Новый полупроводник из мышьяка и фосфора

Новый полупроводник из мышьяка и фосфора

Химики из Технического университета Мюнхена (TUM) уже разработали полупроводниковый материал, в котором отдельные атомы фосфора заменены мышьяком, а теперь их американские коллеги создали первые транзисторы из нового материала.

В течение многих десятилетий кремний является основой электроники. Размер транзисторов из кремня уменьшается с каждым днем, что позволяет создавать всё более эффективные устройства, но размеры кремниевых транзисторов достигают своего физического предела. Кроме того, появляется тенденция создания гибких устройств, которые могут быть вшиты в одежду. Всё это повлекло за собой множество исследований, нацеленных на поиск нового полупроводникового материала, который заменит кремний.
Смесь черного фосфора и мышьяка может стать таким материалом. Как и графен, он могут образовать очень тонкие слои. Но в отличие от графена, чьи электронные свойства аналогичны металлам, «черный мышьяк-фосфор» ведет себя как полупроводник.
Сотрудничество между Техническим университетом Мюнхена, Университетом и  Регенсбурга, Университетом Южной Калифорнии и Йельским университетом позволило создать первый полевой транзистор из черного мышьяка-фосфора. Новая технология позволяет синтезировать черный мышьяк-фосфор без необходимости высокого давления. Такой способ гораздо дешевле и требует меньше энергии. Пробел между валентностью и зоной проводимости можно точно контролировать через изменение концентрации мышьяка. Это дает возможность создавать материалы с ранее недостижимыми электронными и оптическими свойствами, говорят ученые.
Когда концентрации мышьяка составляет 83%, материал имеет крайне малую ширину запрещенной зоны, составляющую всего 0.15 эВ, что делает его предпочтительным для датчиков обнаружения длинноволнового инфракрасного излучения. В этом диапазоне работают датчики LiDAR. Они используются для измерения расстояния, в том числе в автономных автомобилях. Другим применением может быть выявления частиц пыли и следов газов в экологических наблюдениях.
Еще одним интересным аспектом новых двумерных полупроводников является их анизотропное электронное и оптическое поведение. Материал проявляет разные характеристики вдоль осей х и у в одной плоскости.
Эта работа поддерживалась Управлением военно-морских исследований США (ONR), Управлением научных исследований ВВС США, Центром совершенствования нанотехнологий в городе науки и техники короля Абдул-Азиза и немецким Научно-исследовательским советом.

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top