarının ‘eğim parametreleri’ S, diğer 2D yarı iletken türleri ile karşılaştırıldığında en düşük değerler arasındadır ve elektronik cihaz uygulamaları için MoSi2N4 ve WSi2N4’ün güçlü potansiyelini ortaya koymaktadır. Kredi bilgileri: SUTD

Çalışmayı yöneten SUTD Yardımcı Doçent Ang Yee Sin, “Kuantum tünelleme etkisi nedeniyle, silikon bazlı bir transistörün çok küçük küçültülmesi, son derece kontrol edilemez cihaz davranışlarına yol açacaktır” dedi. “İnsanlar artık ‘silikon çağının’ ötesinde yeni malzemeler arıyor ve 2D yarı iletkenler umut verici bir aday.”

2D yarı iletkenler, yalnızca birkaç atom kalınlığında olan malzemelerdir. Nano ölçekli boyutları nedeniyle, bu tür malzemeler, kompakt elektronik cihazlar geliştirme arayışında silikonun yerini alacak güçlü yarışmacılardır. Bununla birlikte, şu anda mevcut olan birçok 2D yarı iletken, metallerle temas ettiğinde yüksek elektriksel dirençle karşı karşıyadır.

Ang, “Metal ve yarı iletken arasında bir temas oluşturduğunuzda, genellikle Schottky bariyeri dediğimiz şey olacaktır” diye açıkladı. “Elektriği bu bariyerden geçmeye zorlamak için, elektriği boşa harcayan ve atık ısı üreten güçlü bir voltaj uygulamanız gerekiyor.”

Bu, ekibin Ohmik kontaklara veya Schottky bariyeri olmayan metal-yarı iletken kontaklara olan ilgisini artırdı. Nanjing Üniversitesi, Singapur Ulusal Üniversitesi ve Zhejiang Üniversitesi’nden Ang ve işbirlikçileri yaptıkları çalışmada, yakın zamanda keşfedilen bir 2D yarı iletken ailesinin, yani MoSi’nin2n4 ve WSi2n4, yarı iletken cihaz endüstrisinde yaygın olarak kullanılan titanyum, skandiyum ve nikel metalleriyle Ohmik temaslar oluşturur.

Ayrıca araştırmacılar, yeni malzemelerin, diğer 2D yarı iletkenlerin uygulama potansiyelini ciddi şekilde sınırlayan bir sorun olan Fermi seviye sabitleme (FLP) içermediğini de gösterdi.

Ang, “FLP, birçok metal-yarı iletken temasta meydana gelen ve temas arayüzündeki kusurlar ve karmaşık malzeme etkileşimlerinden kaynaklanan olumsuz bir etkidir” dedi. “Böyle bir etki, kontakta kullanılan metalden bağımsız olarak kontağın elektriksel özelliklerini dar bir aralığa ‘pimler’.”

FLP nedeniyle, mühendisler metal ve yarı iletken arasındaki Schottky bariyerini ayarlayamıyor veya ayarlayamıyor; bu da bir yarı iletken cihazın tasarım esnekliğini azaltıyor.

FLP’yi en aza indirmek için, mühendisler genellikle metali 2B yarı iletkenin üzerine çok nazikçe ve yavaşça yerleştirmek, metal ve yarı iletken arasında bir tampon tabaka oluşturmak veya 2B yarı iletkenle temas malzemesi olarak 2B metal kullanmak gibi stratejiler kullanırlar. Bu yöntemler uygulanabilir olmakla birlikte, henüz pratik değildir ve günümüzde mevcut olan ana endüstri tekniklerini kullanan toplu üretimle uyumlu değildir.

Şaşırtıcı bir şekilde, Ang’ın ekibi MoSi’nin2n4 ve WSi2n4 Alttaki yarı iletken tabakayı temas arayüzündeki kusurlardan ve malzeme etkileşimlerinden koruyan inert bir Si-N dış tabakası nedeniyle FLP’den doğal olarak korunur.

Bu koruma nedeniyle, Schottky bariyeri ‘sabitlenmemiş’ ve çok çeşitli uygulama gereksinimlerine uyacak şekilde ayarlanabilir. Performanstaki bu gelişme, TSMC ve Samsung gibi büyük oyuncuların zaten 2D yarı iletken elektroniğine ilgi duymasıyla birlikte, silikon tabanlı teknolojinin yerine 2D yarı iletkenlerin çalıştırılmasına yardımcı oluyor.

Ang, çalışmalarının diğer araştırmacıları yeni keşfedilen 2D yarı iletken ailesinin daha fazla üyesini, elektronik dışındaki uygulamalarda bile ilginç özellikler için araştırmaya teşvik edeceğini umuyor.

“Bazıları elektronik uygulamalar açısından çok zayıf olabilir, ancak spintronik, fotokatalistler veya güneş pilleri için bir yapı taşı olarak çok iyi olabilir” dedi. “Bir sonraki zorluğumuz, tüm bu 2B malzemeleri sistematik olarak taramak ve bunları potansiyel uygulamalarına göre sınıflandırmak.”

Referans: “MoSi’de verimli Ohmik kontaklar ve yerleşik atomik alt katman koruması2n4 ve WSi2n4 monolayers”, Qianqian Wang, Liemao Cao, Shi-Jun Liang, Weikang Wu, Guangzhao Wang, Ching Hua Lee, Wee Liat Ong, Hui Ying Yang, Lay Kee Ang, Shengyuan A. Yang ve Yee Sin Ang, 4 Ağustos 2021, npj 2D Malzemeler ve Uygulamalar.
DOI: 10.1038/s41699-021-00251-y

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.