Pietsosähköisyyttä 2D-puolijohteessa

29.12.2014

berkley-pietsosahkoisyys-2d-puolijohteessa.jpgUS Department of Energyn (DOE) Berkeley Labissa toiminut tutkijaryhmä on tehnyt ensimmäiset havainnot pietsosähköisyydestä kaksiulotteisessa puolijohteessa.

Alun perin pietsosähköisyys löydettiin jo vuonna 1880 mutta nyt on kiinnostusta nanokokoluokan pietsomateriaaleille. Ne voisivat tarjota äärimmäisen pientä virrankulutusta mikroelektromekaanisille on/off-kytkimille ja muille elektronisille tietotekniikkajärjestelmille.

Kaksiulotteisista siirtymämetallien dikalkogeniiteistä (TMDC) voisi tehdä ohutta pietsosähköisyyttä koska ne säilyttävät atomirakenteensa ohuinakin rakenteina. Tämä on epätavallista, sillä ilmiö tulee useimpien aineiden ohuina rakenteina yleensä termodynaamisesti epävakaaksi koska niiden pintaenergia kasvaa.

Viimeisten parin vuoden aikana työtä johtanut Xiang Zhang ja hänen ryhmänsä ovat tehneet tutkimuksia kaksiulotteisella molybdeenidisulfidilla. Uusimmat laskelmat ennustivat pietsosähköisyyden olemassaolon TMDC-aineisissa 2D-kiteissä, johtuen niiden rikkoutuneesta inversiosymmetriasta.

Zhang ja hänen ryhmänsä käyttivät vapaasti ripustettua MoS2:n yksikerroskidettä välttääkseen kaikki alustan vaikutukset mittauksiinsa. Tulokseksi kirjautui pietsosähköinen kerroin 2,9 x 10-10 C/m, joka on verrattavissa moniin yleisesti käytettyihin materiaaleihin, kuten sinkkioksidiin ja alumiininitridiin.

Tutkijat havaitsivat myös, että jos useita yksittäisiä kerroksia MoS2-kiteitä oli päällekkäin toistensa kanssa, pietsosähköisyys esiintyi vain parittomien kerrosten lukumäärällä (1,3,5, jne.)

Tämä löytö on mielenkiintoinen fysiikan näkökulmasta, koska mikään muu materiaali ei ole osoittanut tällaista kerrosmäärien herkkyyttä. Ilmiö saattaa olla hyödyksi sovelluksissa, joissa laitteet koostuvat mahdollisimman vähistä materiaaleista, ja laitteen jotkut alueet eivät saa olla pietsosähköisiä toteavat tutkijat tutkimuslaitoksensa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Pietsoilmiöitä kaksiulotteisissa

08.12.2022Pietsosähköä halliten ja tehostaen
07.12.2022Neljä ulottuvuutta kvanttiviestintään
06.12.2022Akkuelektrodeita kehittäen
05.12.2022Uusi konsepti aurinkokennoille
02.12.2022Monitoimiset metapintojen antennit
01.12.2022Paremmilla transistoreilla vai peräti ilman
30.11.2022Kasvihuonekaasu CO2 akun komponentiksi
29.11.2022Kuitua kvanttiviestinnälle
28.11.2022Älykkäästi reagoivaa materiaalia
25.11.2022Aikalinssi tuottaa ultranopeita pulsseja

Siirry arkistoon »