a) Schema di drogaggio di trasmutazione per l'InSe 2D, inclusa la cattura di neutroni termici e il decadimento delle particelle γ e β. b) Schema per il dispositivo 2D InSe. c) Risposta temporale (R:tempo di salita, F:tempo di caduta) del dispositivo prima e dopo la trasmutazione. Crediti:Zhinan Guo, Yonghong Zeng, Fanxu Meng, Hengze Qu, Shengli Zhang, Shipeng Hu, Sidi Fan, Haibo Zeng, Rui Cao, Paras N. Prasad, Dianyuan Fan, Han Zhang
La libreria di materiali stratificati bidimensionali (2D) continua a crescere, dai materiali 2D di base ai calcogenuri metallici. A differenza delle loro controparti sfuse, i materiali stratificati 2D possiedono nuove caratteristiche che offrono un grande potenziale nei dispositivi elettronici e optoelettronici di prossima generazione.
L'ingegneria del doping è un modo importante ed efficace per controllare le proprietà peculiari dei materiali 2D per l'applicazione in circuiti logici, sensori e dispositivi optoelettronici. Tuttavia, durante il processo di drogaggio devono essere utilizzate sostanze chimiche aggiuntive, che possono contaminare i materiali. Le tecniche sono possibili solo in fasi specifiche durante la sintesi del materiale o la fabbricazione del dispositivo.
In un nuovo articolo pubblicato su eLight , un team di scienziati guidato dal professor Han Zhang dell'Università di Shenzhen e dal professor Paras N Prasad dell'Università di Buffalo ha studiato l'implementazione del doping di trasmutazione di neutroni per manipolare il trasferimento di elettroni. Il loro articolo, intitolato, ha dimostrato per la prima volta il cambiamento.
Il drogaggio di trasmutazione neutronica (NTD) è un metodo di drogaggio sostitutivo in situ controllabile che utilizza le reazioni nucleari dei neutroni termici con i nuclei degli atomi nei semiconduttori. Fornisce un nuovo modo di drogare intenzionalmente materiali 2D senza reagenti aggiuntivi. NTD può essere introdotto in qualsiasi fase durante la fabbricazione di dispositivi basati su materiali 2D o anche utilizzato dopo la fabbricazione.
NTD è stato sviluppato con successo nel 1975 per semiconduttori sfusi come Si, fosfuro di gallio (GaP) e fosfuro di indio (InP). Nel 1991, i donatori superficiali legati allo stagno (Sn) potrebbero essere introdotti uniformemente nel cristallo di seleniuro di indio (InSe) sfuso da NTD. L'ulteriore miglioramento delle prestazioni dei fotorilevatori basati su InSe a strati 2D è limitato dalla bassa densità del vettore dell'InSe drogato. Sarebbe affascinante se le prestazioni del fotorilevatore basato su InSe a strati 2D potessero essere manipolate e ottimizzate tramite il metodo "pulito" di NTD.
Il team di ricerca ha realizzato per la prima volta il doping di InSe stratificato 2D tramite NTD. Hanno ridotto con successo il bandgap e aumentato la mobilità degli elettroni di InSe stratificato drogato con SN, riflettendo un miglioramento significativo. Hanno aumentato la mobilità degli elettroni a effetto di campo da 1,92 cm 2 V -1 s -1 a 195 cm 2 V -1 s -1 . Allo stesso tempo, la reattività del fotorilevatore è migliorata di circa cinquanta volte a 397 A/W.
Il team di ricerca ritiene che NTD abbia un'enorme promessa per il futuro della ricerca sui materiali. Dovrebbe consentire nuove opportunità significative nelle tecnologie basate sui materiali. Con il metodo NTD, i droganti possono essere rigorosamente controllati e introdotti in qualsiasi momento, il che migliorerà l'efficienza. Con il doping a livello atomico, i ricercatori e le industrie possono garantire che i droganti siano collocati esattamente nel posto giusto e conoscano l'impatto preciso del drogante in quella posizione. Infine, NTD potrebbe essere utilizzato per proteggere le persone, in particolare quando rilevano gas o altri problemi biologici. + Esplora ulteriormente
