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美開發(fā)出砷化銦二維半導(dǎo)體量子膜
材料來源:科技日?qǐng)?bào)          

美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校研究人員開發(fā)出一種全新的二維半導(dǎo)體,這是一種由砷化銦制造的“量子膜”,具有帶狀結(jié)構(gòu),只需簡單地減小尺寸就能從塊狀三維材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎S材料。相關(guān)論文發(fā)表在近期出版的《納米快報(bào)》上。

當(dāng)半導(dǎo)體材料的尺寸小到納米級(jí),它們在電學(xué)和光學(xué)方面的性質(zhì)就會(huì)發(fā)生極大改變,產(chǎn)生量子限制效應(yīng),由此人們可以制造出被稱為量子膜的二維晶體管。量子膜約為10納米或更少,其運(yùn)行基本上被限制在一個(gè)二維空間中。由于這種獨(dú)特的性質(zhì),它們能在高度專業(yè)化的量子光學(xué)與電子應(yīng)用領(lǐng)域大展所長。

目前二維半導(dǎo)體方面的研究大部分要用到石墨烯類的材料。加州大學(xué)伯克利分校的阿里·杰維帶領(lǐng)的研究小組通過另一種途徑制造出了砷化銦“量子膜”。而且新量子膜可以作為一種無需襯底的獨(dú)立材料,能和各種襯底結(jié)合,而以往其他同類材料只能用于一種襯底。

他們先在銻化鎵(GaSb)和銻化鋁鎵(AlGaSb)襯底上生長出了砷化銦,將它置于頂層并設(shè)計(jì)成任何想要的樣子,然后將底層腐蝕掉,把剩下的砷化銦層移到任何需要的襯底上,制成了最終產(chǎn)品。

為了測試產(chǎn)品的效果,研究小組把不同厚度(5納米到50納米)的砷化銦量子膜轉(zhuǎn)印到透明襯底上,對(duì)其進(jìn)行光吸收實(shí)驗(yàn),他們能直接觀察到量子化的亞帶,并繪制出了每個(gè)亞帶的光學(xué)性質(zhì)。在測試它們的電學(xué)性質(zhì)過程中,研究小組還觀察到明顯的量子限制效應(yīng),電子移動(dòng)與傳統(tǒng)的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)截然不同。

研究人員表示,該研究不僅給半導(dǎo)體家族增添了一種新材料,也有助于人們理解結(jié)構(gòu)限制性材料的原理,帶來更多的特殊材料,在二維物理基礎(chǔ)設(shè)備研究方面邁出了重要一步。


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