Nonostante le sue caratteristiche promettenti nella fisica della materia condensata, il semimetallo triplamente degenerato PtBi2 è rimasto in gran parte inesplorato nelle applicazioni pratiche, in particolare nella tecnologia dei semiconduttori. Le principali difficoltà includono la mancanza di dati empirici sull'integrazione di PtBi2 con i componenti semiconduttori esistenti e la necessità di approcci innovativi per sfruttare le sue proprietà uniche, come elevata stabilità e mobilità, entro i limiti degli attuali processi di produzione elettronica.
Affrontare queste sfide potrebbe sbloccare nuove possibilità nella progettazione dei transistor e in applicazioni più ampie di semiconduttori, rendendo fondamentale esplorare l'applicabilità pratica del PtBi2 nell'elettronica del mondo reale.
Un gruppo di ricerca del laboratorio Songshan Lake Materials ha utilizzato con successo PtBi2 scaglie come contatto interstrato tra elettrodi metallici (Au) e WS2 , un semiconduttore ampiamente studiato. Questo metodo ha migliorato significativamente le prestazioni dei transistor, ottenendo un rapporto di commutazione superiore a 10 6 e una mobilità media di 85 cm²V⁻¹s⁻¹, soddisfacendo e potenzialmente superando i severi requisiti delle applicazioni di circuiti integrati.
Il lavoro è pubblicato sulla rivista Materials Futures .
La ricerca futura è pronta a esplorare diversi PtBi2 architetture di dispositivi basate su dispositivi elettronici, incentrate sull'ottimizzazione dell'interazione tra miniaturizzazione dei dispositivi e prestazioni migliorate. Date le sue promettenti proprietà elettroniche, applicazione di PtBi2 potrebbe estendersi oltre i transistor tradizionali fino ai dispositivi optoelettronici e spintronici.
"PtBi2 si distingue per la sua struttura elettronica unica, l'eccezionale stabilità dell'aria e la capacità di facilitare i contatti di van der Waals, che semplifica il processo di fabbricazione del dispositivo e porta a prestazioni stabili a lungo termine del dispositivo," ha spiegato il Prof. Lin, uno dei ricercatori principali di lo studio.
"Questo materiale non solo riduce la barriera Schottky, che rappresenta una sfida comune nella tecnologia dei transistor, ma evita anche l'effetto di blocco di Fermi che si verifica durante la deposizione del metallo."
Uno degli aspetti più notevoli dello studio è l'uso di una tecnica di trasferimento di van der Waals non distruttiva, che mantiene l'integrità dei materiali e delle interfacce. I ricercatori ritengono che questo metodo offrirà un nuovo percorso per integrare nuovi materiali nella tecnologia dei semiconduttori.
Si prevede che i risultati avranno ampie implicazioni per l'industria dei semiconduttori, fornendo una nuova piattaforma di materiali per lo sviluppo di dispositivi elettronici più efficienti dal punto di vista energetico e con funzionalità elevate. Il team è ottimista riguardo alle future applicazioni di PtBi2 , non solo nei transistor ma anche nei dispositivi optoelettronici e spintronici.
Ulteriori informazioni: Bohan Wei et al, Triply Degenerate Semimetal PtBi2 come interstrato di contatto di van der Waals in transistor bidimensionale, Materiali futuri (2024). DOI:10.1088/2752-5724/ad47cf
Fornito dal laboratorio dei materiali del lago Songshan
