Het transformatieve potentieel van 2D-materialen ontsluiten om de volgende generatie elektronica te bevorderen

Van der Waals (vdW) diëlektrica worden veel gebruikt in de nano-elektronica om de intrinsieke eigenschappen van tweedimensionale (2D) halfgeleiders te behouden. Het bereiken van een uitgelijnde groei van 2D-halfgeleiders en hun directe gebruik op originele vdWs epitaxiale diëlektrica om aandoeningen te voorkomen, brengt echter aanzienlijke uitdagingen met zich mee.

Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, hebben onderzoekers van de City University of Hong Kong (CityUHK) een hydromechanische strategie ontwikkeld voor uitgelijnde 2D-materiaalsynthese, waarbij hoogwaardige apparaten met volwassen 2D-materialen/vdWs-diëlektrica naar voren worden gebracht.

De bevindingen, getiteld “Orientation-engineered 2D electronics on van der Waals diëlektricum”, waren dat wel gepubliceerd in het journaal Materie.

“Het direct gebruiken van 2D-halfgeleiders op hun volwassen substraten is belangrijk bij het voorkomen van door wanorde veroorzaakte prestatieverslechtering van elektronische apparaten. Onze vooruitgang in dit werk vermijdt op ingenieuze wijze het traditionele materiaaloverdrachtsproces, dat substantiële technologische implicaties heeft voor het ontsluiten van het transformatieve potentieel van 2D-materialen ”, aldus professor Johnny Ho, Associate Vice-President (Enterprise) en professor bij de afdeling Materials Science and Engineering van CityUHK, die het onderzoek leidde.

Door gebruik te maken van de hydromechanische strategie die in dit onderzoek is ontwikkeld, kan het onderzoeksteam de voorkeursoriëntaties van 2D-materialen op vdWs-diëlektrica controleren. Deze doorbraak is van groot belang, omdat het het directe gebruik mogelijk maakt van 2D-materialen die in opkomst zijn op vdW-diëlektrica op apparaatniveau, waardoor de schadelijke effecten veroorzaakt door door wanorde veroorzaakte prestatieverslechtering worden geminimaliseerd.

Bovendien kan het vaststellen van het kwantitatieve criterium voor de epitaxierelatie met vdWs-diëlektrica treffend worden gezien als een maatstaf voor ons begrip en kan het experimentele beslissingen effectief begeleiden. Deze bevinding opent spannende mogelijkheden voor het realiseren van de volgende generatie elektronica op diëlektrische vdW-platforms.

De noodzaak om door wanorde veroorzaakte prestatieverslechtering van elektronische apparaten te verminderen, heeft de vraag naar het directe gebruik van as-grown 2D-materialen/vdW-diëlektricum doen toenemen. “De paradox is echter dat de volwassen 2D-materialen nauwgezet worden losgemaakt van de originele substraten op voorgestelde diëlektrica voor verdere fabricage van apparaten”, zegt professor Ho.

Met dit krachtige methodologieplatform voor het synthetiseren van uitgelijnde 2D-materialen, het voorspellen van uitlijningsrichtingen en het behouden van hun intrinsieke eigenschappen, kan toekomstig onderzoek deze kennis gebruiken om nieuwe productietechnieken te ontwikkelen, waardoor de productie van hoogwaardige elektronische apparaten met verbeterde functionaliteit, betrouwbaarheid en schaalbaarheid mogelijk wordt. . Dergelijke apparaten kunnen grootschalige geïntegreerde schakelingen, flexibele en draagbare elektronica, geavanceerde opto-elektronische apparaten, kwantumtechnologieën, enz. omvatten.

Vooruitkijkend wil het onderzoeksteam deze techniek vooral overbrengen naar andere 2D-materiaalsystemen om hun inherente eigenschappen te onderzoeken en mogelijke mogelijkheden voor grootschalige apparaatintegratie te verkennen. Deze inspanningen zijn gericht op het verder ontsluiten van het transformatieve potentieel van uitgelijnde 2D-materialen op van der Waals-diëlektrica voor de ontwikkeling van innovatieve elektronische apparaten.