UC Riverside-studenten Edwin Preciado (till vänster) ses här arbeta vid University of Augsburg, Tyskland. Han ses på det andra fotot med University of Augsburg student Sebastian Hammer. Kredit:Hubert Krenner (Univ. of Augsburg) och Ludwig Bartels (UC Riverside).
I ett steg mot en post-grafen era av nytt material för elektroniska applikationer, ett internationellt team av forskare, inklusive forskare vid University of California, Riverside, har hittat ett nytt och spännande sätt att belysa egenskaperna hos nya tvådimensionella halvledare. Dessa material har unika egenskaper som lovar bättre integration av optisk kommunikation med traditionella silikonbaserade enheter.
Forskarna tillverkade en enatomär tunn film av molybdendisulfid (MoS 2 ) på ett substrat av litiumniobat (LiNbO 3 ). LiNbO 3 används i många elektroniska enheter som hanterar högfrekventa signaler som mobiltelefoner eller radarinstallationer. Applicera elektriska pulser på LiNbO 3 , forskarna skapade mycket högfrekventa ljudvågor - "akustiska ytvågor" - som löper längs ytan av LiNbO 3 , liknande jordbävningsskakningar på land. Mobiltelefoner, till exempel, använd resonanser av dessa ytvågor för att filtrera elektriska signaler på ett sätt som liknar ett vinglas som resonerar när en röst träffar det med exakt rätt tonhöjd.
Specifikt, forskargruppen använde LiNbOs ytvågor 3 att lyssna på hur belysningen av LiNbO 3 genom laserljus ändrar de elektriska egenskaperna hos MoS 2 .
"Tonen som ett vinglas ger resonans ändras när du fyller det. Om du plingar det med en sked, du kan höra den tonen. Med övning kan du av tonen gissa hur fullt vinglaset är utan att titta på glaset, " förklarade Ludwig Bartels, en professor i kemi som ledde teamet vid UC Riverside. "På ett liknande sätt, vi kan "höra" LiNbO 3 ljudvågor och härleda hur mycket ström laserljuset lät flöda i MoS 2 . Vi tillverkade också transistorstrukturer på MoS 2 filmer och bevisade att vår analys verkligen är korrekt."
Studieresultat dök upp online förra veckan i Naturkommunikation .
"Den väletablerade naturen hos substraten och processerna för att skapa akustiska ytvågor gör den nya tekniken enkel och redo att appliceras, " sade Bartels. "I synnerhet, även avlägsen, trådlösa avkänningsapplikationer verkar vara inom räckhåll."
Forskningsprojektet är resultatet av samarbete mellan studenter och forskare vid UC Riverside och University of Augsburg, Tyskland.
För detta projekt, Bartels labb hade stor nytta av den kompletterande expertisen mellan de två universiteten, ger forskarna möjlighet att utforska nya perspektiv. Materialtillverkning fortsatte vid UCR i Bartels labb, följt av enhetsintegration i Bayern.
"Det var verkligen spännande att se hur våra elever fick dessa fascinerande resultat genom att kombinera 2D-material från Kalifornien och vår expertis inom akustiska ytvågor, sa Hubert Krenner, medlem av Cluster of Excellence Nanosystems Initiative Munich (NIM), Tyskland, som ledde projektet vid universitetet i Augsburg tillsammans med Achim Wixforth. UCR doktorand Edwin Preciado och University of Augsburg nyutexaminerade Florian J. R. Schülein ledde forskningsprojektet i forskningslaboratorierna i Bartels och Krenner, respektive.
"Internationellt samarbete och min möjlighet att göra forskningsarbete i Tyskland var avgörande för framgången för detta projekt, ", sa Preciado. "Jag lärde mig mycket genom att stanna några månader i Augsburg. Det gav mig erfarenhet och färdigheter som jag annars inte hade kunnat skaffa mig lätt."
Likaså, Sebastian Hammer, en doktorand vid universitetet i Augsburg, arbetade i Bartels labb i somras med att tillverka ett nytt parti enheter i en förlängning av det pågående projektet.
