Ikki oʻlchamli (2D) yarimoʻtkazgichlar

Ikki oʻlchovli yarimoʻtkazgich (shuningdek, 2D yarimoʻtkazgich sifatida ham tanilgan) qalinligi atom oʻlchami tartibida boʻlgan tabiiy yarimoʻtkazgichning bir turi. Bunday yarimoʻtkazgichlarga misol uchun Gerim, Novoselov va boshqalar. 2004 yilda yangi yarimoʻtkazgichli material grafen , 2D koʻplab chuqurchalar panjarasida joylashgan uglerod atomlarining tekis monoqatlami haqida xabar berganlarida, bu sohani boshlagan. 2D monolayer yarimoʻtkazgich muhim ahamiyatga ega, chunki u anʼanaviy ravishda qoʻllanadigan ommaviy shakllarga qaraganda kuchliroq piezoelektrik birikmani namoyish etadi. Bir tadqiqot yoʻnalishi grafenni elektr oʻtkazgich sifatida qoʻllash orqali nanoelektron komponentlarni loyihalashga qaratilgan, elektr izolyatori sifatida olti burchakli bor nitridi va yarimoʻtkazgich sifatida oʻtish metall dikalkogeniddan foydalanishgan.

Ikki oʻlchamli oʻtkazgichlarning olinishi

Ikki oʻlchovli yarimoʻtkazgichlar, tabiiy yoki sunʼiy ravishda yaratilgan elektr oʻtkazuvchan va qatlamlari elektron toʻlqin uzunligi tartibining qalinligiga teng boʻlgan yarimoʻtkazgichlardir. Tabiiy ikki oʻlchovli yarimoʻtkazgichlar yoki kvazi-ikki oʻlchovli oʻtkazgichlarga misollar, keskin anizotrop oʻtkazuvchanlikka ega boʻlgan qatlamli organik yoki noorganik kristallar, yaʼni qatlamlar tekisligida yuqori oʻtkazuvchanlikka ega. Sunʼiy ravishda yaratilgan ikki oʻlchovli oʻtkazgichlarga misollar dielektrik yuzasida (masalan, suyuq yoki qattiq) elektr maydoni tomonidan ushlab turilgan dielektrik, ikki oʻlchovli elektron gaz yuzasida yupqa (qalinligi taxminan 1 nm) metall plyonkadir. U). Ikki oʻlchovli elektron gaz – bu faqat tekislikda erkin harakatlanadigan elektronlar tizimidan iborat (uzluksiz energiya spektri bilan). Koʻndalang yoʻnalishda cheklovchi potentsial tufayli elektronlar harakati cheklangan va energiya darajalari diskretdir. Haroratning pasayishi bilan barcha elektronlar ushbu darajalarning eng pastini egallaydi va tizim ikki oʻlchovli boʻladi. "Metal-dielektrik- yarim oʻtkazgich " strukturasida (masalan, asosidaSi) energiyani kamaytirib, yarimoʻtkazgich yuzasi yaqinida qoʻllanadigan elektr maydoni yordamida potentsial chuqurlik hosil qilish orqali ikki oʻlchovli elektron gaz hosil boʻladi . Geterostrukturada (masalan, asosidaGaAs – AlGaAs) ikki oʻlchovli elektron gaz turli tarmoqli boʻshliqlarga ega yarimoʻtkazgichlardan tayyorlangan qatlamli strukturadagi potentsial chuqurlikdan ibirat. Ikki oʻlchovli elektron gazga ega boʻlgan metall-dielektrik-yarimoʻtkazgichli konstruktsiyalar va yarim oʻtkazgichli heterostrukturalar dala effektli tranzistorlar, yarim oʻtkazgichli integral mikrosxemalar uchun asos boʻlib xizmat qiladi va metrologiyada ham qoʻllanadi (elektr qarshilik birligining qiymatini koʻpaytirish uchun) va (kvant Hall effekti) ilmiy tadqiqotlarda ham qoʻllanadi.

Yaratilishi

Ikki oʻlchovli (2D) materiallar atom qalinligi chegarasida fundamental fanni oʻrganish imkonini beradi. Grafenning prototip holatidan tashqari, 2D materiallarni oʻrganish birinchi oʻringa chiqdi. 2D yarimoʻtkazgichlar alohida texnologik qiziqish uygʻota boshladi, va ulardan VI guruh oʻtish metall dikalkogenidlari (TMDs) deb nomlanuvchi materiallar oilasi katta eʼtiborni tortdi. Tarmoqli diapazonning mavjudligi yuqori on-off nisbati tranzistorlar va optoelektronik qurilmalarni, shuningdek, vodiy/spin polarizatsiyalangan transportni ishlab chiqarish imkonini beradi. Kimyoviy bugʻlarni choʻktirish texnikasi (CVD) yuqori sifatli va qoʻshni gofret oʻlchovli 2D plyonkalarni ishlab chiqardi. 2D plyonkalarni oʻtkazish uchun ishlab chiqilgan turli xil uzatish usullari tasvirlangan va taqqoslanadi, ayniqsa CVD bilan oʻstirilgan TMDlarga eʼtibor beriladi. Har bir texnikada pufakchalar, qoldiqlar kabi jarayon bilan bogʻliq istalmagan kamchiliklar mavjud boʻlib, ular, masalan, elektron harakatchanligini kamaytirish orqali qurilmaning ish faoliyatini yomonlashtirishi mumkin. Ushbu muammolarni hal qilishga va uzatilgan plyonkalar va heterostrukturalarning sifatini tavsiflash va yaxshilashning asosiy usullarini tizimli koʻrib chiqishni talab qiladi. CVD tomonidan yaratilgan 2D materiallarining etuk texnologik holati bilan mustahkam uzatish asboblar qutisi juda muhimdir. Bu, masalan, elektron harakatchanligini kamaytirish orqali qurilmaning ish faoliyatini yomonlashtirishi mumkin. Ushbu sharh ushbu muammolarni hal qilishga va uzatilgan plyonkalar va heterostrukturalarning sifatini tavsiflash va yaxshilashning asosiy usullarini tizimli koʻrib chiqishga qaratilgan. CVD tomonidan etishtirilgan 2D materiallarining etuk texnologik holati bilan mustahkam uzatish asboblar juda muhimdir.

Ikki oʻlchovli (2D) yarimoʻtkazgichlar zamonaviy nanotexnologiyalarda turli xil tadqiqot sohalarida, jumladan (opto-)elektronika, Spintronika va elektro-fotokatalizda katta salohiyatni namoyish etdi. Qizigʻi shundaki, 2D yarim oʻtkazgichlarning katta qismi, masalan, keng koʻlamda oʻrganilgan oʻtish metall dikalkogenidlari n-tipli yoki ambipolyardir. Soʻnggi oʻn yillikda p-tipli 2D yarimoʻtkazgichlarni qidirish faqat bir nechta istiqbolli nomzod materiallarni aniqlashga muvaffaq boʻldi. Ushbu istiqbolda biz odatda n-tipli yoki ambipolyar 2D yarimoʻtkazgichlarda p-tipli oʻtkazuvchanlikni olishning turli strategiyalarini va eng muhimi, qora fosfor, 2D tellur kabi p-tipli 2D yarimoʻtkazgichlarni toʻgʻridan-toʻgʻri sintezini aytishimiz mumkin.

2DS(Ikki oʻlchovli yarimoʻtkazgichlar) va optoelektronika boʻyicha fanlararo tadqiqot dasturi

2DS(Ikki oʻlchovli yarimoʻtkazgichlar) va optoelektronika boʻyicha fanlararo tadqiqot dasturida atom jihatdan tekis, ikki oʻlchovli yarimoʻtkazgichlar (2DS) ularning Optika va elektron xususiyatlarini boshqarishning ajoyib usullarini taklif qiladi va elektronika, energiyani saqlash, sensorlar va kataliz uchun bir nechta yangi ilovalarni yoqish imkonini beradi. Biroq, yrvropa optoelektronikasining ajoyib oʻzgarishlari bu sohada tajribali va yuqori malakali tadqiqotchilar va ishlab chiquvchilarning etishmasligi bilan tahdid qilishi mumkin. Yevropa Ittifoqi tomonidan moliyalashtiriladigan 2Exciting loyihasi sakkiz akademik guruh va 2DS bilan shugʻullanuvchi sakkiz xil kompaniyalarni oʻz ichiga olgan tarmoq orqali 15 nafar dastlabki bosqichdagi tadqiqotchilarni tayyorlashga qaratilgan. Tadqiqotchilar 2DS-da yorugʻlik-materiya oʻzaro taʼsirining fundamental fizikasini oʻrganadilar. Bundan tashqari, ular kuchlanish bilan ishlaydigan optik modulyatorlar va valleytronik kalitlar kabi innovatsion optoelektronik qurilmalarni ishlab chiqadilar,

Materiallar

Grafen

Uglerod atomlarining bir qatlamdan tashkil topgan grafen yuqori elektron harakatchanligi va yuqori issiqlik oʻtkazuvchanligiga ega . Grafen bilan bogʻliq muammolardan biri uning tarmoqli boʻshligʻining yoʻqligi boʻlib, bu ayniqsa raqamli elektronikada muammo tugʻdiradi, chunki u dala effektli tranzistorlarni(FETs) oʻchira olmaydi. XIV guruhning boshqa elementlari (Si, Ge va Sn) ning nano varaqlari grafenga oʻxshash tizimli va elektron xususiyatlarni taqdim etadi.

Olti burchakli bor nitridi

Bir qatlamli olti burchakli bor nitridi (h-BN) yuqori energiya boʻshligʻiga (5,97 eV) ega boʻlgan izolyatordir. Biroq, u zigzag oʻtkir qirralari va boʻsh joylari tufayli yaxshi oʻtkazuvchanlikka ega yarimoʻtkazgich sifatida ham ishlashi mumkin. h-BN koʻpincha izolyatsiyalash xususiyati tufayli substrat va toʻsiq sifatida ishlatiladi. h-BN ham katta issiqlik oʻtkazuvchanligiga ega.

Manbalar

Havolalar