Двуизмерните (2D) полупроводници притежават огромен потенциал за миниатюризация и повишаване на ефективността на електронни и оптоелектронни устройства. Въпреки напредъка в синтеза на тези материали, предизвикателствата при прехвърлянето и интеграцията им в реални компоненти остават значителни.

Пробив в интеграцията на 2D материали с диелектрици

Изследователи от Пекинския университет, Пекинския институт по графен и други китайски научни институти представиха новаторски подход за надеждно интегриране на 2D полупроводници с диелектрични материали. Техният метод, описан в списание Nature Electronics, включва епитаксиален растеж на ултратънък диелектричен филм върху графен, отгледан върху медна подложка.

Чист и ефективен трансфер чрез епитаксиално покритие

Традиционните методи за пренос, базирани на полимери, често водят до замърсяване, механично напрежение и междуфазови дефекти. Новата технология преодолява тези ограничения чрез епитаксиален растеж на антимонов оксид (Sb₂O₃) върху графен, разположен върху Cu(111) подложка. След това медната повърхност се обработва с водно-етанолова смес, което създава оксиден слой, улесняващ отделянето на графена и защита на материала от дефекти и замърсявания.

Висококачествен трансфер на 4-инчови графенови пластини

Методът позволява чисто и надеждно прехвърляне на 4-инчови графенови пластини с висока еднородност и запазени електронни свойства – средна подвижност на носителите от ~14 000 cm²/V·s. Монокристалният Sb₂O₃ слой също така служи като капсулиращ материал, който защитава графена по време на трансфера и осигурява дългосрочна стабилност при работа на устройствата.

„Нашият метод осигурява отлично качество на интерфейса и стабилност дори след продължително излагане на въздух“, подчертава д-р Лин, един от водещите автори.

Перспективи за 3D интеграция и мащабно производство

Изследователите вече планират да разширят процеса към триизмерна (3D) интеграция на 2D материали, което би отворило пътя за изграждането на многослойни, плътно интегрирани електронни и оптоелектронни системи. Това включва разработки в областта на интерфейсния контрол, моделиране на междуслойни връзки и мащабируемо производство на високопроизводителни устройства с ниска консумация на енергия.

Източник: TechXplore