Innovatieve dopingtechniek verbetert de prestaties van halfgeleider nanokristallen

Een onderzoeksteam heeft met succes een nieuwe technologie ontwikkeld om doping in de kernfase (zaadfase) te controleren om de prestaties van halfgeleider nanokristallen te verbeteren. Het onderzoek bracht aan het licht hoe het dopingproces en de locatie verschillen afhankelijk van het type dopingelement (doteringsmiddel). De ontwikkelde technologie zal naar verwachting op grote schaal worden gebruikt in geavanceerde elektronische apparaten, zoals beeldschermen en transistors.

Met de snelle ontwikkeling van geavanceerde technologieën in de afgelopen jaren, zoals beeldschermen en transistors, groeit de belangstelling voor technologieën die doping in halfgeleiders op nanoschaal nauwkeurig kunnen controleren. In het bijzonder zijn II-VI-halfgeleider-gebaseerde nanokristallen uitgebreid bestudeerd vanwege hun uitstekende optische en elektrische eigenschappen.

Hoewel doping een cruciale rol speelt in de halfgeleidertechnologie, blijft het probleem van de lage dopingefficiëntie in kleine halfgeleiders, zoals nanokristallen, bestaan. Dit probleem doet zich voor omdat doteermiddelen de neiging hebben tijdens de groei ervan op het oppervlak van een halfgeleider te worden geabsorbeerd en niet effectief in het inwendige ervan doordringen.

In deze context ontwikkelde het onderzoeksteam van DGIST Professor Jiwoong Yang een gecontroleerde dopingmethode voor kiemvorming, die doping induceert in de “nanocluster” -fase, een stadium voorafgaand aan de groei van nanokristallen. Met behulp van deze techniek heeft het team met succes stabiele en nauwkeurige doping geïmplementeerd in ZnSe halfgeleider nanokristallen en de redenen achter de variaties in dopingprocessen en -locaties geïdentificeerd, afhankelijk van het doteermiddeltype.

Het werk is gepubliceerd in het journaal Kleine wetenschap.

Hoewel eerdere onderzoeken naar doping van II-VI halfgeleider nanokristallen voornamelijk CdSe, een zwaar metaal, hebben gebruikt, is Cd schadelijk voor het milieu en heeft het een slechte stabiliteit. Deze studie ontwikkelde een technologie die toepasbaar is op nanokristallen en die het gebruik van zware metalen elimineert, wat het potentieel ervan voor praktische toepassingen aantoont en tegelijkertijd milieuproblemen aanpakt. Bovendien toonde het onderzoek de toepasbaarheid van de technologie aan op verschillende elektronische apparaten, zoals beeldschermen en transistors.

Professor Yang zei: “Dit onderzoek heeft ons in staat gesteld systematisch dopingcontroletechnologie in nanokristallen te introduceren. De bevindingen zullen niet alleen dienen als belangrijke fundamentele gegevens voor het ontwerpen en fabriceren van opto-elektronische apparaten, zoals de volgende generatie beeldschermen en transistors, maar zullen ook nieuwe mogelijkheden openen mogelijkheden voor het ontwerpen van innovatieve apparaten door middel van nauwkeurige dopingcontroletechnologie.”

Deze studie werd uitgevoerd in samenwerking met een onderzoeksteam onder leiding van Stefan Ringe van de afdeling Scheikunde, Korea University (Dongwon Kim).