I ricercatori dell'Università di Exeter hanno sviluppato una tecnica innovativa che potrebbe aiutare a creare la prossima generazione di elettronica flessibile quotidiana.

Un team di esperti di ingegneria ha aperto la strada a un nuovo modo per facilitare la produzione di eterostrutture van der Waals con assemblaggi dielettrici ad alto K di materiali cristallini bidimensionali (2D) atomicamente sottili.

Uno di questi materiali 2-D è il grafene, che comprende una struttura a nido d'ape di atomi di carbonio dello spessore di un solo atomo.

Mentre i vantaggi delle eterostrutture di van der Waals sono ben documentati, il loro sviluppo è stato limitato dai complicati metodi di produzione.

Ora, il team di ricerca ha sviluppato una nuova tecnica che consente a queste strutture di ottenere una scala di tensione adeguata, prestazioni migliorate e il potenziale per nuove, funzionalità aggiuntive incorporando un dielettrico di ossido ad alto contenuto di K.

La ricerca potrebbe aprire la strada a una nuova generazione di componenti elettronici fondamentali flessibili.

La ricerca è pubblicata sulla rivista Progressi scientifici .

Dottor Freddie Withers, Il coautore dell'articolo e dell'Università di Exeter ha dichiarato:"Il nostro metodo per incorporare un dielettrico ad alto contenuto di K scrivibile al laser in vari dispositivi di eterostruttura di van der Waals senza danneggiare i materiali monostrato 2-D vicini apre le porte per il futuro pratico flessibile van der Waals dispositivi come, transistor ad effetto di campo, ricordi, fotorivelatori e LED che operano nell'intervallo 1-2 Volt"

La ricerca per sviluppare dispositivi microelettronici di dimensioni sempre più ridotte è alla base del progresso dell'industria globale dei semiconduttori – un insieme di aziende che include i giganti della tecnologia e della comunicazione Samsung e Toshiba – è stata ostacolata dagli effetti della meccanica quantistica.

Ciò significa che, poiché lo spessore degli isolanti convenzionali è ridotto, la facilità con cui gli elettroni possono sfuggire attraverso i film.

Per continuare a ridimensionare dispositivi sempre più piccoli, i ricercatori stanno cercando di sostituire gli isolanti convenzionali con ossidi ad alta costante dielettrica (alto k). Però, i metodi di deposizione di ossido ad alto contenuto di k comunemente usati non sono direttamente compatibili con i materiali 2-D.

L'ultima ricerca delinea un nuovo metodo per incorporare un multifunzionale, ossido nanometrico ad alto contenuto di K, solo un dispositivo all'interno di van der Waals senza degradare le proprietà dei materiali 2-D vicini.

Questa nuova tecnica consente la creazione di una serie di dispositivi nanoelettronici e optoelettronici fondamentali, tra cui transistor a doppio gate in grafene, e transistor a effetto tunnel verticale che emettono e rilevano la luce.

Il Dr. Withers ha aggiunto:"Il fatto che iniziamo con un semiconduttore 2-D a strati e lo convertiamo chimicamente nel suo ossido utilizzando l'irradiazione laser consente interfacce di alta qualità che migliorano le prestazioni del dispositivo.

"Ciò che è particolarmente interessante per me è che abbiamo scoperto che questo processo di ossidazione del genitore HfS2 avviene sotto irraggiamento laser anche quando è inserito tra 2 materiali 2-D vicini. Ciò indica che l'acqua deve viaggiare tra le interfacce affinché si verifichi la reazione. "

Il dielettrico high-K scrivibile al laser per la nanoelettronica van der Waals è pubblicato in Progressi scientifici .