Genom att lägga till ytterligare ett lager av atomer till redan oändligt små halvledare, en nästa nivå generation elektriska apparater blir möjlig. Detta arbete för att bygga bättre och snabbare elektronik är på god väg, men lite var känt om hur man testar ingredienserna i dessa enheter för att säkerställa prestanda. Nu, forskare från Nagoya Institute of Technology (NITech) i Japan har utvecklat en metod för att se till att förbindelserna mellan det tvådimensionella lagret av atomer och halvledarna är så perfekta som möjligt.

Forskarna publicerade sina resultat den 15 april i Tillämpad fysikbokstäver .

De applicerade ett lager grafen på galliumnitrid, en vanlig halvledare. Grafenen är gjord av ett enda lager av atomer, medan galliumnitrid är en tredimensionell struktur. Tillsammans, grafen och galliumnitrid är kända som en heterojunction enhet, med betydande känslighet för gränssnittsegenskaperna hos metall och halvledare.

Enligt Golap Kalita Ph.D., docent på NITech, Att förstå GaN heterojunction-enheter och hur man kan förbättra dem är avgörande för bättre enhetsprestanda.

"Vårt team hittade ett sätt att bestämma gränssnittsegenskaperna för grafen och galliumnitrid heterojunction genom att karakterisera enheten under ultraviolett belysning, "Sa Kalita.

Gränssnittet mellan grafen och galliumnitrid bör vara fritt från föroreningar, speciellt de som får energi från ljus. När forskarna lyste ultraviolett (UV) ljus på heterojunction-enheten, de hittade fotoexciterade elektroner (excitoner) fångade vid gränssnittet och störde överföringen av information.

Galliumnitrid innehåller defekter på ytnivå och andra brister som gör att sådana fotoexciterade elektroner kan fastna vid gränssnittet.

"Vi fann att gränssnittstillstånden för grafen och galliumnitrid har ett betydande inflytande på förbindelsens beteende och enhetens egenskaper, "Sa Kalita.

En sådan egenskap kallas elektrisk hysteres - det är ett fenomen där elektroner fastnar i gränssnittet vilket leder till beteendeförskjutning i enheten. Fångst av elektroner är extremt känslig för UV -ljus. Det betyder att när UV -ljuset lyser på heterojunction, de upphetsade elektronerna befolkas vid gränssnittet och förblir instängda, skapa ett stort hysteresfönster.

Dock, när forskarna applicerade ett mer förfinat lager av grafen på galliumnitrid, de såg ingen hystereseffekt utan ljusbelysning, vilket innebär en renare matchning vid gränssnittet. Men det var inte perfekt – UV-belysning anstiftade de fotoexciterade elektronerna till ett vansinnigt beteende på grund av inneboende defekter i galliumnitrid.

"Detta fynd visade att grafen/GaN-heterojunction-gränssnittet kan utvärderas genom ultraviolett belysningsprocessen, "Sa Kalita.

Möjligheten att utvärdera gränssnittets renhet är ovärderlig i utvecklingen av högpresterande enheter, enligt forskarna.

"Denna studie kommer att öppna nya möjligheter att karakterisera andra heterojunction -gränssnitt genom en process för ultraviolett ljusbelysning, "Sa Kalita." I slutändan, vårt mål är att förstå gränssnittet mellan olika två- och tredimensionella heterostrukturer för att utveckla nya optoelektroniska enheter med grafen. "