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韩国制造出单层石墨烯上最薄半导体氧化物异质外延层

导读: 韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)近日推出一种新的制造方法,可制造堪称世界最薄氧化物半导体——二维氧化锌(ZnO)。该材料通过使用原子层沉积(ALD)直接在石墨烯上生长单个原子厚度的ZnO层。它也被认为是单层石墨烯上最薄的半导体氧化物的异质外延层。

据报道,韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)近日推出一种新的制造方法,可制造堪称世界最薄氧化物半导体——二维氧化锌(ZnO)。该半导体只有一个原子厚度大小。这可为薄、透明和柔性电子器件(例如超小型传感器)应用开辟新的可能性。

新的超薄氧化物半导体由UNIST材料科学和工程教授Zonghoon Lee教授领导的团队创建。

该材料通过使用原子层沉积(ALD)直接在石墨烯上生长单个原子厚度的ZnO层。它也被认为是单层石墨烯上最薄的半导体氧化物的异质外延层。

Lee表示,“灵活的高性能设备对于传统可穿戴电子产品必不可少。有了这种新材料,我们可实现真正的高性能的柔性设备。”

该团队指出,随着现有硅制造工艺越来越精细,性能成为一个更加关键的问题,且已经有许多关于下一代半导体替代硅的研究。石墨烯具有优异的导电属性,但它不能作为电子产品中硅的替代物,因为它没有能带隙。但是,在石墨烯中,电子能以恒定速度随机移动,不管它们的能量如何,它们都不停止。

为解决这个问题,研究小组决定通过原位观察,在石墨烯上ZnO单层的优先之字形边缘,演示锌和氧的原子与原子之间生长。然后,它们通过试验确定,由于量子限制和类石墨烯 “超蜂窝”结构,以及高光学透明度,最薄的ZnO单层具有宽带隙(高达4.0eV)。现有的氧化物半导体具有相对大的带隙,范围在2.9-3.5eV间。带隙能量越大,漏电流和过量噪声越低。

研究人员表示,“这是首次真正观察ZnO六方结构的原位形成。通过这个过程,我们可了解二维ZnO半导体生产的过程和原理。”

Lee表示,“石墨烯上最薄的2D氧化物半导体的异质外延堆叠在与高光学透明度和灵活性相关的未来光电器件应用中具有潜力。这项研究可产生一类新的2D异质结构,包括通过对沉积路径外延生长的高度控制形成的半导体氧化物。”

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