Tagged: InSe

Un nou semiconductor ultra subțire ar putea facilita continuarea legii lui Moore

inseImagine luată din [1].

În urma unui deceniu de cercetări intense în domeniul grafenei și materialelor bidimensionale, un nou material semiconductor ar putea reprezenta viitorul electronicii ultra rapide. Noul semiconductor denumit selenură de indiu (InSe) are o grosime de doar câțiva atomi, similar grafenei. Studiul a fost publicat în această saptamană în revista Nature Nanotechnology de catre cercetătorii de la Universitatea din Manchester și colegii lor de la Universitatea din Nottingham. Grafena are grosimea unui singur strat atomic și proprietăţi electronice ne-egalate pănă acum de alt material, ceea ce a condus la mediatizarea ei pe scară largă cu privire la potențiale aplicații în circuitele electronice viitoare. Cu toate că are aceste proprietăți remarcabile, grafena nu are o bandă interzisă. Din această cauză se comportă mai mult ca un metal, decât ca un semiconductor, diminuându-i astfel posibilitatea de a fi folosită în aplicațiile de tip tranzistor.

Conform acestui studiu recent, cristalele de InSe pot fi făcute de doar câțiva atomi grosime, apropiindu-se de grosimea grafenei. InSe are proprietăți electronice mai bune decât siliciul, care este dominant în electronica modernă. Foarte important, spre deosebire de grafenă dar similar cu siliciu, InSe ultra subțire are o bandă interzisă largă, permițând tranzistorilor din acest material să fie cu ușurință comutați între stările ‘on’ și ‘off’, determinand ca dispozitivele electronice din următoarea generație să fie foarte rapide. Prin combinarea grafenei cu alte materiale noi, care au individual caracteristici excelente, complementare proprietăților extraordinare ale grafenei, a dus la rezultate științifice interesante și ar putea produce aplicații dincolo de imaginația noastră.

Andre Geim, unul dintre autorii acestui studiu si cel care a primit Premiului Nobel în Fizică pentru cercetarea grafenei, consideră că noile descoperiri ar putea avea un impact semnificativ asupra dezvoltării electronicii viitoare. “InSe ultra subțire pare să ofere combinația perfectă între siliciu și grafenă. Similar cu grafena, InSe este un material subțire, permițând scalarea la dimensiuni nanometrice. Similar cu siliciul, InSe este un semiconductor foarte bun”. Cercetatorii din Manchester au întâmpinat o problemă majoră în crearea de dispozitive din selenură de indiu de înaltă calitate. Fiind atât de subțire, InSe este deteriorat rapid de oxigenul și de umiditatea prezente în atmosferă. Pentru a evita această deteriorare, dispozitivele au fost preparate într-o atmosferă de argon, cu ajutorul noilor tehnologii dezvoltate la National Graphene Institute. Acest lucru a permis prepararea pentru prima dată a straturilor subțiri de InSe de înaltă calitate. Mobilitatea electronilor la temperatura camerei (2000 cm2/Vs) este semnificativ mai mare decât a siliciului. Această valoare crește de mai multe ori, la temperaturi mai scăzute.

În experimentele actuale materialul a fost produs pe suprafețe de câțiva micrometrii (dimensiune comparabilă cu secțiunea transversală a unui fir de păr uman). Cercetatorii cred ca folosind metodele actuale utilizate pe scară largă pentru a produce foi de grafenă pe suprafațe mari, InSe ar putea  să fie produs în curând la nivel comercial.

Co-autor al lucrării, profesorul Vladimir Falko, director al National Graphene Institute (NGI) a spus: “Tehnologia pe care NGI a dezvoltat-o pentru separarea straturilor atomice în cristale bidimensionale de înaltă calitate,  oferă oportunități deosebite de a crea noi sisteme de materiale cu aplicatii în optoelectronică. Cautam în mod constant noi materiale stratificate pentru a încerca metodele noastre.”

InSe ultra subțire face parte dintr-o familie tot mai mare de cristale bidimensionale, care au în funcție de structura, grosimee și compoziție chimică, o varietate de proprietăți foarte utile. În prezent, cercetarea grafenei și materialelor bidimensionale este domeniul din știința materialelor care cunoaște cea mai rapidă creștere, conectand știința cu ingineria.

Acest material a fost adaptat din [2].

Referințe:

[1] D. A. Bandurin et al. High electron mobility, quantum Hall effect and anomalous optical response in atomically thin InSe, Nat. Nanotechnol. (2016). DOI: 10.1038/nnano.2016.242

[2] University of Manchester