Eristävästä boorinitridistä kiekkomittakaavan p-tyypin puolijohde

Nyt kansainvälinen tutkimusryhmä on kehittänyt atomaarisen ohuen p-tyypin puolijohteen ja osoittanut sen kasvatuksen 2 tuuman kiekolle.

Tokion yliopiston teknillisen tiedekunnan tutkijat työskentelivät japanilaisten ja taiwanilaisten yhteistyökumppaneiden kanssa liittäen hiiltä normaalisti eristävään boorinitridiin (BN) luodakseen p-tyypin boorihiilinitridiä (BCN).

Heidän tutkimusjulkaisussaan raportoidaan jatkuvan yksikerroksisen BCN-kalvon epitaksiaalisesta kasvusta kuparilla ja lupaavasta transistorin suorituskyvystä. Tulokset yhdistävät atomitason materiaalisuunnittelun kiekkosynteesiin.

Boorinitridi koostuu järjestäytyneestä, kuusikulmaisesta boori- ja typpiatomien verkosta ja on normaalisti sähköinen eriste. Liittämällä hiiliatomeja ja hiilipareja tähän hilaan tutkijat kehittivät p-tyypin puolijohtavan käyttäytymisen.

Atomiresoluutiomikroskopia paljasti jatkuvan mutta paikallisesti vääristyneen kidehilan, jossa hiili näytti ensisijaisesti korvaavan typen tutkituilla alueilla.

Spektroskooppiset mittaukset vahvistivat noin 1,90 eV:n elektronisen kaistanleveyden. Tämä lähestymistapa perustuu samaan yleiseen periaatteeseen kuin piin seostus: atomikoostumuksen muuttaminen piin elektronisten ominaisuuksien räätälöimiseksi.

”Kontroloimalla hiiliatomien kiinnittymistä boorinitridihilaan voimme muokata sen elektronisia ominaisuuksia atomitasolla”, sanoo tutkimuksen vastaava kirjoittaja Vincent Tung. ”Lähestymistapamme mahdollistaa materiaalin luomisen, joka johtaa sähköä tehokkaasti säilyttäen samalla korkean suorituskyvyn elektronisten piirien edellyttämän järjestäytyneen rakenteen.”

”Tärkeä osa tätä työtä on osoittaa, että atomitason suunnittelu ja kiekkosynteesi voivat kulkea käsi kädessä”, Tung selittää. ”Olemme kehittäneet kasvustrategian, joka tuottaa tasaista, korkealaatuista BCN:ää koko kiekon alueelle ja samalla saavuttaa korkean suorituskyvyn transistoreille tarvittavat elektroniset ominaisuudet.”

Tämä työ luo lupaavan kiekkomittakaavan p-tyypin 2D-puolijohdealustan tulevaisuuden täydentäville elektronisille piireille ja monoliittiselle kolmiulotteiselle (3D) integraatiolle. Tiimin tuleva tutkimus keskittyy hiilen korvaamisen hallinnan parantamiseen, kasvulämpötilojen alentamiseen, BCN:n integrointiin n-tyypin laitteisiin ja lopulta valmistusvalmiiden prosessien kehittämiseen.

Aiheesta aiemmin:

Yksittäisen 2D-kiteen muuttaminen transistoriksi

2D-materiaalista transistorieita 300 mm:n kiekolle

Hiiliseostus muuttaa puolijohtavaa 2D-materiaalia