Zbulimi i madh i materialit të ri mund të jetë çelësi i elektronikës revolucionare, transparente

Plotësimi i një hapësire të madhe boshe në spektrin e materialeve.

Një studim i ri, këtë javë, mund të hapë rrugën për gjeneratën e ardhshme: pajiset elektronike transparente.

Pajisjet e tilla transparente potencialisht mund të integrohen në xham, në ekranet fleksibël dhe në lentet smart të kontaktit, duke sjellë në jetë pajisje futuriste që duken si produkt i trillimeve shkencore.

Për disa dekada, studiuesit kanë kërkuar një klasë të re të elektronikës të bazuar në okside gjysmëpërçuese, transparenca optike e të cilave mund të mundësonte plotësisht transparencën e këtyre pajisjeve.

Pajisjet e bazuara në okside mund të gjejnë përdorim në elektronikën e energjisë dhe teknologjinë e komunikimit, duke zvogëluar gjurmën e karbonit në rrjetet tona të shërbimeve.

Një ekip i udhëhequr nga RMIT tani ka prezantuar beta-teluritin ultra të hollë në familjen dy-dimensionale (2D) të materialit gjysmëpërçues, duke dhënë një përgjigje për këtë kërkim dekada të gjatë për një oksid të tipit p me lëvizshmëri të lartë.

“Ky oksid i ri i tipit p me lëvizshmëri të lartë plotëson një boshllëk thelbësor në spektrin e materialeve për të mundësuar qarqe të shpejta dhe transparente,”- thotë udhëheqësi i ekipit Dr. Torben Daeneke, i cili udhëhoqi bashkëpunimin në tre nyjet e FLEET.

Përparësi të tjera kryesore të gjysmëpërçuesve të kërkuar me bazë oksidi janë qëndrueshmëria e tyre në ajër, kërkesat më pak të rrepta të pastërtisë, kostot e ulëta dhe depozitimi i lehtë.

“Paraprakisht, lidhja që mungonte ishte gjetja e qasjes së duhur,”pozitive”,”- thotë Torben.

Ngarkesa pozitive ka munguar.

Ekzistojnë dy lloje të materialeve gjysmëpërçuese. Materialet ‘e tipit N’ kanë elektrone të bollshme me ngarkesë negative, ndërsa gjysmëpërçuesit ‘të tipit p’ posedojnë mjaft vrima të ngarkuara pozitivisht.Është grumbullimi së bashku i materialeve plotësuese të tipit n dhe tipit p që lejon funksionimin e pajisjeve elektronike të tilla si diodat, ndreqësit dhe qarqet logjike.

Një pengesë për pajisjet e oksidit ka qenë se ndërsa njihen shumë okside të tipit n me performancë të lartë, ekziston një mungesë e konsiderueshme e oksideve të tipit p me cilësi të lartë.

Teoria vepron.

Sidoqoftë, në vitin 2018 një studim llogaritës zbuloi se beta-teluriti (β-TeO2) mund të jetë një kandidat tërheqës i oksidit të tipit p, me vendin e veçantë të teluriumit në tabelën periodike që do të thotë se mund të sillet si një metal ashtu edhe një jo-metal, duke siguruar oksid me veti unike të dobishme.

“Ky parashikim inkurajoi grupin tonë në Universitetin RMIT të eksploronte vetitë dhe aplikimet e tij,”- thotë Dr. Torben Daeneke, i cili është një hetues i asociuar i FLEET.

Metali i lëngshëm- shteg për të eksploruar materiale 2D

Ekipi i Dr. Daeneke demonstroi izolimin e beta-telururitit me një teknikë sinteze të zhvilluar posaçërisht që mbështetet në kiminë e metaleve të lëngshme.

“Një përzierje e shkrirë e teluriumit (Te) dhe selenit (Se) përgatitet dhe lejohet të rrokulliset mbi një sipërfaqe,”- shpjegon autori i parë Patjaree Aukarasereenont.

“Falë oksigjenit në ajrin e ambientit, pika e shkrirë formon natyrshëm një shtresë oksidi me sipërfaqe të hollë beta-teluriti. Ndërsa pikat e lëngshme rrotullohen mbi sipërfaqe, kjo shtresë oksidi bashkëngjitet në të, duke depozituar fletët e holla të oksidit.”

“Proçesi është i ngjashëm me vizatimin: ju përdorni një shufër qelqi si stilolaps dhe metali i lëngët është boja juaj,”- shpjegon zonja Aukarasereenont, e cila është një studente e PhD në RMIT.

Ndërsa faza e dëshirueshme β e teluritit rritet nën 300 ° C, teluriumi i pastër ka një pikë shkrirjeje të lartë, mbi 500 ° C. Prandaj, seleni u shtua për të hartuar një aliazh që ka një pikë shkrirje më të ulët, duke e bërë të mundur sintezën.

“Fletët ultra të holla që kemi marrë janë të trasha vetëm 1.5 nanometra, që korrespondojnë me vetëm disa atome. Materiali ishte shumë transparent në të gjithë spektrin e dukshëm, duke pasur një bandë prej 3.7 eV që do të thotë se ato janë në thelb të padukshme për syrin e njeriut,”-  shpjegon bashkautori Dr. Ali Zavabeti.

Vlerësimi i beta-telururit: deri në 100 herë më shpejt

Për të vlerësuar vetitë elektronike të materialeve të zhvilluara, u fabrikuan tranzistorë me efekt në terren (FET).

“Këto pajisje treguan ndërprerje karakteristike të tipit p si dhe një lëvizshmëri të lartë të vrimave (afërsisht 140 cm2V-1s-1), duke treguar që beta-telururiti është dhjetë deri në njëqind herë më i shpejtë se gjysmëpërçuesit ekzistues të oksidit të tipit p. Raporti i shkëlqyeshëm i ndezjes / fikjes (mbi 106) gjithashtu dëshmon se materiali është i përshtatshëm për pajisje me shpejtësi dhe efikasitet të energjisë, “- tha znj. Patjaree Aukarasereenont.

“Gjetjet mbyllin një boshllëk thelbësor në bibliotekën e materialeve elektronike,”- tha Dr. Ali Zavabeti.

“Të kesh një gjysmëpërçues të shpejtë, transparent të tipit p në dispozicionin tonë ka potencialin të revolucionarizojë elektronikën transparente, duke mundësuar gjithashtu qasje më të mira dhe pajisje të përmirësuara me efikasitet të energjisë.”

Ekipi planifikon të eksplorojë më tej potencialin e këtij gjysmëpërçuesi të ri. “Hetimet tona të mëtejshme të këtij materiali emocionues do të shqyrtojnë integrimin në elektronikën ekzistuese dhe të gjeneratës së ardhshme të konsumit,”- thotë Dr. Torben Daeneke.