a) Transmutationsdopningsschema för 2D InSe, inklusive infångning av termiska neutroner och sönderfall av γ- och β-partiklar. b) Schema för 2D InSe-enheten. c) Tidssvar (R:stigtid, F:falltid) för enheten före och efter transmutation. Kredit:Zhinan Guo, Yonghong Zeng, Fanxu Meng, Hengze Qu, Shengli Zhang, Shipeng Hu, Sidi Fan, Haibo Zeng, Rui Cao, Paras N. Prasad, Dianyuan Fan, Han Zhang
Biblioteket med tvådimensionella (2D) skiktade material fortsätter att växa, från grundläggande 2D-material till metallkalkogenider. Till skillnad från sina bulkmotsvarigheter har 2D-skiktade material nya funktioner som erbjuder stor potential i nästa generations elektronik- och optoelektronikenheter.
Dopingteknik är ett viktigt och effektivt sätt att kontrollera de speciella egenskaperna hos 2D-material för tillämpning i logiska kretsar, sensorer och optoelektroniska enheter. Ytterligare kemikalier måste dock användas under dopningsprocessen, vilket kan förorena materialen. Teknikerna är endast möjliga vid specifika steg under materialsyntes eller enhetstillverkning.
I en ny tidning publicerad i eLight , studerade ett team av forskare ledda av professor Han Zhang från Shenzhen University och professor Paras N Prasad från University of Buffalo implementeringen av neutrontransmutationsdopning för att manipulera elektronöverföring. Deras artikel, med titeln har visat förändringen för första gången.
Neutrontransmutationsdopning (NTD) är en kontrollerbar in-situ substitutionsdopningsmetod som utnyttjar kärnreaktionerna av termiska neutroner med kärnorna i atomerna i halvledare. Det ger ett nytt sätt att dopa 2D-material avsiktligt utan extra reagens. NTD kan införas i vilket steg som helst under tillverkningen av 2D-materialbaserade enheter, eller till och med användas efter tillverkning.
NTD utvecklades framgångsrikt 1975 för bulkhalvledare som Si, galliumfosfid (GaP) och indiumfosfid (InP). 1991 kunde de tenn(Sn)-relaterade grunda donatorerna på ett enhetligt sätt införas i bulk-indiumselenid (InSe)-kristallen genom NTD. Den ytterligare prestandaförbättringen för de 2D-skiktade InSe-baserade fotodetektorerna begränsas av den låga bärartätheten hos den dopade InSe. Det skulle vara fascinerande om 2D-lager InSe-baserade fotodetektorprestanda kunde manipuleras och optimeras via den "rena" metoden NTD.
Forskargruppen insåg dopningen av 2D-lager InSe via NTD för första gången. De minskade framgångsrikt bandgapet och ökade elektronrörligheten för SN-dopade skiktade InSe, vilket återspeglar en betydande förbättring. De höjde fälteffektelektronmobiliteten från 1,92 cm 2 V -1 s -1 till 195 cm 2 V -1 s -1 . Samtidigt förbättrades fotodetektorns responsivitet med cirka femtio gånger till 397 A/W.
Forskargruppen anser att NTD har enorma löften för framtidens materialforskning. Det bör möjliggöra betydande nya möjligheter inom materialbaserad teknik. Enligt NTD-metoden kan dopämnen kontrolleras strikt och introduceras när som helst, vilket kommer att förbättra effektiviteten. Genom att dopa på atomnivå kan forskare och industrier se till att dopämnen placeras på exakt rätt plats och veta den exakta effekten av dopmedlet på den platsen. Slutligen kan NTD användas för att skydda människor, särskilt när de känner av gaser eller andra biologiska problem. + Utforska vidare
