2D-оксид перовскита в качестве фотоактивного диэлектрика с высоким κ-затвором

Подготовка и характеристика нанолистов Sno.A, Схематическая иллюстрация процессов подготовки и изготовления устройств.B, AFM Изображение Sno Nanoses.Вставка: Профиль высоты поперечного сечения вдоль белой пунктирной линии в б.C, TEM Image of Sno Nanoshiet.D, E, HRTEM Изображение (D) и соответствующий шаблон SAED (E) нанолиста SNO.f, g, поперечное сечение HRTEM-изображение (F) и соответствующий шаблон SAED (G) Sno.Вставки в F показывают быстрый шаблон преобразования Фурье F и схематическую иллюстрацию структуры решетки.Кредит: Li et al.(Nature Electronics, 2024).

Было обнаружено, что двумерные (2D) сверхпроводящие материалы являются многообещающими для разработки миниатюрных оптоэлектронных устройств.Однако, чтобы хорошо работать, потребляя меньше энергии, эти меньшие устройства требуют более высокой емкости затвора (то есть ворот, которые могут хранить больший электрический заряд пропорционально применяемому напряжению).

Один подход к повышению емкости затвора без уменьшения толщины изоляторов затвора или диэлектриков затвора влечет за собой использование изоляционных материалов с высокой диэлектрической проницаемой (κ), такими как оксид гафния (HFO2).Хотя это может быть выгодным решением, эти материалы оказались трудно интегрировать с 2D -полупроводниками.

Исследователи из Университета Фудана недавно подготовили 2D-оксид перовскита с высоким κ, который может быть интегрирован с различными материалами двумерного канала.Их статья, опубликованная в Nature Electronics, может открыть новые возможности для будущей снижения оптоэлектроники.

«Высокая диэлектрическая постоянная (высокая) диэлектрики затвора, совместимые с двумерными (2D) полупроводниками, необходимы для масштабированных оптоэлектронных устройств»,-написали в своей статье Сийюань Ли, Xinya Liu и их сотрудники.

«Тем не менее, обычные трехмерные диэлектрики трудно интегрировать с 2D-материалами с поверхностями без висящих связей. Мы показываем, что 2D Perrovskite Oxide SR2NB3O10, подготовленный с помощью нисходящего подхода, может быть интегрирован с различными материалами 2D-канала».

SR2NB3O10, 2D оксид перовскита, введенный в статье исследователей, был синтезирован после стратегии подготовки нисходящего вниз.После того, как они приготовили нанолисты Sno, они смогли перенести их на различные 2D -материалы.

Примечательно, что SR2NB3O10 демонстрирует высокий κ из 24,6 и умеренную полосу.Эти выгодные характеристики позволяют использовать его в качестве фотоактивного диэлектрика с высоким κ для фототранзисторов на основе различных двухмерных полупроводниковых материалов, включая графен, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама и дислонид вольфрама.

Чтобы оценить обещание их синтезированного 2D -оксида перовскита для развития миниатюрной оптоэлектроники, исследователи перенесли его в различные материалы канала, включая дисульфид молибдена и дисульфид вольфрама.Затем они проверили производительность транзисторов, интегрирующих эти материалы с SR2NB3O10.

«Дисульфидные транзисторы молибдена демонстрируют соотношение включения/выключения 106 с напряжением снабжения 2 В и подпороговым качелем 88 мВ декабрь -1», - написали Ли, Лю и их коллеги.

“Дисульфидные фототрансисторы вольфрама демонстрируют соотношение фототока и темно-тока ~ 106 и ультрафиолетового (УФ) от ответственности 5,5 × 103 a w-1 под видимым или ультрафиолетовым освещением, из-за комбинированного эффекта контроля ворот и переноса заряда отФотоактивные затворы диэлектрик. ”

Первоначальные результаты, собранные этой командой исследователей, были очень многообещающими, поскольку они могли успешно интегрировать свой оксид перовскита с различными материалами канала после простой процедуры.Более того, был установлен четко определенный интерфейс, установленный между полупроводником и диэлектриком, наряду с высоким κ SR2NB3O10, было обнаружено, что позволяет эффективному контролю затвора материалов канала.

«Мы также показываем, что фототранзисторы с фотоактивным диэлектриком могут предлагать ультрафиолетовое фотосессии с двойной полосой, где ультрафиолетовое и видимое освещение света различается на отдельных терминалах»,-написали исследователи в своей статье.

Эта недавняя работа LI, LIU и их сотрудников вскоре могли проложить путь к синтезу дополнительных 2D -оксидов перовскита, которые могут быть интегрированы с существующими полупроводниками и каналами.В совокупности эти 2D-оксиды перовскита могут быть использованы для разработки меньшего, более эффективного, энергоэффективной электроники или оптоэлектроники.

Больше информации: Siyuan Li et al. Двумерная оксид перовскита в качестве фотоактивного диэлектрического затвора с высоким κ, природа-электроника (2024).Doi: 10.1038/s41928-024-01129-9.

© 2024 Science X Network