Tvådimensionella (2D) material är en klass av material som bara är några få atomer tjocka. De har tilldragit sig ett stort intresse de senaste åren på grund av deras unika elektroniska egenskaper, vilket gör dem till lovande kandidater för nästa generations nanoelektroniska enheter.
En av de viktigaste egenskaperna hos 2D-material är deras höga bärarrörlighet. Detta innebär att elektroner kan röra sig genom dem mycket snabbt, vilket är viktigt för högpresterande elektroniska enheter. Dessutom är 2D-material också mycket tunna, vilket gör att de kan integreras i enheter med mindre formfaktorer.
Några av de mest lovande 2D-materialen för nanoelektronik inkluderar:
* Graphene: Grafen är ett enskiktigt ark av kolatomer. Det är det tunnaste, starkaste och mest ledande materialet som är känt. Grafen har visat sig ha utmärkt bärarrörlighet och undersöks för användning i en mängd olika elektroniska enheter, inklusive transistorer, solceller och batterier.
* Dikalkogenider för övergångsmetaller (TMD): TMD är en klass av material som består av lager av övergångsmetallatomer och kalkogenatomer. TMD:er har ett brett utbud av elektroniska egenskaper, beroende på de specifika material som används. Vissa TMD är halvledare, medan andra är metaller eller isolatorer. TMD:er undersöks för användning i en mängd olika elektroniska enheter, inklusive transistorer, ljusemitterande dioder (LED) och fotodetektorer.
* Topologiska isolatorer: Topologiska isolatorer är en klass av material som har en unik bandstruktur som resulterar i uppkomsten av ledande yttillstånd. Dessa yttillstånd är skyddade från spridning av föroreningar och defekter, vilket gör topologiska isolatorer mycket lovande för användning i högpresterande elektroniska enheter. Topologiska isolatorer undersöks för användning i en mängd olika elektroniska enheter, inklusive transistorer, spintroniska enheter och kvantberäkningsenheter.
2D-material är fortfarande i de tidiga utvecklingsstadierna, men de har potential att revolutionera området för nanoelektronik. Deras unika elektroniska egenskaper gör dem till idealiska kandidater för nästa generations nanoelektroniska enheter som är mindre, snabbare och mer energieffektiva än nuvarande enheter.
Även om 2D-material har en stor potential för användning i nanoelektronik, finns det också ett antal utmaningar som måste övervinnas innan de kan användas i kommersiella enheter.
En utmaning är det faktum att 2D-material ofta är mycket svåra att syntetisera. Det beror på att de är så tunna att de lätt kan skadas eller förorenas. En annan utmaning är det faktum att 2D-material ofta inte är särskilt stabila. Detta gör att de lätt kan brytas ned eller oxideras när de utsätts för luft eller fukt.
Slutligen är 2D-material ofta mycket svåra att integrera i enheter. Det beror på att de är så tunna att de lätt kan skadas eller delamineras.
Trots dessa utmaningar gör forskare framsteg för att övervinna dem. När området för 2D-material fortsätter att utvecklas kan vi förvänta oss att se dessa material användas i ett större utbud av nanoelektroniska enheter i framtiden.
Tvådimensionella material har potential att revolutionera området för nanoelektronik. Deras unika elektroniska egenskaper gör dem till idealiska kandidater för nästa generations nanoelektroniska enheter som är mindre, snabbare och mer energieffektiva än nuvarande enheter. Det finns dock ett antal utmaningar som måste övervinnas innan 2D-material kan användas i kommersiella enheter. När området för 2D-material fortsätter att utvecklas kan vi förvänta oss att se dessa material användas i ett större utbud av nanoelektroniska enheter i framtiden.
