Eenvoudige oplossing levert ultradunne tinnen sulfidebladen voor de volgende generatie elektronica

Een team van onderzoekers van de Tohoku University, National Institutes for Quantum Science and Technology (QST) en Cambridge University hebben een nieuwe manier aangetoond om een ​​uniek materiaal te maken genaamd Tin Sulfide (SNS), dat kan helpen bij het bouwen van betere en meer compacte elektronische apparaten. Hun bevindingen worden gepubliceerd in Nano letters.

De nieuwe methode kan SNS met succes in vellen zo ongelooflijk dun kweken dat ze bestaan ​​uit slechts één laag atomen. Verwacht wordt dat deze veilige en kosteneffectieve strategie het proces van het maken van SNS stroomlijnen-wat zou kunnen betekenen dat de volgende technische upgrade voor de deur staat.

“SNS is speciaal omdat het elektriciteit kan leiden en op unieke manieren op licht kan reageren”, legt Makoto Kohda (Tohoku University) uit. “Onze methode maakt het gemakkelijker om die unieke eigenschappen te bestuderen, die belangrijk zijn omdat ze kunnen leiden tot snellere, efficiëntere computers.”

Spin-valleytronics is een geavanceerd onderzoeksgebied dat profiteert van zowel de “spin” als “vallei” van kleine elektronendeeltjes in een computer met als doel hightech elektronica te ontwikkelen met een ongekende efficiëntie.

Hoewel SNS veel gewenste eigenschappen heeft, is de hiel van zijn achilles het feit dat het een uitdaging is om SNS selectief te vormen van basistin (SN) en zwavel (s). Het kan bijvoorbeeld soms SNS produceren₂ In plaats daarvan – zoals een ober per ongeluk de klant het verkeerde gerecht geeft.

Dus, om ervoor te zorgen dat het geproduceerde materiaal precies is wat de klant bestelde, ontwikkelden onderzoekers een eenvoudiger en veiliger proces dat betrouwbaar hele vellen SNS kan produceren.

Om deze prestatie te bereiken, hadden de onderzoekers een briljant eenvoudige oplossing: gewoon verwarmen van zwavel en tin op de juiste manier kunnen pure, hoogwaardige SNS-kristallen groeien op gewone siliciumwafels.

Een computer-gecompenseerd fasediagram voorspelde dat lage zwavelspiegels SNS moeten geven, terwijl hoge zwavelspiegels SNS moeten geven₂. Ze testten die voorspelling in het lab door de zwavelbron dichterbij of verder van het blik te schuiven.

Vervolgens gebruikten de onderzoekers operando -scanning elektronenmicroscopie om de buitenste lagen “subliem” weg te zien (direct van een vaste stof naar een gas), waardoor een monolaagfilm achterblijft.

“Onze bevindingen kunnen versnellen hoe wetenschappers nieuwe fysieke effecten ontdekken en begrijpen met behulp van monolaag SNS”, zegt Kohda.

Door drie hete onderzoeksgebieden (ferro -elektrische, spintronics en valleytronics) te koppelen, wordt de deur geopend voor het creëren van betere elektronica – vooral die die lichte en kleine spins gebruiken om sneller en slimmer te werken.