Kaksiulotteisia heterorakenteita

Vaikka tarjolla on nykyään useitakin kaksiulotteisia puolijohtavia materiaaleja ne mahdollistavat vain ​​N-tyypin eli negatiivisten elektronien liikkumisen.

Aihe kiinnostaa tutkijoita koska kaksiulotteisessa materiaalissa sähkövaraukset voivat liikkua paljon nopeammin kuin perinteisissä kolmiulotteisissa materiaaleissa, kuten piissä.

University of Utahin insinöörit ovat kehittäneet tinasta ja hapesta eli tinamonoksidista (SnO) ensimmäisen vakaan P-tyypin 2D puolijohdemateriaalin.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat puolestaan onnistuneet yhdistämään grafeenin ja kaksiulotteisen gallium-seleenin toimivaksi heteroliitokseksi.

– Tämä on ensimmäinen kerta, kun gallium-seleeniä käytetään grafeenin kanssa puolijohdemateriaalien heteroliitoksissa, kertoo tutkimusryhmän johtaja Juha Riikonen.

Aiemmat grafeeniin yhdistetyt 2D-rakenteet on pitänyt valmistaa manuaalisesti, kerros kerrokselta, mikä on tehnyt prosessista hankalan ja vaikeasti skaalattavan. Uusi komponenttirakenne mahdollistaa työlään käsityövaiheen korvaamisen puolijohdeteollisuudesta tutuilla valmistusmenetelmillä.

University of Washingtonin tutkijat ovat onnistuneet pinoamaan puolijohtavia volframidiselenidi (WSe2) ja molybdeenidiselenidi (MoSe2) kiteitä luomaan kaksiulotteisen heterorakenteen, jolla on potentiaalista käyttöä valon energiakeruussa ja aktiivisessa optisessa elektroniikassa.

Näiden materiaalien elektroneilla on kussakin kerroksessa ainutlaatuiset spin- ja laakso-ominaisuudet mutta erityisesti näiden kahden keskinäinen kiertokulma vaikutti siihen, miten ne vuorovaikuttavat valon kanssa. Spinin tapaan laaksoa (valley) voi käyttää informaation kantajana.

Sopivasti kidehiloja kohdistamalla, tutkijat saattoivat virittää heterorakennetta laserilla ja luoda kahden kerroksen väliin optisesti aktiivisia eksitoni-virityksistä, jotka voivat ylläpitää laakso-informaatiota kertaluokkaa pidempään kuin kumpikaan kerroksista itsessään.

Pidempi käyttöikä mahdollistaa kiehtovia vaikutuksia, jotka voivat johtaa uudenlaisiin optisiin ja elektronisiin sovelluksiin, jotka hyödyntävät laaksotoimintoja, toteavat tutkijat tiedotteessaan.

Aiheesta aiemmin:

Kolmen atomin paksuinen puolijohdeliitos