Figurerna (a) och (b) visar den schematiska illustrationen av en p-n-övergång och en växelriktare, respektive. Under ljusbelysning och negativa förspänningsförhållanden, lokaliserade positiva laddningar lämnas kvar i BN-skiktet efter att de exciterade elektronerna färdats in i MoTe2-skiktet. Detta inducerar dopningseffekter i MoTe2-skiktet. Kredit:Advanced Materials
National University of Singapores forskare har upptäckt en metod för fotoinducerad elektrondopning på molybdenditellurid (MoTe 2 ) heterostrukturer för tillverkning av nästa generations logiska enheter.
Tvådimensionella (2-D) övergångsmetalldikalkogenider (TMD) är lovande byggstenar för utvecklingen av nästa generations elektroniska enheter. Dessa material är atomärt tunna och uppvisar unika elektriska egenskaper. Forskare är intresserade av att utveckla fälteffekttransistorer av n- och p-typ (FET) med hjälp av 2-D TMD för att bygga grundläggande logikkretskomponenter. Dessa komponenter inkluderar p-n-övergångar och växelriktare.
Ett team som leds av professor Chen Wei från både institutionen för kemi och institutionen för fysik, NUS har upptäckt att ljusbelysning kan användas för att inducera dopningseffekter på en MoTe 2 -baserad FET för att modifiera dess elektriska egenskaper på ett icke-flyktigt och reversibelt sätt. FET tillverkad av en MoTe 2 /BN-heterostruktur tillverkas genom att skikta en tunn flinga av MoTe 2 på ett bornitridskikt (BN) och fäst metallkontakter för att bilda enheten. Dopingen av anordningen kan ändras genom att modifiera den applicerade polariteten på BN-skiktet under ljusbelysningsförhållanden. När enheten är upplyst, elektronerna som upptar de donatorliknande tillstånden i BN-bandgapet blir exciterade och hoppar in i ledningsbandet. Genom att applicera en negativ bias på BN-lagret, dessa fotonexciterade elektroner färdas in i MoTe 2 lager, effektivt dopar den till en halvledare av n-typ. De positiva laddningarna som finns kvar i BN-skiktet skapar en positiv bias som hjälper till att upprätthålla elektrondopningen i MoTe 2 lager. Forskargruppen fann att utan externa störningar, fotodopingeffekten kan bibehållas i mer än 14 dagar.
Teamet har utvecklat p-n-övergångar och växelriktare utan användning av fotoresist genom att selektivt kontrollera fotodopingområdena på MoTe 2 material. Från deras experimentella mätningar, MoTe 2 dioden hade en idealitetsfaktor nära enhet på cirka 1,13, vilket är nära det för en idealisk p-n-korsning.
Förklara betydelsen av fynden, Prof Chen sa, "Upptäckten av en 2-D heterostrukturbaserad fotodopingeffekt ger en potentiell metod för att tillverka fotoresistfria p-n-övergångar och inverterare för utveckling av logiska elektroniska enheter."
