När elektroniken närmar sig atomskalan, forskare är allt mer framgångsrika i att utveckla atomärt tunna, praktiskt taget tvådimensionella material som skulle kunna inleda nästa generations datoranvändning. Att integrera dessa material för att skapa nödvändiga kretsar, dock, har förblivit en utmaning.
Forskare från Northwestern University har nu tagit ett betydande steg mot att tillverka komplex elektronik i nanoskala. Genom att integrera två atomärt tunna material - molybdendisulfid och kolnanorör - har de skapat en p-n heterojunction diod, ett gränssnitt mellan två typer av halvledande material.
"P-n-övergångsdioden är bland de mest allmänt förekommande komponenterna i modern elektronik, sa Mark Hersam, Bette och Neison Harris ordförande i Teaching Excellence vid Institutionen för materialvetenskap och teknik vid Northwesterns McCormick School of Engineering and Applied Science och chef för Northwestern University Materials Research Center. "Genom att skapa den här enheten med atomärt tunna material, vi inser inte bara fördelarna med konventionella dioder utan uppnår också förmågan att elektroniskt ställa in och anpassa enhetens egenskaper. Vi förväntar oss att detta arbete kommer att möjliggöra nya typer av elektronisk funktionalitet och kan tillämpas på det växande antalet framväxande tvådimensionella material."
Isoleringen under det senaste decenniet av atomärt tunna tvådimensionella kristaller - som grafen, ett enatomtjockt kolgitter – har fått forskare att stapla två eller flera distinkta tvådimensionella material för att skapa högpresterande, ultratunna elektroniska enheter. Även om betydande framsteg har gjorts i denna riktning, en av de viktigaste elektroniska komponenterna – p-n-övergångsdioden – har varit särskilt frånvarande.
Bland de mest använda elektroniska strukturerna, p-n-övergångsdioden utgör grunden för ett antal tekniker, inklusive solceller, ljusemitterande dioder, fotodetektorer, datorer, och lasrar.
Förutom dess nya elektroniska funktionalitet, p-n heterojunction dioden är också mycket känslig för ljus. Detta attribut har gjort det möjligt för författarna att tillverka och demonstrera en ultrasnabb fotodetektor med ett elektroniskt inställbart våglängdssvar.
Forskningen, "Gate-Tunable Carbon Nanotube-MoS2 Heterojunction p-n Diode, " publicerades 21 oktober i Proceedings of the National Academy of Sciences .
